罐顶氮封压力分程控制系统设计.docVIP

目 录 1课程设计题目和要求 1 1.1课程设计题目 1 1.2设计要求 1 2设计方案 1 2.1控制系统分析 1 2.2控制系统的方框图与流程图 2 3分程控制的介绍 3 3.1概述 3 3.2分成控制的应用场合 4 3.3压力变送器 6 3.4控制器的选择 8 3.4.1 可编程数字控制器的主要特点 8 3.4.2 DDZ-3控制器的特点 8 3.4.3控制器的规律选取 10 3.5执行器 10 3.5.1气动执行器的组成与分类 11 3.5.2控制阀的流量特性 11 3.5.3控制阀的结构 12 3.5.4 控制阀的选择 12 3.6控制器的正反作用方向 13 总结 14 参考文献 15 1课程设计题目和要求 1.1课程设计题目 罐顶氮封压力分程控制系统设计 1.2设计要求 在炼油厂或石油化工厂中，有许多贮罐存放着各种油品或石油化工产品，这些贮罐建造在室外，为使这些油品或产品不与空气中的氧气接触、被氧化变质，或引起爆炸危险，常采用罐顶充氮气（N2）的办法，使其与外界空气隔绝。实行氮封的技术要求是要始终保持罐内的N2气压为微量正压。贮罐内贮存的物料量增减时，将引起罐顶压力的升降，应及时进行控制，否则将会造成贮罐变形。 设计满足上述要求的压力控制系统。 2设计方案 2.1控制系统分析 储存罐中物料的增减会导致氮气封顶压力的变化。当抽取物料时，氮气压力会下降，如不及时向储罐中补充氮气，储罐就会被吸瘪的危险。而当向储罐中打料时，氮封压力又会上升。如不及时排除储罐中部分氮气，储罐有可能被鼓坏。为了维持氮封压力所以选择氮气压力控制变量来保持罐内压力与罐外大气压力平衡。为确保氮气压力随物料的多少而稳定，进而采用分程控制方案。 控制对象：油罐 被控变量：罐内的氮气压力 控制（操纵）变量：氮气输入量与输出量。 变送器：一个压力变送器（PT） 控制器：一个压力控制器（PC） 执行器：控制阀。 2.2控制系统的方框图与流程图 分程控制方案须选择分程开关，利用分程开关的特性来控制氮气的进入量和输出量，来保持储罐的压力平衡。流程图如下图 1 所示。当物料进入储罐内，物料液位增加压力增大，压力检测变送器检测到储罐内压力增加输出电信号传送到压力控制器为保持储罐压力与外界压力平衡，压力控制器控制氮气输出执行器阀度 A开大。使储罐内氮气量减少。当物料流出储罐，物料液位减少压力减少，压力检测变送器检测到储罐内压力减少输出电信号传送到压力控制器为保持储罐压力与外界压力平衡，压力控制器控制氮气输入执行器阀度 B开大。使储罐内氮气量增加。根据流程图的设计原理方框图如图2所示 3分程控制的介绍 3.1概述 在一般的控制系统中，通常是一台控制器的输出信号只控制一个控制阀。但在某些工艺过程中，需要由一台控制器的输出同时去控制两台或两台以上的控制阀的开度，以使每个控制阀的开度，以使每个控制阀在控制器输出的某段信号内全程动作，这中控制系统通常称为分程控制系统。分成一般由附设在控制阀门上的阀门定位器来实现。 在如图3所示的分程控制系统中，采用了两台分程控制阀A与B。若要求A阀在20～60kPa信号范围内做全程动作（即由全关到全开或由全开到全关），B阀在60～100kPa信号范围内做全程动作，则可以对附设在控制阀AB上的阀门定位器进行调整，使控制阀A在20～60kPa的输入信号下走完全程，阀门B在60～100kPa的输入信号下走完全程 。这样，当控制器信号在小于60kPa范围内变化时，就只有控制阀A随信号压力的变化而改变自己的开度，而控制阀B则处于某个极限位置（全开或全关），其开度不变。当控制阀输出信号在60～100kPa范围内变化时，控制阀A因已移动到极限位置开度不再变化，控制阀B开度却随着信号大小的变化而变化。 就控制法的动作方向而言，分成控制系统可以分为两类：一类是两个控制阀同向动作，即两控制阀都随着控制器输出信号的增大或减小同向动作，其过程如图所示，其中图为气开阀的情况，图为气关阀的情况；另一类是两个控制阀异向动作，即随着控制阀输出信号的增大而减小，一个控制阀开大，另一个控制阀则关小，如图所示，其中图时A为气开阀B为气关阀的情况，图B则是B为气开阀A为分程阀同向或异向动作的选择必须根据生产工艺的要求来确定。 3.2分成控制的应用场合 （1）用于扩大控制法的可调范围，以提高控制质量。 设控制阀可控制的最小流量为，可控制的最大流量为，则定义／=R，其中Ｒ称为阀门的可调比或可调范围。 大多数国产阀门的可调比Ｒ等于30，在某些场合不满足要求，希望可以提高