鍋爐循環(huán)水控制系統(tǒng)設計自控工程課程設計

1、東 北 石 油 大 學課 程 設 計課 程 自控工程課程設計 題 目 鍋爐循環(huán)水控制系統(tǒng)設計 院 系 電氣信息工程學院 專業(yè)班級 自動化 級 班 學生姓名 學生學號 指導教師 年 月 日東北石油大學課程設計任務書課程 自控工程課程設計題目 鍋爐循環(huán)水控制系統(tǒng)設計專業(yè) 自動化 姓名 學號 主要內容、基本要求、主要參考資料等主要內容：1.掌握利用auto-cad繪制鍋爐循環(huán)水控制工藝流程圖2.掌握節(jié)流裝置的計算方法和計算機輔助設計計算3.掌握調節(jié)閥的選型及口徑計算基本要求：1.在工程設計中，必須嚴格貫徹執(zhí)行一系列國家技術標準和規(guī)定2.邊學習標準和規(guī)定邊上機設計3.必須按階段完成任務4.設計完成后交

2、出一份包括上述三個部分符合撰寫規(guī)范的設計報告主要參考資料：1gb/t2624-1993，流量測量節(jié)流裝置s.2奚文群，翁維勤.調節(jié)閥口徑計算指南m.蘭州：化工部自控設計技術中心站，1991.3王驥程，祝和云.化工過程控制工程m.北京：化學工業(yè)出版社，2003.完成期限 指導教師 專業(yè)負責人 年 月 日1、工藝流程圖2、標準節(jié)流裝置設計計算原始數據位號：frq102工作介質：循環(huán)水 取壓方式：法蘭取壓孔板操作溫度：150 工況密度：926.012kg/m3工作壓力：0.7mpa 工況粘度：199×10-6 pa.s管道內徑：80mm 最大流量：30000 kg/h管道材質：20#鋼 節(jié)

3、流件材質：1cr18ni9ti3、調節(jié)閥計算原始數據位號：pirac工作介質：循環(huán)水 單座閥：操作溫度：140 工況密度：926.012kg/m3閥前壓力：0.7mpa 工況粘度：199×10-6 pa.s閥后壓力：0.6mpa 最大流量：30000 kg/h管道內徑：80mm 飽和蒸汽壓力p=0.016mpa目 錄第1章 鍋爐循環(huán)水控制系統(tǒng)工程實例11.1 鍋爐循環(huán)水控制系統(tǒng)工程背景及說明11.2 cad流程圖3第2章 控制系統(tǒng)方案設計42.1 工藝及裝置介紹42.2 鍋爐控制系統(tǒng)控制任務52.3 控制系統(tǒng)方案設計5第3章 控制系統(tǒng)儀表選型93.1 檢測元件選型93.2 執(zhí)行元件1

4、0第4章 課程設計心得19參考文獻20附 錄21第1章 鍋爐循環(huán)水控制系統(tǒng)工程實例1.1 鍋爐循環(huán)水控制系統(tǒng)工程背景及說明人類日常生活離不開水，工業(yè)生產也同樣離不開水。隨著工業(yè)生產的發(fā)展，用水量越來越大，很多地區(qū)已經出現(xiàn)供水不足的現(xiàn)象，因此合理和節(jié)約用水已經成為發(fā)展工業(yè)生產中的一個重要問題。工業(yè)用水主要包括鍋爐用水、工藝用水、清洗用水和冷卻用水、污水等。其中用水量最大的是冷卻用水，約占工業(yè)用水量的百分之九十以上。不同的工業(yè)系統(tǒng)和不同用途對水質的要求是不同的；但各工業(yè)部門使用的冷卻水對水質的要求基本上是一致的，這就使得冷卻水質控制在近年來作為一門應用技術獲得了迅速的發(fā)展。在工廠中，冷卻水主要用來

5、冷凝蒸汽，冷卻產品或設備，如果冷卻效果差，就會影響生產效率，使產品的收率和產品的質量下降，甚至于會造成生產事故。水是比較理想的冷卻介質。因為水的存在很普遍，和其它液體相比，水的熱容或比熱較大，水的汽化潛熱（蒸發(fā)潛熱）和熔化潛熱也很高。比熱是單位質量的水溫度升高一度時所吸收的熱量。常用的單位是卡/克·度(攝氏)或英熱單位(btu)/磅·度(華氏)。用這兩個單位表示水的比熱度時，其數值是相同的。熱容大或比熱大的物質升高溫度時需要吸收大量的熱量，而本身溫度并不明顯升高，因此水具有良好的貯熱性能。潛熱是物態(tài)發(fā)生轉變時所吸收或放出的熱量。一克分子水蒸發(fā)成為一克分子蒸汽需要吸收近一萬卡

6、的熱量，因此水蒸發(fā)時能吸收大量的熱量，從而使水溫下降，這種依靠水份蒸發(fā)帶走熱量的過程稱為蒸發(fā)散熱。和水一樣，空氣也是一種常用的冷卻介質。水和空氣的導熱性能都很差，在0時，水的導熱系數是0.49千卡/米·小時·，空氣的導熱系數是0.021千卡/米·小時·，但水與空氣相比，水的導熱系數要比空氣高24倍左右。因此，當冷卻效果相同時，用水冷卻比用空氣冷卻的設備要小得多。大型工業(yè)企業(yè)和用水量大的工廠一般都采用水冷卻。常用的水冷系統(tǒng)可以分成三類，即直流系統(tǒng)、密閉系統(tǒng)和敞開蒸發(fā)系統(tǒng)，后兩種冷卻水都是循環(huán)使用的，故又稱為循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。冷卻水系統(tǒng)用水來冷卻工藝介質的系統(tǒng)

7、稱作冷卻水系統(tǒng)。冷卻水系統(tǒng)通常有兩種：直流冷卻水系統(tǒng)和循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。直流冷卻水系統(tǒng)在直流冷卻水系統(tǒng)中，冷卻水僅僅通過換熱設備一次，用過后水就被排放掉，因此，它的用水量很大，而排出水的溫升卻很小，水中各種礦物質和離子含量基本上保持不變。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)又分封閉式和敞開式兩種。封閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)封閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)又稱為密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，如圖1-1。在此系統(tǒng)中，冷卻水用過后不是馬上排放掉，而是回收再用。敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。敞開蒸發(fā)系統(tǒng)是目前應用最廣、類型最多的一種冷卻系統(tǒng)。它也是以水冷卻移走工藝介質或換熱設備所散發(fā)的熱量，然后利用熱水和空氣直接接觸時將一部分熱水蒸發(fā)出去，而使大部分熱水得到

8、冷卻后，再循環(huán)使用這樣的系統(tǒng)也稱敞開循環(huán)冷卻水系統(tǒng)如圖1-2。熱 水換熱器工藝熱流體換熱器熱空氣工藝熱流體冷空氣工藝冷流體循環(huán)水泵密閉冷卻水池補充水圖1-1 密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)冷卻水池循環(huán)水泵換熱器冷卻塔補充水蒸發(fā)損失水量風吹損失水量工藝熱流體空氣空氣排污水量工藝冷流體圖1-2 敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)1.2 cad流程圖鍋爐循環(huán)水控制系統(tǒng)的cad工藝流程圖如圖1-3所示。圖1-3 cad流程圖第2章 控制系統(tǒng)方案設計2.1 工藝及裝置介紹一般的鍋爐結構主要由一下幾部分組成：(1) 汽鍋：由上下鍋筒和廢水管組成。水在管內受管外煙氣加熱，因而在管簇內發(fā)生自然循環(huán)流動，并逐漸汽化，產生的飽和蒸汽聚集

9、在鍋筒里面。為了得到干度比較大的飽和蒸汽，在上鍋爐筒中還裝有汽水分離設備，下鍋爐作為連接沸水管之用，同時儲存水和水垢。(2) 爐膛：是使燃料充分燃燒并放出熱能的設備。燃料由傳送設備直接送入爐內燃燒。所需的空氣由鼓風機送入，燃盡的灰渣被爐排帶到除灰口，入灰斗中。高溫煙氣依次經過各個受熱面，將熱量傳遞給水以后，由煙囪排到大氣中。(3) 過熱器：是將鍋爐所產生的飽和蒸汽繼續(xù)加熱為合格蒸汽的換熱器件，亦稱為過熱蒸汽換熱器。(4) 省煤器：是利用煙氣預熱鍋爐的給水，以降低煙氣溫度的換熱器件。省煤器由蛇形管組成。(5) 空氣預熱器：是繼續(xù)利用離開省煤器后的煙氣余熱，加熱燃料所需要的空氣的換熱器。通常，大、

10、中型鍋爐中均設有空氣預熱器。(6) 引風設備：包括引風機、煙囪、煙道幾部分，將鍋爐中的煙氣連續(xù)排出。(7) 送風設備：由送風機和風道組成，供應燃料燃燒所需要的空氣。(8) 給水設備：由給水泵和給水管組成。給水泵用來克服給水管路和省煤器的流動阻力和鍋爐的壓力，把水送入鍋筒。(9) 水處理設備：用來清除水中雜質和降低給水硬度，防止鍋爐受熱面上結水垢或腐蝕鍋爐，從而提高鍋爐的經濟性和安全性。(10) 燃料供給設備：由運煤設備、原煤倉和儲煤斗等設備組成，保證鍋爐所需要燃料的供應。(11) 除灰除塵設備：分別為收集鍋爐灰渣并運往存灰場地及除去煙氣中灰粒的設備，以減少對周圍環(huán)境的污染。原煤或煤粉鼓風機爐排

11、預熱器汽包汽水分離過熱器過熱蒸汽省煤器給水引風機煙囪爐膛圖2-1 鍋爐工作流程示意圖由圖2-1可以看出，燃料和熱空氣按一定比例送入燃燒室燃燒，生成的熱量傳遞給蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，產生飽和蒸汽。然后經過熱器，形成一定溫度、壓力的過熱蒸汽，匯集至蒸汽母管。過熱蒸汽經負荷設備調節(jié)閥供給生產負荷設備使用。與此同時，燃燒過程中產生的煙氣，除將飽和蒸汽變成過熱蒸汽外，還經省煤器預熱鍋爐給水和空氣預熱器預熱空氣，最后經引風機送往煙囪，排入大氣。2.2 鍋爐控制系統(tǒng)控制任務燃煤蒸汽鍋爐的生產任務是根據負荷設備的要求，生產具有一定參數（壓力及溫度）的蒸汽，為了滿足負荷設備的要求，保證鍋爐本身運行的安全性和經濟性，工業(yè)

12、鍋爐控制主要有下列自動調節(jié)任務：1、保持汽包水位在設定范圍，汽包水位是鍋爐正常運行的主要指標，關系著汽水分離的速度和生產蒸汽的質量，也是確保安全生產的重要參數。對于汽包水位的調節(jié)，調節(jié)參數可以選用給水閥的開度。2、維持蒸汽壓力的預定值，蒸汽壓力是衡量鍋爐的蒸汽生產量與負荷設備的蒸汽消耗量是否平衡的重要指標，是蒸汽鍋爐的重要工藝參數?？刂普羝麎毫Γ前踩a的需要，也是保證燃燒經濟性的需要。3、維持鍋爐燃燒的經濟性，必須使空氣和燃料維持適當的比例，使鍋爐燃燒過程工作在最佳工況下，使鍋爐熱效率最高，達到節(jié)能降耗的目的。4、維持爐膛負壓的在一定范圍內，爐膛負壓的變化，反映了引風量與送風量的不相適應。

13、要使蒸汽壓力、爐膛負壓和燃燒經濟性能指標保持在允許范圍內。2.3 控制系統(tǒng)方案設計為了實現(xiàn)上述調節(jié)任務，將鍋爐設備控制劃為若干控制系統(tǒng)。主要控制系統(tǒng)如下：1、鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)，被控量是汽包水位，操縱變量是給水流量。它主要考慮汽包內部的物料平衡，使給水量適應鍋爐的蒸發(fā)量，維持汽包水位在工藝允許的范圍內。2、鍋爐燃燒控制系統(tǒng)，有三個被控量，蒸汽壓力、煙氣成分和爐膛負壓。其控制目的是使燃料燃燒所產生的熱量適應蒸汽負荷的需要；使燃料與空氣量之間保持一定的比值，以保證經濟燃燒，提高鍋爐的燃燒效率；使引風量與送風量相適應，以保持鍋爐負壓在一定的范圍內。操縱變量也有三個，即燃料量、送風量、和引風量。3、

14、過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)，過熱蒸汽溫度是鍋爐生產工藝的重要參數，過熱蒸汽溫度控制的任務是將汽包出來的飽和蒸汽加熱到一定溫度，形成過熱蒸汽。被控變量一般是過熱器出口溫度，操縱變量是減溫器的噴水量。（1） 鍋爐汽包液位控制汽包液位是鍋爐運行的主要指標，是一個非常重要的被控變量，維持汽包液位在一定的范圍內是保證鍋爐安全運行的首要條件。a、 如果液位過低，則由于汽包內水量較少，而負荷卻很大，水的汽化速度又很快，因而汽包內的水量變化速度很快，如果不及時控制，就會使汽包內的水全部汽化，導致鍋爐燒壞和爆炸。b、液位過高會影響汽包的汽水分離，產生蒸汽帶液的現(xiàn)象，會使過熱器管壁結垢導致破壞，同時過熱蒸汽溫度急劇下降

15、，該蒸汽作為汽輪機的動力，還會損壞汽輪機葉片，影響運行的安全和經濟性。lc(s)fc(s)gp2(s)gwv(s)ghd(s)gmd(s)gmw(s)gmh(s)rhdpswpwpc在汽包液位控制中有單沖量、雙沖量和三沖量控制方案，由于單沖量控制系統(tǒng)不能克服假水位帶來的控制問題，雙充量控制系統(tǒng)還有不能做到的靜態(tài)補償以及不能對給水系統(tǒng)干擾及時克服兩個的弱點。因此在實際應用中汽包液位控制系統(tǒng)都采用三沖量控制系統(tǒng)。即蒸汽流量、給水流量、汽包液位三個沖量作為輸入量，給水調節(jié)閥作為控制變量，來控制汽包液位。圖2-2 三沖量液位控制系統(tǒng)方框圖（2） 鍋爐燃燒控制系統(tǒng)鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的基本任務是保證鍋爐經濟

16、、安全運行的同時使燃料燃燒所產生的熱量適應水溫負荷的需求。在燃燒控制系統(tǒng)的三個子系統(tǒng)中，通常通過調節(jié)燃料量維持蒸汽壓力的恒定，調節(jié)送風量以保證燃燒的經濟性，調節(jié)引風量維持爐膛負壓的穩(wěn)定。本系統(tǒng)由蒸汽壓力控制爐排的給進速度，燃料量對鍋爐系統(tǒng)負荷變化較大，本系統(tǒng)在汽包壓力控制回路中引入蒸汽流量作為前饋信號。為保證燃料充分燃燒，送風量應該與燃料量作協(xié)調變化。汽包壓力調節(jié)器的輸出信號作為前饋信號被引至送風副調節(jié)器。送風調節(jié)采用串級控制方式，其主調節(jié)信號為送風壓力，副調節(jié)器信號時燃料量，調節(jié)器的輸出通過控制變頻器達到調節(jié)電機轉速的目的。鍋爐引風控制的控制目標是保證爐膛壓力穩(wěn)定，為了使引風機能快速跟隨送風

17、量的變化，將送風調節(jié)器的輸出信號引入引風調節(jié)器，作為前饋信號。液位變送器差壓變送器差壓變送器壓力變送器汽包液位蒸汽流量送風壓力爐膛負壓調節(jié)器變頻器爐排電機主調節(jié)器變頻器副調節(jié)器送風機引風機變頻器調節(jié)器圖2-3 鍋爐燃燒控制系統(tǒng)框圖（3） 過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)蒸汽溫度是重要的工藝參數。鍋爐過熱蒸汽系統(tǒng)的控制任務是維持過熱器出口蒸汽溫度在允許的范圍內，并保護過熱器管壁溫度不超過允許的工作溫度。鍋爐蒸汽過熱系統(tǒng)包括一級過熱器、減溫器、二級過熱器等。itspgm2(s)gm1(s)gc1（s）gc2(s)gv(s)gp2(s)gp1(s)圖2-4 過熱蒸汽溫度串級控制系統(tǒng)框圖第3章 控制系統(tǒng)儀表選型3

18、.1 檢測元件選型1、液位傳感器選型由于該設計的目的是控制水位穩(wěn)定，而整個控制系統(tǒng)的基礎是對水位的準確測量，因此水位能否準確測量直接關系到控制質量的優(yōu)劣。合理的選擇水位傳感器在水位控制系統(tǒng)的設計中有關鍵作用。知道汽包水位應該控制在300±30 mm，根據過程控制儀表量程選擇原則：儀表量程應該為被測量參數的4/33/2倍。因此所選傳感器的最大量程為:400450 mm。而且汽包水位應該控制在300±30 mm，因此所選水位傳感器的精度應該高于10/450=6.7% fs。cr-6031型智能鍋爐汽包液位計，采用獨特結構，耐高溫、高壓，其中變送器利用液位變化與其對測量探極產生的

19、電容變化之間的關系，通過專用模式系統(tǒng)軟件將檢測的電容變化經各種補償計算后輸出與物位成正比的4-20madc 標準信號。選擇測量圍為：100500 mm，測量精度在1% fs的型號可以滿足控制要求。該型號的傳感器主要技術參數如下：量程：100500 mm(水位高/深度)綜合精度：1.0% fs輸出信號：420 ma(二線制)、05v、15v、010v(三線制)供電電壓：24dcv(936dcv)負載電阻：電流輸出型：最大800；電壓輸出型：大于50k絕緣電阻：大于2000m(100vdc)密封等級：ip68長期穩(wěn)定性能：0.1% fs/年振動影響：在機械振動頻率20hz1000hz內，輸出變化小

20、于0.1% fs電氣接口(信號接口)：緊線防水螺母與五芯通汽電纜連接機械連接(螺紋接口)：投入式使用時可以采用24v直流電源為水位傳感器供電保證其正常工作，將15v電壓信號作為反饋量引入plc模擬量輸入端口進行控制運算。2、流量傳感器的選型根據控制方案可以知道流量傳感器用于測量給水流量和蒸汽流量，這兩個信號可以有效地改善控制質量，因此合理的選擇流量傳感器能夠有效的改善整個系統(tǒng)的控制質量。知道所要控制的是35t/h鍋爐的汽包水位，即該鍋爐正常工作時每小時蒸發(fā)35t蒸汽也就是有35t水被蒸發(fā)成為蒸汽，水位穩(wěn)定時定時供水量為：35/h。lugb-99型渦街流量計是一種基于卡門渦街原理流體振動式新型流

21、量計，它具有測量范圍廣、壓損小、性能穩(wěn)定、準確度高和安裝、使用方便等優(yōu)點，廣泛應用于封閉工業(yè)管道中液體、汽體和蒸汽介質體積和質量流量的測量。該流量計的技術參數如下：（1）測量介質：蒸汽、汽體、液體（2）傳感器的感應元件不直接與被測介質接觸，性能穩(wěn)定、可靠性高（3）傳感器內無可動部件，結構簡單而牢固，壓損小維擴量小、使用壽命長。（4）范圍度寬達10：115：1（5）測量范圍：正常工作范圍，雷諾數為20，0007，000，000；輸出信號不受液體溫度、壓力、粘度及組份影響。測量可能范圍，雷諾數8，0007，000000（6）精度等級：液體，指示值的±1.0%；蒸汽，指示值的±1

22、.5% 輸出信號：a、電壓脈沖 低電平：0-1v；高電平：大于4v；占空比為50% b、電流：420ma(三線制)（7） 電源電壓：24dcv（8） 殼體材料：碳鋼；不銹鋼(1cr18ni9ti)（9） 規(guī)格：(管道內徑)20、25、32、40、50、65、80、125、150、200、250、300(大于dn300 口徑為插入式)根據過程控制儀表量程選擇原則儀表量程應該為被測量參數的4/33/2倍，流量計應當能夠檢測的最大流量為：46.552/h，因此汽包送水管道直徑選用50 mm并用lugb-99型渦街流量計檢測流量可以檢測的流量范圍是350/h，可以滿足設計要求進行檢測汽包給水流量信號。

23、由于lugb-99型渦街流量計既可用于液體流量檢測也可用于蒸汽流量檢測，因此還可以選擇該流量計作為汽包負荷蒸汽流量的檢測傳感器。正常工作時汽包蒸汽壓力大約是0.5mp，由蒸汽密度表可以查到蒸汽密度大約是2700 kg/ m3，根據過程控制選擇儀表量程原則儀表量程應該為被測量參數的4/33/2倍，流量計應當能夠檢測的最大流量為：17.219.2/h因此汽包蒸汽管道直徑選用20 mm，并用lugb-99型渦街流量計檢測流量可以檢測的流量范圍是880/h，可以滿足設計要求進行檢測蒸汽流量信號。3.2 執(zhí)行元件1、 gb/t2624-1993概述在石油化工生產中，流量計的應用非常廣泛，而流量計中差壓式

24、流量計又占大部分。因而節(jié)流裝置的選型及其設計是自控工程設計的重要組成部分。1993年2月3日由國家技術監(jiān)督局批準gb/t2624-1993代替gb2624-81，1993年8月1日實施。該標準第一次等效采用iso5167（1991）與國際接軌，標志著我國現(xiàn)行的標準節(jié)流裝置，在推廣采用國際標準上的研究成果、提高測量精度方面，以取得了突破性的進展。gb/t2624-1993全稱為流量測量節(jié)流裝置 用孔板、噴嘴和文丘里管測量充滿圓管的流體測量。其主要特點有：1、以流出系數c代替流量系數；c值的計算中的降階計算由原流量系數0計算中的最高階20降至流出系數c計算中的最高階8次冪。2、提出5種命題以適應自

25、控工程設計中各方面的需要。3、提出迭代計算方法，給出計算機計算程序框圖。4、差壓上限不再計算，而要由用戶自行選定，要求設計者有更多的經驗。5、管道粗糙度不再參加計算，而是在計算結果出來后驗證。所謂“標準節(jié)流裝置”就是他們的結構、尺寸和技術條件都有統(tǒng)一標準，有關計算步驟和方法都經過系統(tǒng)試驗而有統(tǒng)一規(guī)定。按統(tǒng)一標準規(guī)定進行設計制造的節(jié)流裝置，不必經過個別標定就可以使用。在gb/t2624-93中規(guī)定的標準節(jié)流裝置有以下幾種：標準孔板：角接取壓；法蘭取壓；徑距取壓（d-d/2）。標準噴嘴：isa1932噴嘴；長頸噴嘴。文丘里管：文丘里噴嘴；經典文丘里管。2、 標準節(jié)流裝置設計的原則和依據1、設計原則

26、(1)測量的精度應盡可能高；(2)流出系數c穩(wěn)定；(3)節(jié)流件前后所需直管段長度，就盡可能短；(4)流體流經節(jié)流件的壓力損失盡可能小。上述四點要求之間是存在矛盾的，而標準節(jié)流裝置的設計計算，則主要是根據具體情況統(tǒng)一考慮，妥善解決這些矛盾，找出合理的方案。2、標準節(jié)流裝置設計計算的依據主要依據是工藝生產所提供的流量測量條件、要求和有關數據，具體的原始數據有：(1)被測流體的名稱、狀態(tài)、組分；(2)被測流體的流量：最大流量qmax;(3)被測流體的工作狀態(tài)：工作壓力p1、工作溫度t1、及其變化范圍；(4)被測流體的物理參數：這一部分較難確定；(5)允許的壓力損失；(6)管道材質在20時管道內徑d2

27、0、管道內表面情況；(7)節(jié)流裝置安裝地點的平均大氣壓；(8)管道敷設情況和局部阻力形式；(9)其它方面的要求。3、 標準節(jié)流裝置計算程序設計流程標準節(jié)流裝置設計計算需編制計算機程序實現(xiàn)，程序見附錄。程序設計流程框圖如圖3-1所示。<=510-10d=dd20=xn=xn+1-e-1xn+1-xn-2/n+1-n-2(當n=3時)d20 ,p, qmp, t , ,d, dd=d201+d(t-20)red= 令 設：xn=az/(ec) (當n=1,2時)1=xn2/(1+ xn2)0.25 c用公式18用公式19 n=a2-xnc圖3-1 節(jié)流裝置程序設計流程圖4、 標準節(jié)流裝置設計

28、表3-1標準節(jié)流裝置設計計算任務書序 號項 目符 號單 位 數 值1234567891011121314位號工作介質名稱操作溫度工作壓力管內徑（20下實測）節(jié)流件形式取壓方式管道材料熱膨脹系數節(jié)流件材料熱膨脹系數最大質量流量工作狀態(tài)下密度工況粘度管道材質節(jié)流件材質tpd20 d d q m1120#鋼1cr18ni9tipammmm/mm.mm/mm.kg/hkg/m3pa.sfrq102循環(huán)板法蘭取壓0.000011160.000016630000926.012199×10-61、輔助計算(1)求工況下的管道直徑 管道內徑 管道材料熱膨脹系數 被測介質溫度

29、(2)計算差壓上限再根據公式計算其中c=0.6,=1,=0.5,d=×，代8.3000kg/s，全部代入得=58121.29因國產差變的系列值為1.0，1.6，2.5，4.0，6.0×10n ，取=100000.00(3)求雷諾數最大質量流量µ工作狀態(tài)下粘度(4)求p=0.1mpa2、初值計算(1)求設： (2)求(3)求(4)精確度判斷所以 =0.178883、進行迭代計算，設定第二個假定值x2x2= =0.2541489676= =0.4963047208=1=0.5959+0.03120.1840 +0.0029 =0.6041854730因此 = - 0.

30、0000051122所以 4、進行迭代計算，設定第三個假定值，利用快速收斂弦截法公式（n=3起用） =0.2541405981 =0.4962970445 =1 =0.6041852546因此 =0.0000000002所以 由于 =0.0000000005精確度達到要求。5、計算機編程計算結果，求計算程序見附錄。5、 調節(jié)閥的選型及計算1、調節(jié)閥的選型調節(jié)閥的閥體類型：選擇閥體的選擇是調節(jié)閥選擇中最重要的環(huán)節(jié)。調節(jié)閥閥體種類很多，常用的有直通單座、直通雙座、角形、隔膜、小流量、三通、偏心旋轉、蝶形、套筒式、球形等10種。在選擇閥門之前，要對控制過程的介質、工藝條件和參數進行細心的分析，收集足

31、夠的數據，了解系統(tǒng)對調節(jié)閥的要求，根據所收集的數據來確定所要使用的閥門類型。在具體選擇時，可從以下幾方面考慮： (1)閥芯形狀結構主要根據所選擇的流量特性和不平衡力等因素考慮。 (2)耐磨損性當流體介質是含有高濃度磨損性顆粒的懸浮液時，閥芯、閥座接合面每一次關閉都會受到嚴重摩擦。因此閥門的流路要光滑，閥的內部材料要堅硬。 (3)耐腐蝕由于介質具有腐蝕性，在能滿足調節(jié)功能的情況下，盡量選擇結構簡單閥門。 (4)介質的溫度、壓力當介質的溫度、壓力高且變化大時，應選用閥芯和閥座的材料受溫度、壓力變化小的閥門。 (5)防止閃蒸和空化閃蒸和空化只產生在液體介質。在實際生產過程中，閃蒸和空化不僅影響流量系

32、數的計算，還會形成振動和噪聲，使閥門的使用壽命變短，因此在選擇閥門時應防止閥門產生閃蒸和空化。對于雙作用的氣動、液動、電動執(zhí)行機構，一般都沒有復位彈簧。作用力的大小與它的運行方向無關，因此，選擇執(zhí)行機構的關鍵在于弄清最大的輸出力和電機的轉動力矩。對于單作用的氣動執(zhí)行機構，輸出力與閥門的開度有關，調節(jié)閥上的出現(xiàn)的力也將影響運動特性，因此要求在整個調節(jié)閥的開度范圍建立力平衡。執(zhí)行機構類型的確定：對執(zhí)行機構輸出力確定后，根據工藝使用環(huán)境要求，選擇相應的執(zhí)行機構。對于現(xiàn)場有防爆要求時，應選用氣動執(zhí)行機構，且接線盒為防爆型，不能選擇電動執(zhí)行機構。如果沒有防爆要求，則氣動、電動執(zhí)行機構都可選用，但從節(jié)能方

33、面考慮，應盡量選用電動執(zhí)行機構。對于液動執(zhí)行機構，其使用不如氣動、電動執(zhí)行機構廣泛，但具有調節(jié)精度高、動作速度快和平穩(wěn)的特點，因此，在某些情況下，為了達到較好調節(jié)效果，必須選用液動執(zhí)行機構，如發(fā)電廠透明機的速度調節(jié)、煉油廠的催化裝置反應器的溫度調節(jié)控制等。2、 調節(jié)閥的口徑計算表3-2調節(jié)閥口徑計算任務書序 號項 目符 號單 位數 值12345678910工作介質名稱操作溫度閥前壓力閥后壓力管內徑（20下實測）單座閥飽和蒸汽壓力最大質量流量工作狀態(tài)下密度工況粘度tppd20pqv11mpampammpakg/hkg/m3pa.s循環(huán)水1400.70.60.080.01630000926.012

34、199×10-6(1)計算kv(2)選定口徑a、kv值圓整、放大查產品目錄，取kv=16（），選雙座閥（vn）其放大系數為：查表12-9知滿足m=1.18時，閥最大開度90% ，所以kv值應再向上取一擋，即取kv=25（），此時b、開度驗算，即開度82%可滿足要求(3)結論選定雙座閥，取為選定口徑，因為非阻塞流工況，故不作噪音預估及管件形狀修正。因為，,可調比滿足要求。第4章 課程設計心得通過這次課程設計，讓我很好的鍛煉了理論聯(lián)系實際，我對自控等專業(yè)課有量更深入的了解，為了做好這次設計，必須在掌握理論知識的同時，加強上機實踐。提高了自己組織數據及編寫大型程序的能力。培養(yǎng)了基本的、良好

35、的程序設計技能以及合作能力。這次課程設計同樣提高了我的綜合運用所學知識的能力。程序的編寫需要有耐心，有些事情看起來很復雜，但問題需要一點一點去解決，分析問題，把問題一個一個劃分，劃分成小塊以后就逐個去解決。再總體解決大的問題。這樣做起來不僅有條理也使問題得到了輕松的解決。在運用自控原理進行計算的時間浪費了很多時間。用autocad畫圖時也重復了很多次。這次的課程設計使我對于專業(yè)課的學習有了更加深刻的認識，以為現(xiàn)在學的知識用不上就加以怠慢，等到想用的時候卻發(fā)現(xiàn)自己的學習原來是那么的不扎實。以后努力學好每門專業(yè)課，為以后的工作積累了經驗，增強了信心。不積跬步何以至千里，課程設計是大學學習階段非常難得的理論與實際相結合的機會，通過這次課程設計，我擺脫了單純的理論知識學習狀態(tài)，和實際設計的結合，鍛煉了綜合運用所學的專業(yè)基礎知識的能力，提高了查閱文獻資料、設計手冊的能力，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細節(jié)的斟酌處理，使得能力得到了鍛煉，經驗得到了豐富，并且意志品質力，毅力及耐力也都得到了不同程度的提升。參考文獻1 hg/t2063620639-1998, 化工裝置自控工程設計規(guī)定(上下卷)s.2 gb/t2624-1993, 流量測量節(jié)流裝置s.