由于疏忽、事故或無能而導致的工業工廠爆炸或火災可能會對人類生活、環境和經濟造成毀滅性影響。其中一場災難是1919 年的糖蜜大洪水，又名波士頓糖蜜災難，當時一個裝滿 230 萬加侖糖蜜的儲罐發生爆炸，糖蜜以 35 英里/小時的速度釋放到街道上，造成 21 人死亡、150 人受傷。今天，居住在爆炸地點附近的居民聲稱街道上聞到了糖蜜的味道。這是工業爆炸對環境影響的程度。如今，先進的控制和校準單元、過程模擬技術以及1-D 和 3-D CFD 模擬工具可以幫助設計和控制組件或整個處理單元，以實現最佳工廠性能，從而大幅降低發生災難的可能性。相反，有時我們會對這些新興技術感到不安全，因為這些技術有一天或已經變得太復雜，以至于我們的文明無法控制！

控制和校準單元

擁有現代化基礎設施和高生產負荷的工業工廠需要先進的控制和校準裝置，不僅是為了提高工廠的性能，也是為了確保安全并符合監管機構實施的排放協議。自動化校準解決方案可以通過校準管理軟件以計量有效的方式指導不太熟練的員工，從而降低成本，提高校準效率，并且符合行業標準。值得注意的是，在核電站中使用高精度校準器可以將發電量提高高達 2%。

除了單回路方法之外，廣泛用于操作或自動化工業過程的各種先進控制系統包括：

級聯控制：也 稱為主控制和輔助控制類型，由提供設定點的主回路和根據設定點工作的輔助回路組成，減少主控制變量的變化。級聯控制系統的一個例子是夾套反應器，其中反應器溫度控制器通過向夾套溫度控制器提供設定值來充當引發器。在這里，夾套的職責是維持反應器的內部溫度。

前饋控制： 這種類型的控制系統是預測性的。在這里，控制器預測干擾并在進入系統之前將其清除。受控變量的預測是根據過程建模信息完成的，如果該信息不可用，則可以使用開環步驟生成該信息。對于干擾測量困難的情況，可以結合使用反饋和前饋控制系統。 

比例控制： 這種類型的控制系統廣泛應用于化學過程。假設我們將原料流 A、B 和 C 送入連續反應器中。進料流 B 和 C 被視為進料流 A 的比率，即 A 的流量測量值被計算為 B 和 C 的設定點。

多變量控制系統： 此類控制系統使用算法或模型根據多個輸入生成控制器的多個輸出，從而確保過程的有效控制。與分布式控制系統相比，這些控制系統更加智能和有效（因為它們取決于操作員技能）。            

1-D 和 3-D CFD 模擬

CFD 仿真工具現已廣泛用于組件和系統級分析和優化，以實現最佳工廠性能和安全性。CFD 模擬可以是 1 維或 3 維，決定因素是要解決的問題。一維 CFD 仿真可深入了解一個單元中的流量和壓力變化如何影響系統或網絡的其他部分。3-D CFD 模擬用于詳細研究復雜系統組件內的流動相互作用和傳熱。了解 1-D 和 3-D 仿真工具之間的權衡至關重要，以確保針對設計含義使用正確的工具。

通過使用 CFD 仿真，電池組可以虛擬地集成到傳動系統中，從而提供不同驅動條件下操作模式的預測。整個電池組的 1-D CFD 仿真將有助于分析是否需要任何組件級仿真，即只有在流動模式或溫度存在任何變化或異常時才會執行組件級 3-D CFD 仿真系統級別的分布。對于由多個泵、閥門、分離器、蒸餾塔和混合器組成的化工廠或發電廠，對整個系統進行 3D CFD 模擬可能是一項繁瑣的任務，因此需要針對以下情況進行 1D CFD 模擬：整個系統將是適當的，并將提供關于是否需要進行詳細的組件級模擬的見解。

耦合 1-D 和 3-D CFD 仿真可以增強系統的性能，有兩種耦合方法 -手動或自動以及單向或雙向耦合。1-D 和 3D CFD 之間的手動或自動單向耦合涉及將通過 3-D 仿真獲得的所有信息傳輸到 1-D 系統級仿真，即信息傳輸是單向的。當來自 1-D 系統級仿真的信息發送到 3-D CFD 分析時，這就變成了雙向的，反之亦然。

隨著工業發電廠中新興工藝和技術的發展，在實施之前對發電廠的性能進行評估對于避免由于單元/子系統故障或不良流動條件而導致的任何火災或爆炸至關重要。CFD 仿真（1 維或 3 維）可以幫助在執行之前預測可能的設計缺陷；先進的控制和校準單元可以實現各種流程的自動化，以確保最佳的工廠性能和最大的安全性。我們努力生活在一個對人類來說安全舒適的世界，這些技術應該推動我們走上這條道路。

文章來源：cadence博客