自动化及仪表技术基础 教学课件 ppt 作者 薄永军 李駪 主编8.第八单元 典型单元控制方案.pptVIP

* 第八单元 典型单元控制方案 单元学习目标 认知多种流体输送设备，熟悉其控制目的； 了解各种控制方案的基本原理、适用特点； 对接岗位工作内容。 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 离心泵是最常见的液体输送设备。其压头由旋转翼轮作用于液体的离心力而产生，转速愈高、离心力愈大，压头也愈高。其流量控制的目的是：将泵的排出流量恒定于某一给定的数值上。大体有三种控制方法。 1.控制泵出口阀门开度 通过控制泵出口阀门开度来控制流量。控制阀一般应该装在泵的出口管线上，而不应该装在泵的吸入管线上。 2.控制泵的转速 方案从能量消耗角度衡量最为经济，机械效率较高，但调速机构一般较复杂；多用在蒸汽透平驱动离心泵的场合，此时控制蒸汽量即可控制转速。 3.控制泵的出口旁路 用改变旁路阀开度的方法来控制泵的实际排出量。方案不经济、机械效率较低。 二、压气机的自动控制方案 压气机按其作用原理不同，可分为离心式和往复式两大类；按进出口压力差别，又可分为真空泵、鼓风机、压缩机等类型。控制手段大体分三类： 1.直接控制流量。低压的离心式鼓风机，一般可在其出口直接控制流量，执行器可采用蝶阀。其余情况下，为防止出口压力过高，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。在控制阀关小时，为防止压缩机效率降低，可采用分程控制方案，如右图。 2.控制旁路流量。压缩比很高的多段压缩机，因控制阀前后压差、功率损耗太大，可从中间某段设置旁路阀，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。 3.控制转速。压力机的流量控制可以通过控制转速来达到，这种方案效率最高，只是调速机构比较复杂，没有前两种方法简便。 第二节 传热设备的自动控制 传热设备主要有换热器、蒸汽加热器、再沸器、冷凝器及加热炉等。多数情况下，被控变量是温度。 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。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（左图），是应用最为普遍的控制方案，适用于载热体流量变化对温度影响较灵敏的场合。如果载热体压力不稳定，可另设稳压系统，或者采用以温度为主、流量为副的串级控制系统（右图）。 一、两侧均无相变化的换热器控制方案 2.控制载热体旁路。当载热体是工艺流体，其流量不允许变动时，可用旁路控制方案（左图）。流量一般不用直通阀来直接进行控制。 3.控制被加热流体自身流量。控制阀安装在被加热流体进入换热器的管道上。只能用在工艺介质的流量允许变 化的场合（中图） 。 4.控制被加热流体自身流量的旁路。被加热流体的总流量不允许控制，且换热器的传热面积有余量时，可将一小部分被加热流体由旁路直接流到出口处，使冷热物料混合来控制温度。被加热介质流量较小时不太经济。 二、载热体进行冷凝的加热器自动控制 以被加热介质的出口温度t2 为被控变量时，常用控制方案为：控制进入的蒸汽流量或通过改变冷凝液排出量以控制冷凝的有效面积。 1.控制蒸汽流量。改变加热蒸汽量来稳定被加热介质的出口温度。当阀前蒸汽压力有波动时，可加设压力控制，或采用温度与流量（或压力）串级控制。 2.控制换热器的有效换热面积。控制阀装在冷凝液管路上，由冷凝液量影响传热面积，控制比较迟钝。 也可采用串级控制，有两种方案：温度与冷凝液的液位串级控制、温度与蒸汽流量的串级控制。（下图） 三、冷却剂进行汽化的冷却器自动控制 液体冷却剂常有液氮、乙烯、丙烯等，汽化为气体时带走大量潜热，使另一种物料得到冷却。以氨冷器为最常见。 1.控制冷却剂的流量。左图 ，通过改变液氨的进入量来控制介质的出口温度。这种方案常带有上限液位报警，可采用温度-液位自动选择性控制。 2.温度与液位的串级控制。中图，被控变量仍是液氨流量，以液位作为副变量，以温度作为主变量构成串级控制系统。此方案时可以限制液位的上限，以保证足够的蒸发空间。 3.控制汽化压力。氨的汽化温度与压力有关，阀门开度改变时，冷器内的汽化压力改变，相应汽化温度也改变。方案中设有辅助液位控制系统。 第三节 精馏塔的自动控制 精馏塔进料人口以下至塔底部分称为提馏段，进料口以上至塔顶称为精馏段。 一、精馏塔的提馏段温度控制 采用以提馏段温度作为衡量质量指标的间接变量，以改变加热量作为控制手段的方案，称为提馏段温控。▼ 常见提馏段温控方案，主要控制系统是以提馏段塔板温度为被控变量，加热蒸汽量为操纵变量。除了主要控制系统外，还设有五个辅助控制系统。 在以塔底采出为主要产品，对塔釜成分要求比馏出液为高时，常采用提馏段温控方案。 二、精馏塔的精馏段温度控制 如采用以精馏段温度作为衡量质量指标的间接变量，而以改变回流量作为控制手段的方案，称为精馏段温控。 常见的精馏段温控方案，主要控制系统是以精馏段塔板温度为被控变量，而以回流量为