工业电器与自动化第二版课件教学课件 ppt 作者 陆建国 主编第五单元被控对象电子教案.ppt

（一）子任务一：离心泵工艺分析 1．在实训现场，针对典型流体输送设备“离心泵”，由教师引领、学员自主练习，熟悉离心泵的工艺生产过程； 2．以小组为单位，画出被控对象（设备）工艺流程草图，分析被控变量、操纵变量、扰动信号以及它们之间的制约关系。 工业生产中，流体输送是必不可少的，如下5-7图所示。 图5-7 工业生产中的流体流动示意图 1—低位槽； 2—泵； 3—高位槽 ； 4—流量计;；5、7—阀门； 6—示液管； 8—精馏塔 （一）子任务一：离心泵工艺分析 流体输送过程中，若在无外加能量的情况下，流体只能利用流体的压差或液体的位差来克服流动的阻力，从高能状态向低能状态流动，即实现流体的“自流”。然而，实际生产过程中流体从一处向另一处输送，往往需要提高其位置或增加其静压强，或克服管路沿途的阻力，这就需要向流体施加机械功，即向流体补加足够的机械能。向流体做功以提高流体机械能的装置就是流体输送机械。离心泵是化工生产中应用最广泛的液体输送机械，离心泵之所以能够被广泛的采用，因其具有以下的优点：①结构简单，操作容易，便于调节和自控；②流量均匀，效率较高；③流量和扬程的适用范围较广；④适用于输送腐蚀性或含有悬浮物的液体。 （一）子任务一：离心泵工艺分析 离心泵的工艺流程如5-8图所示，物料从离心泵进口管路吸入泵体，液体在叶轮离心力的作用下从叶轮中心被抛向外缘并获得了能量，使叶轮外缘的液体静压强提高，具有较高压强的液体从泵的排出口进入排出管路，送至所需的场所。 5-8 离心泵工艺示意图 （一）子任务一：离心泵工艺分析 从图5-8中可以看出：离心泵的出口流量F是被控变量Y，工艺上一般要求其恒定在工艺指标上（设定值X0），从控制工程角度出发，是将出口管道作为“被控对象”进行特性分析，对象的操纵变量q、扰动信号f都是泵的出口流量F。它们之间的关系可表述为： 出口流量F稳定后，由于扰动信号f变化，必将引起被控变量y（出口流量F）变化，使其偏离设定值X0，通过控制器调节，改变操纵变量q的大小，使被控变量y（出口流量F）回到其设定值X0上。从图中可以分析：当操纵变量q增大时，被控变量y（出口流量F）也增大，称对象是“正作用”方向。 （二）子任务二：传热设备工艺分析 1．在实训现场，针对典型传热设备“换热器”，由教师引领、学员自主练习，熟悉换热器的工艺生产过程； 2．以小组为单位，画出被控对象（设备）工艺流程草图，分析被控变量、操纵变量、扰动信号以及之间的制约关系。 （二）子任务二：传热设备工艺分析 换热器是化工、石油、轻工、动力等许多工业部门使用的一种通用设备。在整个生产过程中占有相当重要的地位。据资料统计，在一般石油化工企业中，各种换热设备约占全厂设备总数的40%左右。由于化工生产中对换热器有不同的要求，换热设备有各种形式。按冷、热流体间热量交换的方式，可将换热器分成间壁式、直接混合式和蓄热式三种类型。按换热器用途分，可分成加热器、冷凝器、冷却器等；按换热器的结构(及传热面形状)来分，可分成管式换热器、板式换热器和特殊形式换热器等；按换热器所用材料的不同来分，可分成金属材料换热器和非金属材料换热器等。具体生产中，由于管式间壁换热器使用较多，学员可通过现场设备分析“管式换热器”工艺过程如图5-9所示。 （二）子任务二：传热设备工艺分析 图5-9 换热器工艺示意图 （二）子任务二：传热设备工艺分析 由图5-9中可看出：换热器的出口热流体温度T是被控变量Y，工艺上一般要求其恒定在工艺指标上（设定值X0），对象的操纵变量q是载热体的流量、扰动信号f是换热器的冷流体流量（或出口流量）F。之间的关系为： 出口热流体温度T稳定后，由于扰动信号f变化，将引起被控变量y（出口热流体温度T）变化，使其偏离设定值X0，通过控制器调节，改变操纵变量q的大小，使被控变量y（出口热流体温度T）回到其设定值X0上。当操纵变量q增大时，被控变量y（出口热流体温度T）也增大，故称对象为“正作用”方向。 （三）子任务三：精馏塔工艺分析 1．在实训现场，针对典型生产设备“精馏塔”由教师引领、学员自主练习，熟悉精馏塔的工艺生产过程； 2．以小组为单位，画出被控对象（设备）工艺流程草图，分析被控变量、操纵变量、扰动信号以及它们之间的制约关系。 以甲醇生产中的粗甲醇的精馏来了解蒸馏或精馏的工艺过程，见5-10图所示： 图5-10 精馏塔工艺示意图 1-精馏塔；2-再沸器；3-回流罐 （三）子任务三：精馏塔工艺分析 粗甲醇经预热到65?C，进入预蒸馏塔除去残余的溶解气体及低沸物（主要是不凝性气体和轻组份）。由加压塔顶部出来的蒸汽经冷凝后，一部分作为加压塔的回流液，另一部分进入精甲醇计量槽。由预蒸馏塔塔底出来的甲醇通过加