傳熱設(shè)備控制資料

1、11.1概述(i sh)對(duì)物料進(jìn)行(jnxng)加熱或冷卻的設(shè)備稱為傳熱設(shè)備結(jié)構(gòu)形式：列管式、蛇管式、夾套式、套管式 一般傳熱設(shè)備（以上） 特殊傳熱設(shè)備：加熱爐、鍋爐、蒸發(fā)器等 傳熱設(shè)備的類型11.1.1 傳熱方式：傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射物流接觸關(guān)系：直接接觸式，間壁式、蓄熱式 熱量交換形式：無(wú)相變的熱量交換、有相變的熱量交換共四十頁(yè)傳熱設(shè)備(shbi)的類型11.1.1（a） 列管式換熱器 液體(yt)1進(jìn)口液體2入口液體1出口花板 液體2出口列管共四十頁(yè)11.2一般傳熱(chun r)設(shè)備的控制換熱器、蒸汽(zhn q)加熱器、再沸器、冷凝器等共四十頁(yè)傳熱(chun r)設(shè)備作用及控制11.1.

2、2 （1） 對(duì)工藝(gngy)介質(zhì)進(jìn)行加熱或冷卻 （2） 使工藝介質(zhì)發(fā)生相變 （3） 熱量回收 主要是進(jìn)行溫度控制，以及一些保護(hù)性控制 控制要求：共四十頁(yè)換熱器的控制(kngzh)11.2.1圖11-2 逆流(nli)單程換熱器G2c2 T2i G1c1 T1i G1c1 T10 G2c2 T20 共四十頁(yè) 對(duì)象靜態(tài)特性分析 基于(jy)熱量平衡方程和傳熱速率方程 用于系統(tǒng)擾動(dòng)分析及靜態(tài)控制設(shè)計(jì)依據(jù)（1）特性(txng)分析換熱器的控制11.2.1q=KFT 單程、逆流管式換熱器靜態(tài)特性基本表達(dá)式(11-6)共四十頁(yè)仿真(fn zhn)分析（靜態(tài)放大倍數(shù)）： T1i T1o ： 式11-8 T

3、2i T1o ： 式11-9換熱器的控制(kngzh)11.2.1共四十頁(yè)仿真分析（靜態(tài)(jngti)放大倍數(shù)）： T1o -G2 ： T1o -G1 ：3124換熱器的控制(kngzh)11.2.1圖11-4圖11-5共四十頁(yè) 對(duì)象(duxing)動(dòng)態(tài)特性分析 換熱器的控制(kngzh)11.2.1 T1iT1o ：式11-11 動(dòng)態(tài)純滯后環(huán)節(jié)T2iT1o、 G1T1o 、 G2T1o式11-12 帶純滯后的二階慣性環(huán)節(jié) 分布參數(shù)對(duì)象：既是時(shí)間函數(shù)， 又是空間的函數(shù) 精確描述：偏微分方程， 求解困難 經(jīng)驗(yàn)公式近似描述：共四十頁(yè)特點(diǎn)：簡(jiǎn)單易行 但是，當(dāng)G2已經(jīng)很大，而溫差較小時(shí)，遲鈍(chdn

4、)控制 另外，若工藝上不允許對(duì)載熱體節(jié)流時(shí)，不能采用這種方案 （2）控制(kngzh)方案 兩類基本方案：控制載熱體流量、旁路控制介質(zhì)流量 換熱器的控制11.2.1工業(yè)介質(zhì)G1載熱體 G2TC圖11-7 控制載熱體流量 用載熱體流量控制介質(zhì)出口溫度，最常用的方法共四十頁(yè) 介質(zhì)旁路控制 介質(zhì)混合過(guò)程(guchng) 控制及時(shí)（相當(dāng)于前饋機(jī)理） 另外，還可以組成前饋串級(jí)控制方案圖換熱器的控制(kngzh)11.2.1圖11-9工業(yè)介質(zhì)G1載熱體 G2TC共四十頁(yè)蒸汽(zhn q)加熱器的控制11.2.2控制載熱體流量 蒸汽發(fā)生相變，可同時(shí)通過(guò)T和傳熱面積控制，只是要注意出口(ch ku)液體能夠連

5、續(xù)排出。蒸汽作為熱載體，工業(yè)常用 蒸汽G2TC凝液G1圖11-11共四十頁(yè)控制冷凝液排量 熱載體的出口控制，通過(guò)改變F控制 控制閥控制液體，口徑可以小些，液體 控制平穩(wěn)(pngwn)，缺點(diǎn)：滯后 蒸汽G2凝液TCFCG1蒸汽(zhn q)加熱器的控制11.2.2圖11-14 前饋-反饋控制系統(tǒng)共四十頁(yè)冷凝(lngnng)冷卻器的控制11.2.3缺點(diǎn)：控制不靈活，另外要保證(bozhng)液位不能過(guò)高，防止汽帶液 T-L串級(jí)控制系統(tǒng) 圖11-16熱載體為液態(tài)冷卻劑，通過(guò)在換熱器內(nèi)蒸發(fā)，帶走介質(zhì)熱量氣氨TC液氮圖11-15 控制載熱體流量?jī)?yōu)點(diǎn)：控制平穩(wěn)，對(duì)出口氣相壓力沒(méi)有影響共四十頁(yè)冷凝(lngn

6、ng)冷卻器的控制11.2.3 控制汽相流量 控制靈活，但出口壓力波 動(dòng)，若直接進(jìn)入(jnr)壓縮機(jī)，對(duì)壓縮機(jī)有影響 TCLC液氮?dú)獍惫菜氖?yè)11.3鍋爐(gul)設(shè)備的控制共四十頁(yè)11.3鍋爐(gul)設(shè)備的控制11.3.1概述(i sh) 主要結(jié)構(gòu)圖 P199 圖11-19 燃燒系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、蒸汽產(chǎn)生系統(tǒng) 鍋爐產(chǎn)生蒸汽，而蒸汽一般是過(guò)程設(shè)備的能量來(lái)源動(dòng)力設(shè)備，而蒸汽質(zhì)量對(duì)過(guò)程生產(chǎn)有直接影響作用：分類： 鍋爐有多種分類，根據(jù)鍋爐用途、燃料性質(zhì)（煤、油、氣）、壓力（高、中、低）結(jié)構(gòu)：共四十頁(yè)（4）水處理(chl)控制 防止或減少結(jié)垢 主要(zhyo)控制系統(tǒng)11.3.1概述 （1）汽包水位控

7、制 保持水量與蒸汽量的物料平衡 （2）燃燒控制 保證燃燒的經(jīng)濟(jì)性和安全性（3）蒸汽控制 控制過(guò)熱蒸汽的溫度共四十頁(yè)11.3.2鍋爐汽包水位(shuwi)的控制鍋爐的汽包水位(shuwi)控制一般比較嚴(yán)格 汽包水位的控制是鍋爐和蒸汽用戶的平穩(wěn)、安全的保證水位過(guò)高影響汽水分離，使飽和蒸汽帶水過(guò)多，使過(guò)熱蒸汽溫度下降 水位過(guò)低可能全部汽化，產(chǎn)生危險(xiǎn)共四十頁(yè)汽包水位的動(dòng)態(tài)特性影響因素(yn s)多主要討論水流量、蒸汽流量L 特性11.3.2鍋爐(gul)汽包水位的控制 給水流量WL 階躍響應(yīng)H曲線，相當(dāng)于積分加純滯后環(huán)節(jié) 給水溫度越低，純滯后時(shí)間越大 WHH1 H tt共四十頁(yè)曲線H汽包水位，開(kāi)始(k

8、ish)上升，然后再下降，“虛假水位”現(xiàn)象11.3.2鍋爐汽包水位(shuwi)的控制 蒸汽流量DL曲線H1D突然增加，物料平衡，水位下降曲線H2D突然增加，瞬間汽包壓力下降，水沸騰加劇，氣泡增加，水位上升H1H2H共四十頁(yè) 對(duì)給水(jshu)擾動(dòng)控制滯后蒸汽氣泡省煤器給水LC11.3.2鍋爐汽包水位(shuwi)的控制（1）單沖量控制系統(tǒng)汽包水位的單回路控制， “單沖量”汽包水位 適用于負(fù)荷小的鍋爐 三個(gè)問(wèn)題： 不能克服虛假水位帶來(lái)的后果 對(duì)蒸汽負(fù)荷的變化控制不靈敏共四十頁(yè)前饋（蒸汽流量(liling)）反饋（汽包水位）控制系統(tǒng)11.3.2鍋爐(gul)汽包水位的控制（2）雙沖量控制系統(tǒng) 為

9、了克服虛假水位現(xiàn)象，引入蒸汽流量，“雙沖量”I=C1ICC2IFI0蒸汽 IC IF I0 LC給水 靜態(tài)前饋共四十頁(yè) GC C1 GV GPC GmF C2 Gm GPD IF L0 IC I0 I圖11-24（b）D11.3.2鍋爐(gul)汽包水位的控制共四十頁(yè)加法器系數(shù) IC汽包水位信號(hào)，C11 IF蒸汽流量信號(hào)，C2根據(jù)靜態(tài)前饋補(bǔ)償(bchng)設(shè)置 I0偏置(pin zh)值，調(diào)整I的輸出，正常負(fù)荷下，I0與C2、IF相互抵消11.3.2鍋爐汽包水位的控制共四十頁(yè)安全角度(jiod)，保護(hù)鍋爐，氣閉，防止燒干 保護(hù)蒸汽用戶，氣開(kāi)11.3.2鍋爐(gul)汽包水位的控制 閥、控制器、

10、運(yùn)算器符號(hào)閥的開(kāi)閉形式：控制器正反作用：對(duì)象：正， 若氣閉閥，LC=正，若氣開(kāi)閥 LC=負(fù)運(yùn)算器正負(fù)號(hào)：C2： 取決于控制閥開(kāi)閉形式 蒸汽量 給水量應(yīng)該： 氣閉：I應(yīng)該C2取“-”氣開(kāi)：I應(yīng)該C2取“+”共四十頁(yè) 雙沖量控制系統(tǒng)其它(qt)形式 LC水位(shuwi)蒸汽量 給水閥 LC水位蒸汽量TdS 給水閥11.3.2鍋爐汽包水位的控制共四十頁(yè)在雙沖量基礎(chǔ)上，進(jìn)一步克服給水(jshu)干擾，引入給水(jshu)流量信號(hào)I=ICCIF-I0 蒸汽(zhn q)LCFC給水IF IC IF I0 I11.3.2鍋爐汽包水位的控制（3）三沖量控制系統(tǒng) 共四十頁(yè)前饋（蒸汽(zhn q)流量）串級(jí)（

11、汽包水位給水流量）控制系統(tǒng) GPD GmF GPC GP2 GC2 GmF GC1 Gm IF IC I0 I0 IF IUL11.3.2鍋爐(gul)汽包水位的控制共四十頁(yè)I0與IC抵消(dxio) 11.3.2鍋爐汽包水位(shuwi)的控制 加法器系數(shù)C根據(jù)給水流量變化W=蒸汽流量變化 （前饋補(bǔ)償）對(duì)于I0，正常負(fù)荷時(shí)共四十頁(yè)由于(yuy)CIF作為流量控制器的給定，蒸汽流量增加，給水流量應(yīng)該提高，C永遠(yuǎn)為正（與閥的形式無(wú)關(guān)，與雙沖量不同） I=IC + CIF - I0 11.3.2鍋爐(gul)汽包水位的控制 閥、控制器、運(yùn)算器符號(hào)閥安全角度確定控制器按串級(jí)系統(tǒng)確定（先副后主）運(yùn)算器

12、符號(hào)：共四十頁(yè) 出口溫度控制(kngzh) 控制(kngzh)方案 一級(jí)過(guò)熱器、二級(jí)過(guò)熱器、減溫器 11.3.3過(guò)熱(u r)蒸汽系統(tǒng)控制d/dt TC 圖11-33 雙沖量控制T2C T1C 減溫水 圖11-32 串級(jí)減溫器減溫器共四十頁(yè)與燃料(rnlio)種類（油、氣、煤）、燃燒設(shè)備、鍋爐形式有關(guān) 基本要求： （1）出口蒸汽壓力穩(wěn)定，根據(jù)蒸汽負(fù)荷調(diào)節(jié)燃燒程度 （2）燃燒良好 （3）安全11.3.4鍋爐燃燒(rnsho)過(guò)程的控制共四十頁(yè)（1）蒸汽壓力與燃燒(rnsho)控制 一般，用燃料量控制蒸汽壓力，單回路/串級(jí) 燃燒控制要求燃料與空氣的一定比例，比值控制 加入邏輯關(guān)系，11.3.4鍋爐

13、(gul)燃燒過(guò)程的控制FC FC FC FC LS HS PCPCKK燃料閥 燃料閥 空氣閥空氣量空氣量燃料量燃料量pp圖11-35圖11-34共四十頁(yè)燃料與空氣比值的最優(yōu)化 維持燃燒(rnsho)，理論上要維持一個(gè)最低空氣量，實(shí)際空氣量要略大于最低量，過(guò)?？諝饬?。大，能量浪費(fèi)，小，燃燒(rnsho)不完全 對(duì)于不同的燃料，都有一個(gè)最優(yōu)空氣量最經(jīng)濟(jì)燃燒 11.3.4鍋爐(gul)燃燒過(guò)程的控制（2）煙氣含氧量控制可通過(guò)煙氣含氧量信號(hào)間接獲得共四十頁(yè)燃料閥 空氣閥 燃料量 空氣量 最優(yōu)值 O2 p PC FC LS AC FC HS 11.3.4鍋爐燃燒(rnsho)過(guò)程的控制在燃燒控制方案中

14、引入含氧量信號(hào)校正 若要求能夠適應(yīng)負(fù)荷變化(binhu)，可構(gòu)成圖11-40的控制系統(tǒng)。共四十頁(yè)燃燒(rnsho)嘴背壓過(guò)低，實(shí)施聯(lián)鎖保護(hù)，切斷燃?xì)忾y。11.3.4鍋爐燃燒過(guò)程(guchng)的控制（3）爐膛負(fù)壓控制及安全控制 爐膛負(fù)壓控制引風(fēng)量控制 為克服滯后，可引入蒸汽壓力作為前饋信號(hào)，組成前饋反饋控制系統(tǒng) 防脫火控制引入燃?xì)鈮毫π盘?hào)（燃燒嘴背壓）構(gòu)成選擇性系統(tǒng) 防回火控制共四十頁(yè)蒸汽(zhn q)氣泡(qpo)P1C LS P2C PSA P3C K 燃料11.3.4鍋爐燃燒過(guò)程的控制爐膛負(fù)壓控制及安全控制共四十頁(yè)火力加熱設(shè)備，主要是控制爐膛溫度（防止燒壞）、燃燒(rnsho)控制，以及被加熱物料出口溫度控制。11.4加熱爐的控制(kngzh)共四十頁(yè)內(nèi)容摘要11.1。對(duì)物料進(jìn)行加熱或冷卻的設(shè)備稱為傳熱設(shè)備。（1） 對(duì)工藝介質(zhì)進(jìn)行加熱或冷卻。（2） 使工藝介質(zhì)發(fā)生相變。