《第四章传热设备的控制21.ppt

4.1.4 传热设备的自动控制方案 炼油化工生产中，传热设备应用极广，传热的主要目的有四： 为了保证温度平稳，满足工艺生产的要求，必须对传热量进行 调节。途径有： ③ 调节传热面积F。 滞后较大,只在必要场合采用。 设计传热设备自动控制系统方案时，要视具体传热设备的特点 和工艺条件而定，例如： 4.2.2 对象静态模型 4.3 对象的动态数学模型 4.3.1 两侧流体充分混合（集中参数） 写成矢量矩阵方程，则 4.3.2 两侧均无轴向混合（分布参数对象） 对上述动态方程进行精确的解析求解是困难的，为便于计算机 实时控制和现代控制理论的引用，教材介绍一种采用时间、空间离 散化方法，将上述连续偏微分方程转换成相应的离散状态空间模型。 可自行学习。 * * ① 使工艺介质达到规定温度，以使化学反应或其它工艺过程能 正常进行。 ② 在过程进行中加入吸收的热量或除去放出的热量，使工艺过 程能在规定的温度范围内进行。例如间歇式生产的化学反应 合成氨——强吸热反应； 聚氯乙烯的聚合——放热反应 ③ 改变物料的相态。 汽化——加热；冷凝——放热 ④ 回收热量。 绝大多数的温度控制系统都是为①、②两个目的服务的。一般都 以反应温度或工艺介质出口温度为受控变量；当被加热的工艺介质 流量比较平稳且对出口温度要求一般时，可取载热体流量为操纵变 量，构成流量或压力单回路定值控制系统。 目的③实际所需变量是热量，一般可取载热体的流量为受控变 量。对于目的④，属于一般热量回收系统，一般无需自动控制。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. ① 调节载热体的流量。实质是改变传 热速率方程中的传热系数K(载热体在传热 过程中不起相变)和平均温差?Tm(载热体 在传热过程中起相变)——最常用 ② 调节传热平均温差?Tm。 滞后小、反应迅速——较广泛 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. ④ 将工艺介质分路。 实质是混合过程，即将部分工 艺介质经换热，另一部分走旁路。 反映迅速及时，但载热体流量 一直处于高负荷下，在采用专用热 剂或冷剂时不经济。 对于某些热量回收系统，载热体是某种工艺介质，总流量本 来不好调节，便不成为缺点了。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. ① 大部分蒸汽加热器的操纵变量采用载热体即加热蒸汽。 ② 某些场合当被加热工艺介质的出口温度较低，采用低压蒸汽 作载体，传热面积裕量又较大时，为保证温度调节平稳及冷凝液 排出畅通，往往以冷凝液流量作为操纵变量，调节传热面积，以 保持出口温度稳定。 ③ 采用单回路控制系统时，传热设备滞后较大，控制器应引入 微分作用以改善控制品质。 ④ 单回路控制满足不了工艺要求时，可考虑采用串级控制系统。 ⑤ 当主要干扰是生产负荷变化时，引入前馈信号组成前馈—反 馈控制系统，可获得更好的控制品质。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 4.2 传热设备的静态数学模型 1、对象的静态数学模型 4.2.1 概述 在稳态条件下，对象的输出变量与输入变量之间的函数关系。 输出：T1O 输入：T1i、T2i、G1、G2 2、建立模型的作用 (1) 作为干扰分析、操纵变量选择及控制方案确定的基础； (2) 求取放大系数，用于系统分析及控制器参数整定； (3) 分析在各种条件下K0与流量的关系，用于控制阀特性的选择。 基本假设：无热损失 1、热量平衡关系式 主要由热量平衡式和传热速率方程式构成。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .N