傳熱設(shè)備的控制培訓(xùn)課件

傳熱設(shè)備的控制戴連奎浙江大學(xué)智能系統(tǒng)與決策研究所1/5/2023換熱設(shè)備控制思考題1、針對逆流單程列管式換熱器，當(dāng)兩側(cè)液體均無相變時，試推導(dǎo)得到工藝介質(zhì)出口溫度與輸入條件之間的靜態(tài)關(guān)系；2、了解夾套式（集中參數(shù)系統(tǒng)）與套管式換熱器（分布參數(shù)系統(tǒng)）的動態(tài)模型建立方法；3、掌握換熱器的控制問題與常用的控制方案；4、掌握加熱爐出口溫度的控制問題與串級方案。1/5/2023內(nèi)容引言換熱器的靜態(tài)特性換熱器的動態(tài)特性換熱器的控制加熱爐的控制鍋爐設(shè)備的控制1/5/2023換熱器的靜態(tài)特性問題：針對逆流單程列管式熱交換器，巳知入口條件（G1,T1i,G2,T2i）,要求計算穩(wěn)定條件下工藝介質(zhì)與載熱體的出口溫度（T1o,T2o）。其中c1,c2分別為相應(yīng)介質(zhì)的比熱。1/5/2023熱交換過程的熱量平衡方程假設(shè)工藝介質(zhì)與載熱體均無相變，而且沒有熱損失。即 被加熱物料得到的熱量/單位時間 =載熱體放出的熱量/單位時間1/5/2023熱交換過程的傳熱速率方程K為傳熱系數(shù)；Fm

為傳熱面積；ΔTm為傳熱壁兩側(cè)流體的平均溫差.對于逆流單程換熱器，可取對數(shù)平均值若在1/3~3之間，則可用算術(shù)平均近似1/5/2023熱交換過程的靜態(tài)方程1/5/2023熱交換過程的靜態(tài)特性分析嚴(yán)重非線性，若其它環(huán)節(jié)為線性，調(diào)節(jié)閥需選用等百分?jǐn)?shù)閥。1/5/2023換熱器的控制問題被控變量

(1)被加熱/冷卻介質(zhì)的出口溫度（無相變）； (2)加熱/冷卻所需的熱量（有相變），如精餾塔底再沸器的蒸發(fā)量?？刂谱兞?/p>

(1)調(diào)載熱體的流量；(2)調(diào)節(jié)傳熱平均溫差； (3)調(diào)傳熱面積； (4)將工藝介質(zhì)分路，一路經(jīng)換熱，另一路走旁路。1/5/2023換熱器的控制方案1/5/2023換熱器的控控制方案(續(xù))問題：若上述單單回路控制制方案仍未未能滿足工工藝要求，，如何改進(jìn)進(jìn)控制方案案，以進(jìn)一一步提高控控制質(zhì)量？？12/29/2022加熱爐的控控制問題被控變量：工藝介質(zhì)質(zhì)的出口溫溫度?？刂谱兞浚喝剂嫌突蚧蛉剂蠚獾牡牧髁?。主要干擾：工藝介質(zhì)的的進(jìn)料溫度度、流量、、組分；燃燃料油/燃燃料氣的壓壓力、流量量、成分（（或熱值））；燃料油油的霧化情情況；空氣氣充分情況況；火嘴的的阻力，爐爐膛壓力等等。12/29/2022加熱熱爐爐的的單單回回路路控控制制12/29/2022加熱熱爐爐的的串串級級控控制制（（一一））12/29/2022加熱熱爐爐的的串串級級控控制制（（二二））12/29/2022催化化裂裂化化加加熱熱爐爐的的控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)12/29/2022加熱熱爐爐的的安安全全聯(lián)聯(lián)鎖鎖保保護(hù)護(hù)系系統(tǒng)統(tǒng)LS：：低選選器器；；BS：：火火焰焰檢檢測測器器；；GL1：燃料料氣氣流流量量過過低低聯(lián)聯(lián)鎖鎖裝裝置置；；GL2：進(jìn)料料流流量量過過低低聯(lián)聯(lián)鎖鎖裝裝置置。。12/29/2022鍋爐爐設(shè)設(shè)備備的的工工藝藝流流程程12/29/2022鍋爐爐設(shè)設(shè)備備控控制制思思考考題題1、、了了解解鍋鍋爐爐設(shè)設(shè)備備的的控控制制問問題題與與系系統(tǒng)統(tǒng)分分解解；；2、、掌掌握握汽汽包包水水位位的的對對象象特特點點與與控控制制方方案案；；3、、掌掌握握鍋鍋爐爐設(shè)設(shè)備備燃燃料料與與空空氣氣邏邏輯輯變變比比值值控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)的的分分析析與與設(shè)設(shè)計計方方法法；；4、、了了解解鍋鍋爐爐設(shè)設(shè)備備過過熱熱蒸蒸汽汽溫溫度度的的控控制制問問題題與與常常用用的的控控制制方方法法。。12/29/2022鍋爐設(shè)設(shè)備的的控制制問題題系統(tǒng)分分解：：（1）鍋鍋爐汽汽包水水位的的控制制；（2））鍋爐爐燃燒燒系統(tǒng)統(tǒng)的控控制；；（3））過熱熱蒸汽汽系統(tǒng)統(tǒng)的控控制。。12/29/2022汽包水水位的的控制制問題題被控變變量：：汽包水水位，，用H(s)表示示控制變變量：：汽包給給水量量，用用G(s)表示示主要干干擾：：蒸汽負(fù)負(fù)荷（（蒸汽汽流量量），，用D(s)表示示通道對對象：：非自衡衡、非非最小小相位位、非非線性性等特特性12/29/2022汽包水水位的的對象象特性性干擾通通道特特性控制通通道特特性12/29/2022非最最小小相相位位特特性性對象象為為非非最最小小相相位位（（存存在在位位于于復(fù)復(fù)平平面面右右半半平平面面的的零零點點））的的條條件件為為12/29/2022汽包包水水位位的的單單沖沖量量控控制制12/29/2022汽包包水水位位的的雙雙沖沖量量控控制制前饋饋補補償償原原理理：：假假設(shè)設(shè)調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)閥閥為為氣氣關(guān)關(guān)閥閥，，C1=1，，則則調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)器器為為正正作作用用，，而而C2應(yīng)取取負(fù)負(fù)號號，，具具體體數(shù)數(shù)值值可可現(xiàn)現(xiàn)場場調(diào)調(diào)整整或或根根據(jù)據(jù)閥閥門門特特性性計計算算其其初初始始值值。。12/29/2022汽包水位位的三沖沖量控制制12/29/2022三沖量控控制系統(tǒng)統(tǒng)的簡化化連接12/29/2022鍋爐蒸汽汽壓力控控制和和燃料與與空氣比比值控制制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)：I1=I2=I3=I4=IpQ1=KQ2分析提降降量過程程？12/29/2022練習(xí)題1對于下圖所所示的套管管式換熱器器，假設(shè)(1)間間壁的熱熱容可忽略略；(2)工藝介介質(zhì)為液相相，屬層流流流動；(3)加加熱蒸汽在在套管內(nèi)的的溫度可用用集中參數(shù)數(shù)T1(t)來表示。。設(shè)內(nèi)套管管的圓周長長為A，工藝介質(zhì)質(zhì)單位長度度的流體質(zhì)質(zhì)量為M2。試建立該該換熱器的的動態(tài)數(shù)學(xué)學(xué)模型。12/29/2022練習(xí)題2對于下列蒸蒸汽換熱器器，要求介介質(zhì)出口溫溫度達(dá)到規(guī)規(guī)定值。試試分析下列列情況下應(yīng)應(yīng)選擇哪一一種控制方方案，并畫畫出控制系系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)圖與方塊塊圖。（1）工藝藝介質(zhì)流量量GF比較穩(wěn)定，，但蒸汽壓壓力PV波動較大；；（2）蒸汽汽壓力PV比較穩(wěn)定，，但工藝介介質(zhì)流量GF波動較大；；（3）介質(zhì)質(zhì)流量GF較穩(wěn)定，但但入口溫度度Ti及蒸汽壓力力PV波動較大。。12/29/2022練習(xí)題3對于鍋爐汽汽包水位的的控制問題題，可采用用如圖所示示的簡化的的三沖量控控制系統(tǒng)。。假設(shè)調(diào)節(jié)節(jié)閥為氣關(guān)關(guān)閥，要求求（1）結(jié)合合汽包水位位的控制對對象，畫出出完整的系系統(tǒng)方框圖圖，并注明明各方框圖圖的輸入輸輸出變量意意義；（2）確定定C1，C2，C3與調(diào)節(jié)器的的正反作用用方向，并并說明C2與C3數(shù)值確定方方法。12/29/2022精餾塔控制制思考題1、掌握簡簡單精餾塔