化工仪表及自动化(厉玉鸣)(第三版)第17章.ppt

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1、化工仪表及自动化第十七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往复泵的自动控制方案压气机的自动控制方案传热设备的自动控制两侧均无相变化的换热器控制方案载热体进行冷凝的加热器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1内容提要精馏塔的控制方案化学反应器的自动控制化学反应器的控制要求釜式反应器的温度自动控制固定床反应器的自动控制流化床反应器的自动控制2第一节流体输送设备的自动控制一、离心泵的自动控制方案3离心泵流量控制的目的是要将泵的排出流

2、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。第一节流体输送设备的自动控制4图17-2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）。注意图17-1改变泵出口阻力调流量第一节流体输送设备的自动控制52.控制泵的转速图17-3改变泵的转速调流量图17-3中曲线1、2、3表示转速分别为n1、n2、n3时的流量特性，且有

3、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。第一节流体输送设备的自动控制63.控制泵的出口旁路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。图17-4改变旁路阀调流量第一节流体输送设备的自动控制二、往复泵的自动控制方案7往复泵多用于

4、流量较小、压头要求较高的场合，它是利用活塞在汽缸中往复滑行来输送流体的。往复泵提供的理论流量可按下式计算（17-1）第一节流体输送设备的自动控制81.改变原动机的转速该方案适用于以蒸汽机或汽轮机作原动机的场合，此时，可借助于改变蒸汽流量的方法方便地控制转速。图17-5改变转速的方案第一节流体输送设备的自动控制92.控制泵的出口旁路该方案由于高压流体的部分能量要白白消耗在旁路上，故经济性较差。图17-6改变旁路流量第一节流体输送设备的自动控制103.改变冲程s图17-7往复泵的特性曲线计量泵常用改变冲程s来进行流量控

5、制。冲程s的调整可在停泵时进行，也有可在运转状态下进行的。第一节流体输送设备的自动控制三、压气机的自动控制方案11压力机的分类其作用原理不同可分为离心式和往复式两大类；按进、出口压力高低的差别，可分为真空泵、鼓风机、压缩机等类型。第一节流体输送设备的自动控制121.直接控制流量对于低压的离心式鼓风机，一般可在其出口直接用控制阀控制流量。由于管径较大，执行器可采用蝶阀。其余情况下，为了防止出口压力过高，通常在入口端控制流量。因为气体的可压缩性，所以这种方案对于往复式压缩机也是适用的。为了减少阻力损失，对大型压缩机，往

6、往不用控制吸入阀的方法，而用调整导向叶片角度的方法。第一节流体输送设备的自动控制13图17-9分程阀的特性图17-8分程控制方案第一节流体输送设备的自动控制142.控制旁路流量对于压缩比很高的多段压缩机，从出口直接旁路回到入口是不适宜的。这样控制阀前后压差太大，功率损耗太大。为了解决这个问题，可以在中间某段安装控制阀，使其回到入口端，用一只控制阀可满足一定工作范围的需要。图17-10控制压缩机旁路方案第一节流体输送设备的自动控制153.调节转速压气机的流量控制可以通过调节原动机的转速来达到，这种方案效率最高，节能最

7、好。问题在于调速机构一般比较复杂，没有前两种方法简便。第一节流体输送设备的自动控制16“喘振”现象当负荷降低到一定程度时,气体的排送会出现强烈的振荡,从而引起机身的剧烈振动。这种现象称为“喘振”。喘振会造成事故,操作中必须防止喘振现象产生。防喘振的控制方案有很多种,其中最简单的是旁路控制方案。第一节流体输送设备的自动控制17旁路控制方案图17-11简单的防喘振方案第二节传热设备的自动控制一、两侧均无相变化的换热器控制方案181.控制载热体的流量图17-12表示利用控制载热体流量来稳定被加热介质出口温度的控制方案。采

8、用传热基本方程式的工作原理。若不考虑传热过程中的热损失图17-12改变载热体流量控制温度第二节传热设备的自动控制19传热过程中传热的速率可按下式计算整理后，得移项后改写为第二节传热设备的自动控制20如果载热体本身压力不稳定，可另设稳压系统，或者采用以温度为主变量、流量为副变量的串级控制系统。图17-13换热器串级控制系统第二节传热设备的自动控制212.控制载