化工过程控制及仪表 第十一章 典型控制.pptVIP

茂名学院信息学院自动化系 上页 下页 小 结 —化工仪表及自动化— 第十一章 典型化工单元的控制方案 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 第三节 精馏塔的自动控制 第四节 化学反应器的自动控制 第一节 流体输送设备的控制方案 任务：输送流体和提高流体的压头。 液体输送： 离心泵 往复泵 泵 容积泵 旋转泵 气体输送： 风机、压缩机 流量压力的控制 保护设备不受损 特殊情况下的开停车，程序控制及联锁动作 控制要求： 一、离心泵 目的：将排出流量稳定在一定值上。 控制方案： 1、控制泵的出口阀门开度 FC Q1 Q2 Q3 1 2 3 Q H A 阀门开度↑→ 管路阻力↓→ 流量↑ 泵的流量特性曲线：A 管路特性曲线：1、 C1 C2 C3 注意：不能将控制阀装在泵的吸入管线上 特点： 简单可行，应用广泛。但小流量时效率低， 故要求排出量=30%正常值。 2、3 →压头↓ 2、控制泵的转速n Q H 优点：不需控制阀，不存在阀的 压头，机械效率高。 Q1 Q2 n1 C1 C2 n2 n1＞n2 转速n↑ →压头H ↑ → 流量Q ↑ 缺点：实施复杂 缺点：旁路部分耗能于控制阀， 故机械效率低。 3、控制泵的出口旁路 FC 优点：阀口可较小，调节方便。 二、往复泵的控制方案 Q H n1 n2 n1＞n2 由泵的特性知，Q与管路阻力无关，只与转速有关，故不能在出口处直接安装调节阀调节阻力，否则会造成泵损的后果。 控制方案：由公式：Q=60nFs 得出 1、改变原动机转速 FC 原动机 蒸汽 2、改变冲程 3、控制泵的出口旁路 蒸汽 FC 原动机 三、压气机的控制方案 往复式 离心式 真空泵 鼓风机 压缩机 控制方案： 3、改变转速n 1、直接节流（即直接在进口或出口处安装调节阀） 2、旁路控制 出口节流：类似于离心泵 （出口风压较小时采用） 进口节流：吸入阻力↑ （出口风压较大时采用） 进口压力↓ 输出压力↓ 四、离心式压缩机的防喘振控制 阴影部分为喘振区 n1 n2 n3 Q （压缩比） 1、特性曲线及喘振现象 当压缩机的排气量小于某一极 限值时，压缩机的工作点产生 飞动，这时气体由压缩机忽进 忽出，转子的负荷交变，机身 产生振动并波及到相连的管线 （1）负荷降低 （2）吸入气体压力、温度降低 发生喘振的原因 ： B A QB C D 喘振现象： 由经验公式 2、防喘振控制方案 缺点：极限值与转速有关，只能用于转 速恒定。 （1）固定极限流量法 优点：简单，安全可靠，投资少。 FC （2）可变极限流量法 如果： 安全 喘振 关键：模拟安全操作线 为防止喘振 FC ∑ p1 p2 + × (p2-ap1) △p1 测量 设定 下图为离心式压缩机的控制方案，是否合理？ FC FC FC 防喘振控制 可行，但效率低 不合理 第二节 传热设备的自动控制 1、使工艺介质达到规定的温度 2、在工艺过程中加入或除去一定的热量 3、用以改变物料的相态 4、回收热量 种类： 换热器、再沸器、冷凝器、加热器 传热的目的： 由于传热目的不同，被控变量也不完全 一样，多数为温度。 一、两侧均无相变化的换热器控制方案 1、控制载热体流量 TC 载热体放出（吸收）的热量=介质吸收（放出）的热量  Q=G1C1（ T1- T2）= G2C2（ t2- t1） 热量平衡算式 载热 体 G1 T1 T2 t2 t1 G2 将Q=KF·△tm代入上式 两侧流体平均温差△tm =[（ T1- T2 ）+（ t2- t1 ）]／2 一般是通过改变平均温差△tm来控制换热器出口温度。 TC 载热体 t2 t1 G2 FC 2、控制载热体旁路流量 TC 载热体 旁路 当载热体流量不允许变动时 如果载热体压力不稳定可用串级控制 注意 不用三通阀进行合流或分流控制， 用阀控制旁路和载热体都是不合理的。 3、控制被加热流体自身流量 载热体 TC 4、控制被加热流体自身流量的旁路 被加热 流体 二、载热体进行冷凝的加热器自动控制 当加热流体流量不允许变动时 1、控制蒸汽流量 TC 蒸汽 凝液 蒸汽压力恒定： 简单控制 蒸汽压力变化： 串级控制 反应快 控制阀门较大 蒸汽 凝液 TC 2、控制加热器的有效换热面积 控制缓慢 可选用较小的控制阀门 改善途径： LC 蒸 汽 凝液 FC TC 温度---液位串级控制 温度---流量串级控制 三、冷却剂进行汽化的冷却器自动控制 常用的冷