化工常壓爐課程設(shè)計(jì)

1、第一章 系統(tǒng)流程1.1工藝流程原油穩(wěn)定裝置緩沖換熱部分工藝流程中， 原油緩沖罐 101-1/2 及其配套設(shè)施可構(gòu) 成冗余系統(tǒng)，接收油站來(lái)油，并進(jìn)行初步的油氣分離。脫出氣送深冷裝置，原油經(jīng)泵 101-1/2 輸入換熱罐 101-1/2 102-1/2 與泵 102-1/2 輸入的穩(wěn)油換熱后輸往加熱爐。1.2控制系統(tǒng)原油穩(wěn)定裝置緩沖換熱部分控制系統(tǒng)，單回路 2 套，液位選擇報(bào)警( LAS102A/B) 和氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥( DG200/150)構(gòu)成單回路控制系統(tǒng)，通過(guò)控制原油的流量來(lái)控制原油緩 沖罐 101-1/2 的液位；壓力指示控制器( PIC101)和氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥構(gòu)成另一套單回路控制 系統(tǒng)，控制脫出

2、天然氣管道的壓力。串級(jí)控制系統(tǒng) 1 套。液位變送器( LT101A/B)輸出 信號(hào)經(jīng)液位電磁閥繼動(dòng)器計(jì)算器的處理，與流量記錄累計(jì)控制器(FRQC10)1 的信號(hào)共同作為流量控制器 (FC101)的輸入構(gòu)成串級(jí)控制系統(tǒng)， 控制換熱罐 101-1/2 及 102-1/2 的進(jìn)油流量。此外，還有壓力指示，液位指示 , 液位指示報(bào)警，流量累計(jì)記錄和液位記 錄控制報(bào)警各類控制及顯示儀表若干。圖 1-1 原油穩(wěn)定裝置緩沖換熱部分控制系統(tǒng)流程圖第二章 調(diào)節(jié)閥的計(jì)算2.1調(diào)節(jié)閥的選型調(diào)節(jié)閥又稱控制閥，是執(zhí)行器的主要類型， 通過(guò)接受調(diào)節(jié)控制單元輸出的控制信號(hào)， 借助動(dòng)力操作去改變流體流量。調(diào)節(jié)閥一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和

3、閥門(mén)組成。如果按其所配執(zhí)行 機(jī)構(gòu)使用的動(dòng)力，調(diào)節(jié)閥可以分為氣動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)三種，即以壓縮空氣為動(dòng)力源的氣 動(dòng)調(diào)節(jié)閥，以電為動(dòng)力源的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，以液體介質(zhì) (如油等 )壓力為動(dòng)力的電液動(dòng)調(diào)節(jié) 閥，另外，按其功能和特性分，還有電磁閥、電子式、智能式、現(xiàn)場(chǎng)總線型調(diào)節(jié)閥等。 調(diào)節(jié)閥的產(chǎn)品類型很多，結(jié)構(gòu)也多種多樣，而且還在不斷更新和變化。一般來(lái)說(shuō)閥是通 用的，既可以與氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)匹配，也可以與電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)或其它執(zhí)行機(jī)構(gòu)匹配。(1)從使用功能上選閥需注意的問(wèn)題 調(diào)節(jié)功能 泄漏量與切斷壓差 防堵 耐蝕 耐壓與耐溫 重量與外觀(2)綜合經(jīng)濟(jì)效果確定閥型 高可靠性。 使用壽命長(zhǎng)。 維護(hù)方便，備品備件有來(lái)源。 產(chǎn)

4、品價(jià)格適宜，性能價(jià)格較好。(3)調(diào)節(jié)閥型式的優(yōu)選次序 根據(jù)上述觀點(diǎn)，特提供調(diào)節(jié)閥的優(yōu)選次序如下： 全功能超輕型調(diào)節(jié)閥 蝶閥套筒閥單座閥雙座閥偏心旋轉(zhuǎn)閥 球閥角形閥 三通閥隔膜閥。在這些調(diào)節(jié)閥中，我們認(rèn)為應(yīng)該盡量不選用隔膜閥，其理由是隔膜是一個(gè)極不可 靠的零件，使其隔膜閥也成為了可靠性差的產(chǎn)品。2.2調(diào)節(jié)閥口徑計(jì)算從調(diào)節(jié)閥的 Kv 計(jì)算到閥的口徑確定，一般需經(jīng)以下步： 計(jì)算流量的確定?，F(xiàn)有的生產(chǎn)能力、設(shè)備負(fù)荷及介質(zhì)的狀況，決定計(jì)算流量的 Qmax 和 Qmin 。閥前后壓差的確定。根據(jù)已選擇的閥流量特性及系統(tǒng)特點(diǎn)選定S(阻力系數(shù) )，再確定計(jì)算壓差。計(jì)算 Kv 。根據(jù)所調(diào)節(jié)的介質(zhì)選擇合適的計(jì)算公

5、式和圖表，求得Kvmax 和 Kvmin 。 選用 Kv 。根據(jù) Kvmax,在所選擇的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)系列中選取 Kvmax 且與其最接近的一 級(jí) C 。調(diào)節(jié)閥開(kāi)度驗(yàn)算。一般要求最大計(jì)算流量時(shí)的開(kāi)度 90%，最小計(jì)算流量時(shí)的開(kāi)度 10%。調(diào)節(jié)閥實(shí)際可調(diào)比的驗(yàn)算。一般要求實(shí)際可調(diào)比 10。閥座直徑和公稱直徑的確定。驗(yàn)證合適后，根據(jù) C 確定。2.3原油緩沖罐壓力閥 PV-101原油緩沖罐壓力閥 PV-101 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)介質(zhì)：天然氣最大體積流量： 80Nm3/h介質(zhì)壓縮系數(shù)： 0.99最小體積流量： 30Nm3/h介質(zhì)工況密度： 1.5Kg/m3閥前絕壓： 0.41Mpa管道通徑： 50mm閥后絕壓：

6、0.40Mpa操作溫度： 45oC介質(zhì)臨界壓力： 4.59MPa表 2-1 原油緩沖罐壓力閥 PV-101 設(shè)計(jì)參數(shù)選用雙座 V型直通閥，查得壓力恢復(fù)系數(shù)為 0.9 。程序見(jiàn)附錄 4.1.1 原油緩沖罐壓 力閥 PV-101 的計(jì)算迭代程序所示。C =11.160485查表得 PV-101 的公稱通徑：DN=25 mm。2.4液位流量控制閥 FV101液位流量控制閥 FV101設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)介質(zhì)：原油最大體積流量： 183Nm3/h密度： 820Kg/m3最小體積流量： 120Nm3/h操作溫度： 45oC閥前絕壓： 2.14Mpa管道通徑： 200mm閥后絕壓： 2.069Mpa表 2-2 液位

7、流量控制閥 FV101 設(shè)計(jì)參數(shù)選用雙座 V型直通閥，查得壓力恢復(fù)系數(shù)為 0.9 。程序見(jiàn)附錄C =187.54733查表得 FV101的公稱通徑：DN=100 mm。第三章 標(biāo)準(zhǔn)截流裝置的計(jì)算3.1概述GB/T2624-93 全稱為流量測(cè)量節(jié)流裝置 用孔板、噴嘴和文丘里管測(cè)量充滿圓管 的流體測(cè)量。國(guó)內(nèi)的壓差流量計(jì)經(jīng)歷了仿制、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和自行設(shè)計(jì)等階段：我國(guó) 1959年由國(guó)家推薦的蘇聯(lián) 27-54規(guī)程作為我國(guó)的暫行規(guī)程。 1993年 2月 3日由國(guó)家技 術(shù)監(jiān)督局批準(zhǔn) GB/T2624-93 代替 GB2624-81， 1993年 8月 1日實(shí)施。該標(biāo)準(zhǔn)第一次等 效采用 ISO5167（199

8、1）與國(guó)際接軌，標(biāo)志著我國(guó)現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，在推廣采用國(guó) 際標(biāo)準(zhǔn)上的研究成果、提高測(cè)量精度方面，以取得了突破性的進(jìn)展。GB/T2624-93 主要特點(diǎn)有： 以流出系數(shù) Kv 代替流量系數(shù) ；Kv 值的計(jì)算中的 降階計(jì)算由原流量系數(shù) 0 計(jì)算 中的最高階 20降至流出系數(shù) Kv 計(jì)算中的最高階 8次冪。 提出 5 種命題以適應(yīng)自控工程設(shè)計(jì)中各方面的需要。提出迭代計(jì)算方法，給出計(jì)算機(jī)計(jì)算程序框圖。 差壓上限不再計(jì)算，而要由用戶自行選定，要求設(shè)計(jì)者有更多的經(jīng)驗(yàn)。 管道粗糙度不再參加計(jì)算，而是在計(jì)算結(jié)果出來(lái)后驗(yàn)證。在 GB/T2624-93 中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置有以下幾種： 標(biāo)準(zhǔn)孔板：角接取壓；法蘭

9、取壓；徑距取壓（ D-D/2 ）。標(biāo)準(zhǔn)噴嘴： ISA1932 噴嘴；長(zhǎng)頸噴嘴。文丘里管：文丘里噴嘴；經(jīng)典文丘里管。3.2加熱爐燃料流量 FRQ102加熱爐燃料流量 FRQ102標(biāo)準(zhǔn)截流裝置的設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)介質(zhì)：天然氣管徑： 1144最大流量： 650Nm3/h工作溫度： 10oC正常流量： 500Nm3/h工作壓力： 0.3Mpa最小流量： 400Nm3/h3 20=1Kg/m標(biāo)準(zhǔn)孔板法蘭取壓表 3-1 加熱爐燃料流量 FRQ102標(biāo)準(zhǔn)截流裝置設(shè)計(jì)參數(shù)表使用 Matlab7.0 編制標(biāo)準(zhǔn)截流裝置的計(jì)算迭代程序， 結(jié)果在 workspace 中以矩陣形 式輸出。程序見(jiàn)附錄 4.2.1 加熱爐燃料流量

10、 FRQ102標(biāo)準(zhǔn)截流裝置的計(jì)算迭代程序所示。計(jì)算結(jié)果：12345678x0.640340.520860.532030.53210.53210.53210.53210b0.734340.679670.685340.685380.685380.685380.685380c0.6060.745470.727790.729690.72970.72970.72970.7297E000.000159263.1135e-6 -3.987e-86.6788e-101.5663e-12 0g-0.0893070.00920126.1802e-51.2082e-6 -1.5471e-82.5917e-106.0

11、779e-13 0表 3-2 加熱爐燃料流量 FRQ102標(biāo)準(zhǔn)截流裝置迭代數(shù)據(jù)表d20 =72.230506 mm3.3對(duì)輸輕油流量 FRQ106對(duì)輸輕油流量 FRQ106標(biāo)準(zhǔn)截流裝置的設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)介質(zhì)：輕油管徑 763.5最大流量 5.4m3/h工作溫度 77oC正常流量 4.1m3/h工作壓力 0.6Mpa最小流量 3.2m3/h操作狀況 =559Kg/m3標(biāo)準(zhǔn)孔板法蘭取壓操作狀況黏度 0.23cp表 3-3 對(duì)輸輕油流量 FRQ106標(biāo)準(zhǔn)截流裝置的設(shè)計(jì)參數(shù)表使用 Matlab7.0 編制標(biāo)準(zhǔn)截流裝置的計(jì)算迭代程序， 結(jié)果在 workspace 中以矩陣形 式輸出。程序見(jiàn)附錄 4.2.2 對(duì)

12、輸輕油流量 FRQ106標(biāo)準(zhǔn)截流裝置的計(jì)算迭代程序所示。計(jì)算結(jié)果：1234567x0.237030.356230.341160.341590.341590.341590b0.480250.579290.568230.568550.568550.568550c10.665370.69760.693780.693890.693890.69389E000.00142655.1191e-6-5.5454e-1000g0.079316-0.0114810.000338121.2134e-6-1.3144e-1000表 3-4 對(duì)輸輕油流量 FRQ106標(biāo)準(zhǔn)截流裝置迭代數(shù)據(jù)表d20 =39.727068

13、mm第四章 計(jì)算程序4.1閥的計(jì)算迭代程序4.1.1原油緩沖罐壓力閥 PV-101 的計(jì)算迭代程序clear;clc;P1=0.41;%閥入口絕壓 (MPa)P2=0.40;%閥出口絕壓 (MPa)XT=0.99;%壓差比系數(shù)K=39000;%比熱比Qg=80;%體積流量 (Nm3/h)Fg=0.69; p1=1.5;%工況密度 (Kg/m3) Wg=Qg*(273+45)/273*1.5;%質(zhì)量流量 (Kg/m3) X=(P1-P2)/P1;i=K*XT/1.4; f=1.47-0.66*X/(K*XT);Kv=Wg*(1/(X*P1*p1)0.5/(100*Fg*f);C=Kv/1.01

14、clear;clc;Fl=0.9;% 液體壓力恢復(fù)系數(shù)P1=2.14;%閥入口絕壓 (MPa) P2=2.069;%閥出口絕壓 (MPa) Pv=0.5332;%閥入口溫度飽和蒸汽壓 ( 絕壓 MPa) Pc=4.92;%熱力學(xué)臨界壓力 (絕壓 MPa) Ql=(183+120)/2*(273+45)/273;% 液體體積流量 (m3/h) pl=820;% 液體密度 (Kg/m3)Ff=0.96-0.28*(Pv/Pc)0.5;% 液體臨界壓力比系數(shù) dp=P1-P2;i=Fl2*(P1-Ff*Pv);if dpiKv=0.01*Ql*(pl/dp)0.5;elseKv=0.01*Ql*(p

15、l/i)0.5;endC=Kv/1.014.2 標(biāo)準(zhǔn)截流裝置的計(jì)算迭代程序4.2.1加熱爐燃料流量 FRQ102 標(biāo)準(zhǔn)截流裝置的計(jì)算迭代程序clear;clc;D=114-2*4;%工況管道內(nèi)徑 (mm) gm=1*500/(273/(273+20);% 正常質(zhì)量流量 (20C) gmmin=1*400/(273/(273+20);% 最小質(zhì)量流量 (20C) gmmax=1*650/(273/(273+20);% 最大質(zhì)量流量 (20C) t=10;%工況溫度( C )u=0.0085*0.001;% 工況粘度 (Pa/s) lmd=0.000012;%孔板膨脹系數(shù) rd=0.000011;

16、%管道膨脹系數(shù) p=2;%工況密度 (p20=1kg/m3) P=0.3*1000000;%工作壓力 (Pa) k=1.315;%等墑指數(shù) b=zeros(1,10);c=zeros(1,11);E=zeros(1,10);x=zeros(1,10);g=zeros(1,10); e=zeros(1,10);c(1,1)=0.6060;e(1,1)=1;red=0.354*gm/(D*u);B=(1000000/red); L=(25.4/D);%0.2396 C=0.5959+0.312*(b(1,1)2.1)-0.1840*(b(1,1)8)+0.0029*(b(1,1)2.5)*(B0.

17、75). +0.0090*L*(b(1,1)4)/(1-(b(1,1)4)-0.0337*L*(b(1,1)3);depmax=(1-b(1,1)4)*gm2/(0.004*C*b(1,1)2*D2)2*p);%depmax=862.2, 800depmax=800; dep=(gm/gmmax)2*depmax; a2=gm/(0.004*D2*(dep*p)0.5);for i=1:1:10 if i3 x(1,i)=a2/(c(1,i)*e(1,i); b(1,i)=(x(1,i)2/(1+x(1,i)2)0.25); e(1,i+1)=(1-(0.41+0.35*b(1,i)4)*de

18、p/(k*P);c(1,i+1)=(0.5959+0.312*(b(1,i)2.1)-0.1840*(b(1,i)8)+0.0029*(b(1,i)2.5).*(B0.75)+0.0090*L*(b(1,i)4)/(1-(b(1,i)4)-0.0337*L*(b(1,i)3);g(1,i)=a2-x(1,i)*c(1,i+1)*e(1,i);elsex(1,i)=(x(1,i-1)-g(1,i-1)*(x(1,i-1)-x(1,i-2)/(g(1,i-1)-g(1,i-2); b(1,i)=(x(1,i)2/(1+x(1,i)2)0.25); e(1,i+1)=(1-(0.41+0.35*b(

19、1,i)4)*dep/(k*P);c(1,i+1)=(0.5959+0.312*(b(1,i)2.1)-0.1840*(b(1,i)8)+0.0029*(b(1,i)2.5).*(B0.75)+0.0090*L*(b(1,i)4)/(1-(b(1,i)4)-0.0337*L*(b(1,i)3); g(1,i)=a2-x(1,i)*c(1,i+1)*e(1,i);E(1,i)=(g(1,i)/a2);if abs(E(1,i)0.0000000002 break;end endend d=D*b(1,i); d20=d/(1+lmd*(t-20)4.2.2對(duì)輸輕油流量 FRQ106 標(biāo)準(zhǔn)截流裝置

20、的計(jì)算迭代程序clear;clc;D=76-2*3.5;% 工況管道內(nèi)徑 (mm) gm=(4.1*559);% 正常質(zhì)量流量 gmmin=3.2*559;%最小質(zhì)量流量 gmmax=5.4*559;%最大質(zhì)量流量 t=77;%工況溫度( C ) u=0.23*0.001;% 工況粘度 (Pa/s) lmd=0.000012;%孔板膨脹系數(shù) p=559;%工況密度 (Kg/m3) P=0.6*1000000;%工作壓力 (Pa) e=1;%因?yàn)橐后w b=zeros(1,11);c=zeros(1,11);E=zeros(1,10);x=zeros(1,10);g=zeros(1,10); c(

21、1,10)=1;red=0.354*gm/(D*u); b(1,1)=0.5;%red=51124,b 取 0.5 B=(1000000/red);L=(25.4/D);%0.3681C=0.5959+0.312*(b(1,1)2.1)-0.1840*(b(1,1)8)+0.0029*(b(1,1)2.5)*(B0.75).+0.0090*L*(b(1,1)4)/(1-(b(1,1)4)-0.0337*L*(b(1,1)3);depmax=(1-b(1,1)4)*gm2/(0.004*C*b(1,1)2*D2)2*p);%depmax=862.2, 取 800depmax=800;dep=(g

22、m/gmmax)2*depmax;a2=gm/(0.004*D2*(dep*p)0.5);for i=1:1:10if i3x(1,i)=a2/(c(1,i)*e);b(1,i)=(x(1,i)2/(1+x(1,i)2)0.25);c(1,i+1)=(0.5959+0.312*(b(1,i)2.1)-0.1840*(b(1,i)8)+0.0029*(b(1,i)2.5).*(B0.75)+0.0090*L*(b(1,i)4)/(1-(b(1,i)4)-0.0337*L*(b(1,i)3);g(1,i)=a2-x(1,i)*c(1,i+1)*e;elsex(1,i)=(x(1,i-1)-g(1,

23、i-1)*(x(1,i-1)-x(1,i-2)/(g(1,i-1)-g(1,i-2);b(1,i)=(x(1,i)2/(1+x(1,i)2)0.25);c(1,i+1)=(0.5959+0.312*(b(1,i)2.1)-0.1840*(b(1,i)8)+0.0029*(b(1,i)2.5).*(B0.75)+0.0090*L*(b(1,i)4)/(1-(b(1,i)4)-0.0337*L*(b(1,i)3);g(1,i)=a2-x(1,i)*c(1,i+1)*e;E(1,i)=(g(1,i)/a2);if abs(E(1,i)0.0000000002break;endendendd=D*b(1,i);d20=d/(1+l