基于PCS7的多级液位控制系统设计与实现(3)
F1 储罐上游入口流量 kg/s
L1 储罐液位（第一级） %
P1 第一级储罐大气压力 MPa
P2 离心泵入口压力 MPa
P3 离心泵出口压力 MPa
F2 离心泵出口流量 kg/s
L3 高位非线性计量罐液位（第二级） m
F5 高位非线性计量罐出口流量 kg/s
L4 釜式反应器液位（第三级） m
F9 釜式反应器出口流量 kg/s
N 离心泵电机功率 kW
表2 执行机构
位号 执行机构说明
V1 卧式储罐上游入口阀
V2 离心泵出口阀
V5 高位非线性计量罐出口阀
V9 釜式反应器出口阀
S1 储罐下部出口快开阀(开关)
S2 离心泵电机开关(开关)
S3 离心泵高点排气阀(开关)
第一级液位系统，圆形卧式储罐的液位变化为非线性特性，当液位处于50%时，储罐水平截面积最大，时间常数也最大。当液位从50%向高或低端变化时，储罐水平截面积越来越小，时间常数也变小。由于储罐出口设有离心泵，强制排水，第一级液位系统是非自衡系统。
第二级液位系统，高位非线性计量罐的上部是直圆筒型，其液位变化为线性特性，下部为圆锥型，其液位变化为非线性特性，从锥低至锥顶时间常数越来越大，上下两段可用不同的控制方法。在本系统中，液位的高度是出口流量的推动力，在一定的条件下第二级液位系统是自衡系统，即当入口流量出现阶跃变化，会导致液位变化，而液位的变化正好使出口流量与入口流量相等（虽然出口阀位文持不变），液位将稳定于新的高度上。反之改变出口流量也有相同的现象。
第三级液位系统，釜式反应器为立式直圆筒型，除了底部外，液位变化为线性特性。在一定的条件下第三级液位系统也是自衡系统。由于釜式反应器容积是高位非线性计量罐的3.8倍，其液位变化时间常数较大，惯性较大。
本三级液位系统中，L1、L3和L4是串联结构，上游的干扰能够向下游传播，具有多容动态特性，然而下游的干扰无法向上游传播，具有单向关联性，下游对上游而言是隔离的。因此，要想使三个液位稳定，必须依次从上游开始逐个向下游进行液位调整，只有稳定了上游的液位和流量才能保证下游的液位和流量稳定[3]。
液位控制要求液位必须文持在一个设定值上，这个设定值代表了一个重要的操作点，控制的精度要求较高。本课题中第一级卧式储罐液位设定在50%，第二级高位计量罐液位设定在1m处，第三级釜式反应器液位设定值也为1m。经过分析，确定采用第一级卧式储罐入口阀V1阀度固定，第一级液位控制器控制离心泵出口阀V2，第二级控制器控制第二级计量罐的出口阀V5，第三级液位控制器控制反应釜出口阀V9。每一级液位控制系统都可以用简化的下图来表示：
图2.2 液位控制回路框图
2．2 三级液位工作流程描述
由于离心泵正常工作有一定的要求，因此该三级液位系统遵循一定的开车流程。该开车流程可描述为：
1、 检查各开关、手动阀门是否处于关闭状态；
2、 将液位控制器置手动状态，并使第一级控制器的输出置100，第二、三级控制器的输出置0；