资源描述：
《典型化工单元的控制方案.docx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。
1、资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。第九章典型化工单元的控制方案石油、化工生产过程是最具有代表性的过程工业。该生产过程是由一系列基本单元操作的设备和装置组成的。按照石油、化工生产过程中的物理和化学变化来分,主要有流体输送过程、传热过程、传质过程和化学反应过程四类。下面将以这四种基本单元操作中的代表性装置为例,讨论其基本控制方案。第一节流体输送设备的控制方案石油、化工生产过程中,大部分物料都是以液、气形态在密闭的管道、容器中进行物质、能量的传递。为了输送液、气形态物料,就必须用泵、压缩机等设备对流体做功,使得流体获得能量,从一端输送到另一端。输送流体的
2、设备统称为流体输送设备。其中输送液体的机械称为泵,输送气体的机械称为风机和压缩机。流体输送设备的控制主要是流量的控制。控制系统的被控对象一般是管路,其被控变量与操纵变量是同一物料的流量。流量控制系统被控对象的的时间常数很小,因此基本上是能够看作是一个放大环节。另外还需注意的是流量控制系统的广义对象静态特性是非线性的,特别是采用节流装置而不加开方器进行流量的测量变送时更为明显。一、泵的常规控制按作用原理可将泵分为:1.往复式泵:活塞泵、柱塞泵、隔膜泵、计量泵和比例泵等。2.旋转式泵:齿轮泵、螺杆泵、转子泵和叶片泵等。3.离心泵。根据泵的特性又可分为离心泵和容积泵两大类。石油、化
3、工等生产过程中离心泵的使用最为广泛,因此下面侧重介绍离心泵的资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。特性及其控制方案。1．离心泵的控制方案离心泵主要由叶轮和泵壳组成,高速旋转的叶轮作用于液体而产生离心力,在离心力的作用下使得离心泵出口压头升高。转速越高,离心力越大,压头也越高。因离心泵的叶轮与机壳之间存有空隙,因此当泵的出口阀完全关闭时,液体将在泵体内循环,泵的排量为零,压头接近最高值。此时对泵所作的功被转化为热能向外散发,同时泵内液体也发热升温,故离心泵的出口阀能够关闭,但不宜处于长时间关闭的运转状态。随着出口阀的逐步开启,排出量也随之增大,而出口压力
4、将慢慢下降;泵的压头H、排量Q和转速n之间的函数关系,称为泵的特性,可用图9．1-1来表示。a,Hhp压头压头Hhvn4Chhfhfnhpn2an1h排出量排出量图图9．1-2管路特．离心泵特性曲91-1H=R1n2-R2Q2(9—1)式(9—1)中R1、R2为比例常数。由于泵输送的是流体,总是与工艺系统管路一起工作的,分析泵的实际排量与出口压头时,除了与泵本身的特性有关外,也需考虑到与其相连接的管路特性。因此必须对管路特性作一些分析。管路特性就是管路系统中流体流量与管路系统阻力之间的关系。一般资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。管路系统的阻力包含四
5、项内容,如图9．1-2所示。四项阻力分别为:①管路两端的静压差引起的压头hp。p2p1hpg式中p1、p2分别是管路系统的入口与出口处的压力,ρ为流体的密度,g为重力加速度。由于工艺系统在正常操作时p1、p2基本稳定,因此这项也是比较平稳的。②管路两端的升扬高度hL。工艺系统中管路和设备安装就绪后,这项将是恒定的。③管路中的摩擦损失压头hf。hf与流量的平方值近似成比例关系。④控制阀两端节流损失压头hv。在阀门开度一定时,hv也与流量的平方值成正比关系,当阀门的开度变化时,hv也跟着变化。管路总阻力为HL,则:HL＝hp十hL十hv十hf(9—2)式(9—2)即为管路特性的表
6、示式,图9．1-2中画出了它的特性曲线。当系统达到稳定工作状态时,泵的压头H必然等于HL,这是建立平衡的条件。图9．1-2中泵的特性曲线与管路特性曲线的交点C,即是泵的一个平衡工作点。工作点C的流量应符合工艺预定的要求,能够经过改变hv或其它的手段来满足这一要求,这也是离心泵的压力(流量)的控制方案的主要依据。(1)直接节流法改变直接节流阀的开度,即改变了管路特性,从而改变了平衡资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。工作点C的位置,达到控制的目的。图9．1-3表示了系统工作点的移动情况及控制方案的实施。HLHLFHCCHCQ(a)流量特性(b)控制方图
7、9．1-3直接节流以控制流需要注意的是,这种直接节流法的节流阀应安装在泵的出口管线上,而不能装在泵的吸入管道上。否则由于hv的存在会出现”气缚”及”气蚀”现象,对泵的正常运行和使用寿命都是至关重要的。气缚是指由于hv的存在,使泵的入口压力下降,从而可能使液体部分气化,造成泵的出口压力下降,排量降低甚至到零,离心泵的正常运行遭到破坏。气蚀是指由于hv的存在,造成部分气化的气体到达排出端时,因受到压缩而重新凝聚成液体,对泵内的机件会产生冲击,将损伤泵壳与叶轮,犹如高压差控制阀所受到的那种气蚀。因此气蚀将会引
