典型化工单元的控制方案

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1、典型化工单元的控制方案化工单元操作三传－－动量、热量、质量一反－－化学反应1内容提要流体输送设备的控制方案离心泵的控制方案往复泵的控制方案压气机的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精馏塔的自动控制工艺要求2内容提要精馏塔的干扰因素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生化过程的控制常用生化过程控制青霉素发酵过程控制啤酒发酵过程控制3第一节流体输送设备的控制方案流体的输送设备是一个动量传递过程，流体在管道内流动，从泵或压缩机等设备获得能量，以克服流动阻力。泵－－液体的输送设备压缩机－－气体的输送设备流体输送设备的

2、基本任务是输送流体和提高流体的压头。对流体输送设备的控制，多数是属于流量或压力的控制。4第一节流体输送设备的控制方案一、离心泵的控制方案5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控制方案6图11-1改变泵出口阻力控制流量图11-2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）。注意第一节流体输送设备的控制方案72

3、.控制泵的转速图11-3改变泵的转速控制流量图11-3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控制方案83.控制泵的出口旁路图11-4改变旁路阀控制流量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。第一节

4、流体输送设备的控制方案二、往复泵的控制方案9往复泵多用于流量较小、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第一节流体输送设备的控制方案101.改变原动机的转速图11-5改变转速的方案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，进而控制往复泵的出口流量。第一节流体输送设备的控制方案112.控制泵的出口旁路图11-6改变旁路流量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。第一节流体输送设备的控制方案123.改变冲程s图11-7往复泵的特性曲线计量泵常用改变冲程

5、s来进行流量控制。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控制方案三、压气机的控制方案13压气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控制方案141.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，往往不用控制吸入阀的方法，而用调整导向叶片角度的方法

6、。第一节流体输送设备的控制方案15图11-8分程控制方案图11-9分程阀的特性第一节流体输送设备的控制方案162.控制旁路流量图11-10控制压缩机旁路方案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。第一节流体输送设备的控制方案173.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。第二节传热设备的自动控制化工生产的传热设备：换热器、再沸

7、器、冷凝器、加热炉等传热目的不同，被控变量不同。多数情况下，被控变量是温度。18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191.控制载热体的流量图11-16改变载热体流量控制温度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第二节传热设备的自动控制20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21图11-17换热器串级控制系统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