化工自动化及仪表工艺类专业适用课件 教学课件 作者 杨丽明 张光新 编著第10章 典型化工单元的控制.ppt

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1、第10章典型化工单元的控制化工单元自动控制的一般设计原则流体输送设备的控制控制传热设备的控制化学反应器的自动控制典型化工单元有哪些？流体输送设备——泵（电机）离心泵容积式泵压缩机传热设备无相变有相变反应器反应釜流化床固定床鼓泡床设计原则第10章输送设备离心泵容积泵压缩机传热设备无相变有相变反应器反应釜固定床流化床鼓泡床化工单元自动控制的一般设计原则？选用化工单元的目的：用来实现一些特定的物理和（或）化学反应过程化工单元自动控制的要求：使物理变化过程和(或)化学反应过程在符合预定的要求、条件下自动进行实现化工单元自动控制的原则：保证工艺质

2、量指标满足物料平衡条件满足安全约束条件提高机械效率和能源利用率设计原则第10章输送设备离心泵容积泵压缩机传热设备无相变有相变反应器反应釜固定床流化床鼓泡床流体输送设备的自动控制泵的主要控制内容有：出口流量Q压头H能耗泵的转速n对离心泵来说，Q、H和n满足以下关系：QHn1n2n3A1A2A3图10-1离心泵的特性曲线示意图n1

3、广泛机械效率较低特别是在阀门开度较小的时候，阀上的压降较大，即功率损耗很大，因此不宜使用在出口流量小于正常流量30％的场合。FC离心泵旁路流量控制FT由于旁路阀前后的压差很大，所以阀门口径往往较小，工程实施较方便。但由于那部分回流的高压液体能量将消耗于旁路阀上，所以该控制方案的机械效率较低，在实际生产中也较少采用。FC离心泵变频调速控制FT4～20mA380VAC50Hz电压可调频率可调变频调速器——将三相工频50Hz交流电源(或任意电源)变换成三相电压可调、频率可调的交流电源，主要用于交流电动机(异步机或同步机)转速的调节。根据电机理

4、论可知，电机转速与频率近似成正比，改变频率即可以平滑地调节电机转速，而对于变频器而言，其频率的调节范围是很宽的，可在0～400Hz之间任意调节，因此电机转速即可以在较宽的范围内调节。设计原则第10章输送设备离心泵容积泵压缩机传热设备无相变有相变反应器反应釜固定床流化床鼓泡床容积泵的自动控制多用于流量较小，压头较高的场合QHn1n2n3n1

5、一定的转速下，随着流量的减小压头急剧增大。因此，这类泵不允许在出口管路上安装调节阀，一旦出口阀门关闭，将导致泵体损坏。容积式泵的控制与离心泵相似，只是有一种不能用FC出口的直接节流FTFC旁路流量控制FTFC变频调速控制FT4～20mA380VAC50Hz电压可调频率可调设计原则第10章输送设备离心泵容积泵压缩机传热设备无相变有相变反应器反应釜固定床流化床鼓泡床离心式压缩机的自动控制离心式压缩机的特点喘振区p2/p1Q图10-6离心式压缩机的特性曲线n1

6、荡，并使压缩机机身也出现剧烈的振动，这种现象称为压缩机的“喘振”，喘振是离心式压缩机固有的特性。由于喘振现象会严重损坏压缩机机体，这在实际生产过程中是不允许的。因此，在离心式压缩机控制中，防喘振控制是一个极其重要的课题。离心式压缩机的防喘振控制一：固定极限流量控制压缩机QQo图10-7固定极限流量的防喘振控制FCFT固定极限流量的防喘振控制方案结构简单，运行安全可靠，系统投资费用较少但这种方法主要适用于固定转速的场合。当压缩机的转速变化时，如按高转速取给定值，势必在低转速时给定值偏高，能耗过大；如按低转速取给定值，则在高转速时仍有因给定

7、值偏低而使压缩机产生喘振的危险。因此，当压缩机的转速不恒定时，一般不宜采用这种控制方案。离心式压缩机的防喘振控制二：可变极限流量控制略设计原则第10章输送设备离心泵容积泵压缩机传热设备无相变有相变反应器反应釜固定床流化床鼓泡床传热设备的自动控制传热方式加热或者冷却传热介质(载热体)无相变如：用热水加热某介质，载热体入口为液态热水，经换热器以后，载热体的出口，还是液态的水（温度较低而已）有相变如：蒸汽加热某介质，载热体入口为蒸汽（汽态），经换热器以后，载热体的出口，已经变成了液态的冷凝水两种情况都有广泛应用，但后者的传热效率较高设计原则第

8、10章输送设备离心泵容积泵压缩机传热设备无相变有相变反应器反应釜固定床流化床鼓泡床无相变传热设备的自动控制图10-10换热器的单回路控制TC载热体被控介质换热器tTT结构简单，实施方便，使用非常广泛一般适用