9.第九章 典型过程单元控制.ppt

第九章 典型过程单元控制 1 流体输送设备的控制方案 2. 传热设备的自动控制 3 油田集输站监控系统设计 4 天然气城市门站监控系统设计 §9.1流体输送设备的控制方案 一、流体输送设备 泵是液体的输送设备，压缩机则是气体的输送设备。 它们的基本任务是输送流体和提高流体的压头。 对它们的控制任务: ①在连续性化工生产过程中，在油气输送过程中，除了某些特殊情况，如泵的启停、压缩机的程序控制和信号联锁外，对流体输送设备的控制，多数是属于流量或压力的控制，如定值控制、比值控制及以流量作为副变量的串级控制等。 ② 还有为保护输送设备不致损坏的一些保护性控制方案，如离心式压缩机的“防喘振”控制方案。 二、离心泵的控制方案 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。 离心泵流量控制常用三种方法。 1. 控制泵的出口阀门开度 原理: 二、离心泵的控制方案 2．控制泵的转速 原理:当泵的转速改变时，泵的流量特性曲线会发生改变,如图。 优点:最为经济，机械效率较高; 缺点:调速机构一般较复杂； 应用： ①蒸汽透平驱动离心泵的场合，控制蒸汽量即可控制转速。 ② 变频调速电机驱动离心泵 二、离心泵的控制方案 3．控制泵的出口旁路 原理: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。 优点:流量控制平稳，实现简单; 缺点:旁路阀消耗一部分高压流 体能量，使总的机械效率降低 ； 应用：流量控制要求严格的场合 二、离心泵的控制方案 4. 泵控泵技术 原理1:串联变频调速小泵改变大泵入口压力，控制大泵出口流量/压力。 原理2:并联变频调速小泵，直接改变大泵出口流量/压力。 三、往复泵的控制方案 往复泵也是常见的流体输送机械，多用于流量较小、压头要求较高的场合，它是利用活塞在气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： 式中 n——每分钟的住复次数； F——气缸的截面积，m2； S——活塞冲程，m。 控制原理： 改变n、F、s来控制流量。 三、往复泵的控制方案 1．改变原动机的转速 2．控制泵的出口旁路 3．改变冲程s：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。 需要注意：往复泵的出口管道上不允许安装控制阀，这是因为往复泵活塞每往返一次，总有一定体积的流体排出。当在出口管线上节流时，压头H会大幅度增加。 往复泵的前两种控制方案，原则上亦适用于其他位移式的泵，如齿轮泵等。 四、压气机的控制方案 1. 控制出口阀门开度 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，这种方案对于往复式压缩机也适用。 2．控制旁路流量 它和泵的控制方案相同。但对于压缩比很高的多段压缩机，从出口直接旁路回到入口时；因为控制阀前后压差太大，功率损耗太大。为此可在中间某段安装控制阀，使其回到入口端。 3．调节转速 典型如变频调速。 五、 离心式压缩机的防喘振控制 1. 离心式压缩机的喘振现象 压缩机的出口与入口的绝对压力之比p2/p1与进口体积流量Q之间的关系曲线 如图。 由图可见，对应于不同转速n的每一条p2/p1——Q曲线，都有一个最高点。此点之右，降低压缩比p2/p1会使流量增大。 1. 离心式压缩机的喘振现象 对于离心式压缩机，若由于压缩机的负荷(即流量)减少，使工作点进入不稳定区(极限曲线之左） ，将会出现一种危害极大的“喘振”现象。示意如图。 从A点→ 负荷减小→ 沿 ABC运动到B点→ 出口压力减小，出口压力小于管网压力，气体导流→到达C点，→压缩机继续工作，压缩，向管网排出气体，→ 迅速到达D点。→→ D、A、B、C→ D、A、B、C 。 2．防喘振控制方案 由上可知，离心式压缩机产生喘振现象的主要原因是由于负荷降低，排气量小于极限值QB而引起的，只要使压缩机的吸气量大于或等于在该工况下的极限排气量即可防止喘振。 (1) 固定极限流量法 (2) 可变极限流量法 §9.2 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 1. 控制载热体的流量 改变裁热体流量是应用最为普通的控制方案，多适用于载热体流量的变化对温度影响较灵敏的场合。 如果裁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 。 §9.2 传热设备的自动控制 2．控制载热体旁路流量 当载热体是工艺流体、其流量不允许变动时，可采用三通控制阀来改变进入换热器的载热体流量与旁路流量的比例，这样既可以改变进入换热器的载热体流量，又可