第十五章 典型化工单元的控制方案.ppt

第一节 流体输送设备的控制方案 一、离心泵的控制方案 第一节 流体输送设备的控制方案 第一节 流体输送设备的控制方案 第一节 流体输送设备的控制方案 第二节 传热设备的自动控制 冷却剂进行汽化的冷却器自动控制 第二节 传热设备的自动控制 第二节 传热设备的自动控制 第二节 传热设备的自动控制 第三节 流化床反应器的自动控制 流化床反应器的自动控制 第三节 流化床反应器的自动控制 第四节 精馏塔的自动控制 一、工艺要求 第四节 精馏塔的自动控制 第四节 精馏塔的自动控制 第四节 精馏塔的自动控制 第四节 精馏塔的自动控制 二、精馏塔的干扰因素 第四节 精馏塔的自动控制 三、精馏塔的控制方案 第四节 精馏塔的自动控制 第四节 精馏塔的自动控制 第四节 精馏塔的自动控制 第四节 精馏塔的自动控制 第四节 精馏塔的自动控制 第四节 精馏塔的自动控制 第四节 精馏塔的自动控制 * 南通职业大学 电子工程系 第十五章 典型化工单元的控制方案 内容提要 流体输送设备的自动控制 离心泵的自动控制方案 传热设备的自动控制 冷却剂进行汽化的冷却器自动控制 精馏塔的自动控制 精馏塔的干扰因素及对自动控制的要求 精馏塔的自动控制方案 化学反应器的自动控制 流化床反应器的自动控制 1 典型化工单元有哪些？ 流体输送设备——泵（电机） 离心泵 容积式泵 压气机 传热设备 无相变 有相变 反应器 反应釜 流化床 固定床 鼓泡床 3 4 离心泵流量控制的目的是要将泵的排出流量恒定于某一给定的数值上。 离心泵的流量控制大体的三种方法 1. 控制泵的出口阀门开度 当干扰作用使被控变量（流量）发生变化偏离给定值时，控制器发出控制信号，阀门动作，控制结果使流量回到给定值。 动画 5 图15-1 改变泵出口阻力控制流量 图15-2 泵的流量特性曲线与管路特性曲线 控制阀一般应该安装在泵的出口管线上，而不应该安装在泵的吸入管线上（特殊情况除外）。 注意 6 2.控制泵的转速 图15-3 改变泵的转速控制流量 图15-3中曲线1、2、3表示转速分别为n1、n2、n3时的流量特性，且有n1＞n2＞n3。 该方案从能量消耗的角度来衡量最为经济，机械效率较高，但调速机构一般较复杂，所以多用在蒸汽透平驱动离心泵的场合，此时仅需控制蒸汽量即可控制转速。 FC 离心泵变频调速控制 FT 4～20mA 380VAC 50Hz 电压可调 频率可调 变频调速器 7 8 3.控制泵的出口旁路 图15-4 改变旁路阀控制流量 将泵的部分排出量重新送回到吸入管路，用改变旁路阀开启度的方法来控制泵的实际排出量。 控制阀装在旁路上，压差大，流量小，因此控制阀的尺寸较小。 该方案不经济，因为旁路阀消耗一部分高压液体能量，使总的机械效率降低，故很少采用。 34 1.控制冷却剂的流量 图15-5 用冷却剂流量控制温度 该方案不以液位为被控变量，但液位不能过高，过高会造成蒸发空间不足，使出去的氨气中夹带大量液氨，引起氨压缩机的操作事故。 这种控制方案带有上限液位报警，或采用温度-液位自动选择性控制，当液位高于某上限值时，自动把液氨阀关小或暂时切断。 35 2.温度与液位的串级控制 图15-6 温度-液位串级控制 该方案的实质是改变传热面积。但采用了串级控制，将液氨压力变化而引起液位变化的这一主要干扰包含在副环内，从而提高了控制质量。 36 3.控制汽化压力 图15-7 用汽化压力控制温度 工作原理 当控制阀的开度变化时，会引起氨冷器内汽化压力改变，于是相应的汽化温度也就改变了。 37 注意 这种方案控制作用迅速，只要汽化压力稍有变化，就能很快影响汽化温度，达到控制工艺介质出口温度的目的。但是由于控制阀安装在气氨出口管道上，故要求氨冷器要耐压，并且当气氨压力由于整个制冷系统的统一要求不能随意加以控制时，这个方案就不能采用了。 61 图15-13 流化床反应器原理示意图 图15-14 改变入口温度控制反应器温度 62 图15-15 改变冷剂流量控制温度 图15-16 流化床差压指示系统 38 1.保证质量指标 对于一个正常操作的精馏塔，一般应当使塔顶或塔底产品中的一个产品达到规定的纯度要求，另一个产品的成分亦应保持在规定的范围内。为此，应当取塔顶或塔底的产品质量作被控变量，这样的控制系统称为质量控制系统。 质量控制系统需要能测出产品成分的分析仪表。 动画 39 2.保证平稳操作 为了保证塔的平稳操作，必须把进塔之前的主要可控干扰尽可能预先克服，同时尽可能缓和一些不可控的主要干扰。 为了维持塔的物料平衡，必须控制塔顶馏出液和釜底采出量，使其之