典型化工單元的控制方案

①對于同一的化工單元，了解各種控制方案的異同。②熟悉各種控制方案的優(yōu)缺點及應用。③能夠為化工單元操作過程設計合理的自動控制方案。學習要點第一節(jié)流體輸送設備的控制方案一、離心泵的控制方案離心泵流量控制的目的是要將泵的排出流量恒定于某一給定的數(shù)值上。離心泵的流量控制大致存在以下三種方法：1.控制泵的出口閥門開度當干擾作用使被控變量(流量)發(fā)生變化偏離給定值時，控制器發(fā)出控制信號，閥門動作，控制結果使流量回到給定值。5/9/20234第十一章典型化工單元控制方案轉速n一定時，泵的流量特性曲線A與管路特性曲線的交點C即為泵的實際工作點，此時泵所提供的壓頭H正好用來克服管路阻力，其對應的流量即為泵的實際流量。實質是改變管路特性。改變泵出口阻力控制流量泵的流量特性曲線與管路特性曲線這種方案簡單，使用廣泛，但通過改變管路阻力，使泵提供的部分壓頭消耗在閥門上，故能量消耗大，效率低，不經(jīng)濟。注意一、離心泵的控制方案5/9/20235第十一章典型化工單元控制方案一、離心泵的控制方案2.控制泵的轉速改變泵的轉速控制流量曲線1、2、3表示轉速分別為n1、n2、n3時的流量特性，且有n1＞n2＞n3。該方案從能量消耗的角度來衡量最為經(jīng)濟，機械效率較高，但調速機構一般較復雜，所以多用在蒸汽透平驅動離心泵的場合，此時僅需控制蒸汽量即可控制轉速。5/9/20236第十一章典型化工單元控制方案控制蒸汽大小即可達到控制轉速的目的。適用于輸送粘度大的介質(如焦油、重油等)及易燃、易爆介質。一、離心泵的控制方案5/9/20237第十一章典型化工單元控制方案一、離心泵的控制方案3.控制泵的出口旁路改變旁路閥控制流量將泵的部分排出量重新送回到吸入管路，用改變旁路閥開啟度的方法來控制泵的實際排出量?？刂崎y裝在旁路上，壓差大，流量小，因此控制閥的尺寸較小。該方案不經(jīng)濟，因為旁路閥消耗一部分高壓液體能量，使總的機械效率降低，故很少采用。5/9/20238第十一章典型化工單元控制方案這類泵的運動部件每往復一次或每轉一周，所需介質的量是一定的，因而對這類泵既不允許控制進口，也不允許控制出口。主要原因是：若出口量減少，出口壓力立即達到最大值，從而導致泵殼及運動部件損壞；若進口量減少，會造成較大的負壓，同樣也會使運動部件損壞。二、位移式泵（容積泵）的控制方案齒輪泵（運動部件：齒輪）計量泵（運動部件：柱塞）往復泵（運動部件：活塞）位移式泵5/9/20239第十一章典型化工單元控制方案二、位移式泵（容積泵）的控制方案1.改變原動機的轉速改變轉速的方案該方案適用于以蒸汽機或汽輪機作原動機的場合，此時，可借助于改變蒸汽流量的方法方便地控制轉速，進而控制往復泵的出口流量。5/9/202310第十一章典型化工單元控制方案二、位移式泵（容積泵）的控制方案2.控制泵的出口旁路改變旁路流量該方案由于高壓流體的部分能量要白白消耗在旁路上，故經(jīng)濟性較差。5/9/202311第十一章典型化工單元控制方案二、位移式泵（容積泵）的控制方案3.改變沖程s

往復泵的特性曲線計量泵常用改變沖程s來進行流量控制。沖程s的調整可在停泵時進行，也有可在運轉狀態(tài)下進行的。5/9/202312第十一章典型化工單元控制方案這里不作詳細介紹，它與泵的控制相似。但一般采用控制旁路的方案，以防“喘振”現(xiàn)象的發(fā)生而對風機造成損害。三、壓氣機的控制方案5/9/202313第十一章典型化工單元控制方案第二節(jié)傳熱設備的自動控制方案一、冷熱介質都不發(fā)生相變的換熱器控制方案（1）控制載熱體的流量改變載熱體流量控制溫度利用控制載熱體流量來穩(wěn)定被加熱介質出口溫度的控制方案。采用該控制方案時，載熱體必須是可控的才行。

這種方案是應用最廣泛一種，多用于載熱體流量的變化對溫度影響較靈敏的場合。注意5/9/202314第十一章典型化工單元控制方案一、冷熱介質都不發(fā)生相變的換熱器控制方案換熱器串級控制系統(tǒng)如果載熱體本身壓力不穩(wěn)定，可另設穩(wěn)壓系統(tǒng)，或者采用以溫度為主變量、流量為副變量的串級控制系統(tǒng)。5/9/202315第十一章典型化工單元控制方案采用該法時，載熱體為工藝主要介質，其總量是不可控的。但應注意的是不能直接將控制閥置于旁路而采用控制載熱體流經(jīng)旁路的量。主要是因為若換熱器內部阻力小，則控制閥前后的壓差就小，阻力比S就小，一方面導致控制閥的流量特性發(fā)生突變，另一方面導致控制閥口徑DN要大[KV=10Q（ρ/ΔP）0.5，ΔP小，KV大，DN大]。一、冷熱介質都不發(fā)生相變的換熱器控制方案（2）控制載熱體旁路流量用載熱體旁路控制溫度5/9/202316第十一章典型化工單元控制方案一、冷熱介質都不發(fā)生相變的換熱器控制方案（3）控制被加熱流體自身流量用介質自身流量控制溫度

只能用在工藝介質的流量允許變化的場合。5/9/202317第十一章典型化工單元控制方案一、冷熱介質都不發(fā)生相變的換熱器控制方案（4）控制被加熱流體自身流量的旁路用介質旁路控制溫度當被加熱流體的總流量不允許控制，而且換熱器的傳熱面積有余量時，可將一小部分被加熱流體由旁路直接流到出口處，使冷熱物料混合來控制溫度。5/9/202318第十一章典型化工單元控制方案（1）控制蒸汽流量用蒸汽流量控制溫度通過改變加熱蒸汽量來穩(wěn)定被加熱介質的出口溫度。當閥前蒸汽壓力有波動時，可對蒸汽總管加設壓力定值控制，或者采用溫度與蒸汽流量（或壓力）的串級控制。加熱器串級控制系統(tǒng)凝液蒸汽二、載熱體進行冷凝的加熱器控制方案5/9/202319第十一章典型化工單元控制方案該方法實質是控制換熱器的有效傳熱面積。二、載熱體進行冷凝的加熱器控制方案（2）控制換熱器的有效換熱面積用凝液排出量控制溫度溫度-液位串級控制系統(tǒng)溫度-流量串級控制系統(tǒng)5/9/202320第十一章典型化工單元控制方案二、載熱薄體進行冷聯(lián)凝的加熱隊器控制方鼓案控制換附熱器的神有效換躁熱面積捎法缺點：偷控制通駱道長、汪變化遲晴緩，且陸需要有咸較大的忽傳熱面守積裕量返。優(yōu)點：撫防止局男部過熱帶，對一甩些過熱番后會引愿起化學征變化的睡熱敏性箭介質比店較適用岸。另外，由登于蒸汽冷歸凝后凝液歇的體積比價蒸汽體積鎖小得多，納所以可以碌選用尺寸東較小的控誦制閥門。4/2灰9/2余02321第十一章隔典型踩化工單元命控制方案三、冷蓬劑進行形汽化的肆冷卻器犧控制方骨案（1）晴控制冷呼卻劑的循流量用冷卻學劑流量蜓控制溫杯度該方案不榜以液位為紗被控變量轉，但液位喪不能過高嘗，過高會五造成蒸發(fā)元空間不足邁，使出去鏡的氨氣中陷夾帶大量倘液氨，引起氨壓少縮機的操攀作事故。這種控制鈴方案帶有妙上限液位渾報警，或最采用溫度術-液位自蓋動選擇性練控制，當荷液位高于舟某上限值要時，自動堆把液氨閥晝關小或暫趟時切斷。4/2扎9/2族02322第十一章劇典型餃化工單元砌控制方案三、冷研劑進行信汽化的捧冷卻器喜控制方飛案（2）搜溫度與牽液位的嬸串級控段制溫度-浩液位串恐級控制該方案的服實質是改涼變傳熱面快積。但采污用了串級堅控制，將柄液氨壓力珍變化而引粉起液位變雕化的這一同主要干擾蘿包含在副單環(huán)內，從匯而提高了糖控制質量驕。4/2動9/2馳02323第十一紡章霜典型化應工單元浸控制方艇案三、冷劑灘進行汽化趙的冷卻器所控制方案（3）跨控制汽完化壓力用汽化揀壓力控遇制溫度工作原皂理：基于當控殲制閥的開躍度變化時脊，會引起體氨冷器內型汽化壓力訂改變，于摸是相應的絨汽化溫度隱也就改變蜘了。這種方接案控制纖作用迅仰速，只種要汽化殖壓力稍共有變化舉，就能昌很快影抓響汽化德溫度，彩達到控代制工藝斑介質出新口溫度位的目的熊。但是由于正控制閥安潮裝在氣氨景出口管道振上，故要泄求氨冷器沉要耐壓，浸并且當氣體氨壓力由殃于整個制奔冷系統(tǒng)的炸統(tǒng)一要求投不能隨意華加以控制占時，這個偵方案就不功能采用了援。4/29京/202甚324第十一章蠢典型君化工單元高控制方案底部產(chǎn)品頂部產(chǎn)品冷卻劑回流罐精餾塔加熱劑精餾塔的物料流程回流進料再沸器冷凝器精餾是將來液體混合悠物分離使舌其達到規(guī)日定純度的倉傳質過程犧。精餾塔是留精餾過程放的關鍵設涌備。在精餾操繞作中，被燭控變量多遠，可選用憐的操縱變盯量也多，將被控對象兔的通道多嶼，內在機距理復雜，惜變量又互鳳相關聯(lián)，奪而要求一匯般又較高趣。第三節(jié)匠精餾塔的張自動控制4/2芬9/2露02325第十一丹章垂典型化粗工單元戰(zhàn)控制方乒案精餾操使作的工靈藝要求①操作要抵處于合適嚴的工況，愧以保證塔島的平穩(wěn)操梯作，確保坐產(chǎn)品質量混，提高塔和的效率。②節(jié)能降胞耗能耗：熱道劑(主要啄是蒸汽)科、冷劑(史水、冷凍遺鹽水)的永消耗。物耗：辛產(chǎn)出(沾產(chǎn)品量恨)與投事入(原古料量)黨的比例凡。第三節(jié)郊精餾塔的梳自動控制精餾操星作對控寫制方案角的要求①盡量預訊先克服進咳塔前主要糊的可控干塵擾（如進揀料量波動苗、進料溫劈燕度波動等厲）②保證廁質量指桶標（頂離、底產(chǎn)除品的純疫度達到怒質量指像標的要姜求）③保證塔頃的平穩(wěn)操弱作（滿足愛F=D＋搭W物料平吳衡關系）4/29擇/202配326第十一章紐奉典型耀化工單元扎控制方案一、精餾示塔的提餾下段溫度控行制方案采用以提羅餾段溫度萬作為衡量孕質量指標撞的間接指霜標，而以巾改變再沸侍器加熱量撿作為控制阿手段的方甩案，就稱爹為提餾段維溫控。（見控博制流程玻圖）這種方買案主要扇用于以塔底矩為主要宜產(chǎn)品，對塔如釜的成鹿分要求斃比塔頂切餾出液廣高時。此外，泳對塔頂答和塔底村產(chǎn)品質常量要求府相近，題在液相益進料時廢，也往錄往采用撐此方案撒。因為孩液相進原料流量陷Ｆ徐的變化調先影響艇到釜液鞭成分，克故用提遠餾段控睜制較及頌時。采用該饑方案時起，冷劑予消耗較史大。4/29按/202菜327第十一章倉典型剝化工單元挎控制方案提餾段溫圓控的控制屢方案示意奶圖返回冷卻劑回流罐精餾塔再沸器冷凝器TCLCLCFCFCPC4/2秋9/2轟02328第十一遣章圈典型化公工單元割控制方覺案二、精鋤餾塔的晌精餾段擺溫度控勢制方案采用以持精餾段徒溫度作喉為衡量陪質量指項標的間悟接指標竟，而以即改變回搏流量作涉為控制鏈手段的屯方案，昂就稱為精餾段溫建控。（見控制撞流程圖）這種方絞案主要散用于以塔頂噸為主要事產(chǎn)品，對塔紀頂?shù)某上壏忠笥鼙人缀沭s出液距高時。此外，對圍塔頂和塔柱底產(chǎn)品質箱量要求相皮近，在氣腳相進料時襲，也往往率采用此方獸案。因為木氣相進料割流量Ｆ晚的變化鐵先影響到宰頂液成分城，故用精弊餾段控制爽較及時。采用該方蜘案時，熱憐劑消耗較扎大。4/29壇/202涂329第十一父章違典型化曾工單元反控制方王案精餾段溫哪控的控制懸方案示意影圖返回冷卻劑回流罐精餾塔再沸器冷凝器TCLCLCFCFCPC4/29膀/202敵330第十一章領典型糾化工單元壯控制方案第四節(jié)啄反應器的叛自動控制１.幸改變進駁料溫度恨的控制拘方案改變進料奸溫度控制生釜溫以反應釜裁溫度為被蠶控變量，放以加熱劑闊為控制手廁段，用改莖變進料溫呼度的方法濤使反應器閱溫度穩(wěn)定魚。一、釜坡式反應姓器的溫梯度自動樹控制方閱案4/2爭9/2茫02331第十一核章衛(wèi)典型化謹工單元容控制方許案2.改泄變傳熱量抗的控制方蠶案由于大多肌數(shù)反應釜川均有傳熱崖面，引入寄或移去反嫂應熱，所通以用改變祥引入傳熱喊量多少的繼方法就能旨實現(xiàn)溫度茶控制。改變加熱鐮劑或冷卻丹劑流量控啞制釜溫一、釜式盆反應器的約溫度自動端控制方案4/2成9/2寶02332第十一胞章亡典型化慣工單元昏控制方也案3.不串級控截制方案一、釜報式反應摸器的溫拖度自動抽控制方低案如果冷卻針水壓力波采動不大，耀則以反應貧釜溫度為快主環(huán)，夾延套水溫為遙副環(huán)構成鉛溫度--善-溫度串拘級控制方烤案。如果冷棒卻水壓訓力經(jīng)常結波動為斬主要擾筐動，以向反應釜家溫度為公主環(huán)，喊冷卻水急流量為夫副環(huán)構算成溫度呆---茅流量串曠級控制看方案。釜溫與冷器劑流量的溫串級控制釜溫與它夾套溫普度的串酷級控制4/2榆9/2魄02333第十一章冶典型紅化工單元挪控制方案1.改裁變進料濃礎度的控制鼠方案以氧化競爐溫度撇為被控槐變量，滴溫度控隊制作為賊主環(huán)，沖氨和空齡氣的比串值控制禍系統(tǒng)為舌副環(huán)，勺構成串區(qū)級控制烏系統(tǒng)。脊控制閥吩裝在氨爬管道上軍，可使痛總氣體奶流量穩(wěn)賞定。而渴且當空轉氣中斷括時，可構把氨氣伏切斷，侍保證安披全。氨氧化爐絮溫度-比孔值串級控刪制二、固牲定床反捷應器的醒自動控叼制方案4/29陰/202炸334第十一桑章悄典型化煤工單元紅控制方壺案二、固僻定床反諸應器的灣自