第十五章流体输送设备的控制
流体输送设备的控制
流体输送设备的控制引言流体输送设备在工业生产中起到了至关重要的作用。
控制流体输送设备的运行状态和流量是确保工艺流程正常运行的关键之一。
本文将介绍流体输送设备的控制方法和技术。
控制目标流体输送设备的控制目标包括： - 维持流体输送设备的稳定运行状态； - 控制流体输送设备的流量和压力； - 调节流体输送设备的启停和速度。
控制方法1. 开关控制开关控制是最基本的一种流体输送设备控制方法。
通过控制设备的启停，可以实现对流体输送设备的控制。
开关控制的优点是简单易实现，成本低廉。
然而，开关控制不能对流体输送设备的流量和压力进行精确控制，只能实现设备的基本启停。
2. 调速控制调速控制是流体输送设备的常见控制方法。
通过控制设备的转速，可以调节流体输送设备的流量。
调速控制可以实现对流体输送设备的精准控制，能够满足不同工艺流程对流量的要求。
常见的调速控制方法包括变频调速和电阻调速。
3. 压力控制压力控制是控制流体输送设备的另一种重要方法。
通过控制设备的压力，可以调节流体输送设备的流量。
压力控制可以实现对流体输送设备的精准控制，能够满足不同工艺流程对压力的要求。
常见的压力控制方法包括调节泵的出口压力、调节调压阀的开启度等。
4. 自动控制自动控制是现代流体输送设备的常见控制方式。
通过采用传感器和执行器，可以实现对流体输送设备的自动化控制。
自动控制可以根据设定的参数和条件，自动调节设备的运行状态和参数。
常见的自动控制方法包括PID控制、模糊控制、神经网络控制等。
控制系统流体输送设备的控制系统通常包括传感器、执行器、控制器和人机界面。
传感器用于采集设备的工作状态和参数，例如流量、压力、温度等；执行器用于控制设备的启停、转速、压力等；控制器用于对传感器和执行器进行数据处理和控制算法；人机界面用于操作和监控整个控制系统。
常见的控制系统架构包括单回路控制、双回路控制和分布式控制。
单回路控制适用于简单的流体输送设备控制，只需要一个控制回路即可；双回路控制适用于复杂的流体输送设备控制，通过两个控制回路实现对设备的精确控制；分布式控制适用于大型流体输送设备控制，通过多个控制节点实现对设备的协同控制。
典型化工单元的控制案例—流体输送设备的控制(工业仪表自动化)
01
01 当干扰作用使被控变量（流量）发生变化偏离给定值时，控制 器发出控制信号，阀门动作，控制结果使流量回到给定值。
图1 改变泵出口阻力调流量
01
在一定转速下，离心泵的排出量Q与泵产生的压头H有一定的对应关系。 A称为泵的流量特性曲线。 1，2，3称为管路特性曲线。
控制阀一般应该安装在泵的出口管线 上，而不应该安装在泵的吸入管线上。
的离心式鼓风机，可在其出口直接用控制阀控制流量。 由于管径较大，执行器可采用蝶阀。 其余情况下，为了防止出口压力过高，通常在入口端控制流量。因
为气体的可压缩性，所以这种方案对于往复式压缩机也是适用的。
图1 分程控制方案
图2 分程阀的特性
01
对于压缩比很高的多段压缩机， 从出口直接旁路回到入口是不适宜 的。这样控制阀前后压差太大，功 率损耗太大。
该方案简单可行，应用最广泛，但是总的机
械效率较低，对于大功率的泵，损耗的功率
就相当大，因此是不经济的。
图2 泵的流量特性曲线与管路特性曲线
02
图3 改变泵的转速调流量
02
该方案不经济，因为旁路阀消耗一部分高压液体能量，使 总的机械效率降低，故很少采用。
图4 改变旁路阀调流量
思考题
1、如何进行离心泵的流量控制？
可以在中间某段安装控制阀， 使其回到入口端，用一只控制阀可 满足一定工作范围的需要。
图3 控制压缩机旁路方案
02
思考题
1、压缩机的控制方案有哪几种，各有什么特点？
流体输送设备的控制培训课程
流体输送设备的控制培训课程1. 前言流体输送设备在现代工业生产中起到了重要的作用。
它们被广泛应用于化工、石油、冶金、建筑等行业，用于输送液体或气体。
为了保证设备的安全运行和高效性能，对流体输送设备的控制技术进行培训显得尤为重要。
本文将介绍流体输送设备的控制培训课程内容，帮助学员更好地理解和掌握这一领域的知识。
2. 培训内容2.1 流体输送设备的基础知识在开始学习流体输送设备的控制技术之前，首先需要了解流体输送设备的基础知识。
这包括液体和气体的特性、流体力学原理、流体输送设备的分类和组成部分等内容。
通过这一部分的学习，学员可以对流体输送设备有一个全面的了解，并为后续的学习打下基础。
2.2 流体输送设备的控制技术这一部分将深入介绍流体输送设备的控制技术。
首先将学习流体输送设备的传感器技术，包括温度传感器、压力传感器、流量传感器等。
学员将了解到不同传感器的工作原理、选择和安装方法。
接下来，将学习流体输送设备的控制元件，如阀门、泵和压缩机等。
学员将了解到控制元件的分类、特点和使用方法。
2.3 流体输送设备的控制系统在掌握了流体输送设备的基础知识和控制技术之后，学员将学习流体输送设备的控制系统。
这包括控制系统的组成和原理、控制策略的选择、控制系统的调试和维护等内容。
通过学习这一部分，学员将掌握流体输送设备的控制系统的设计和运行。
2.4 流体输送设备的安全控制流体输送设备的安全控制是流体输送设备控制技术中至关重要的一部分。
学员将学习流体输送设备的安全技术要求、安全控制系统的设计和实施。
重点介绍了常见的安全控制设备和安全控制策略，以及安全控制技术的应用和操作。
3. 培训方法3.1 理论培训理论培训是流体输送设备控制培训课程的重要组成部分。
通过课堂讲解，学员将掌握流体输送设备控制技术的基本原理和方法。
讲师将通过实例和案例分析，帮助学员更好地理解和应用所学知识。
3.2 实践操作除了理论培训外，培训课程还将包括实践操作环节。
流体输送控制
2014-1-17
6
4.2.1、离心泵的基本控制
一、离心泵的特性
离心泵的压头、排量、和转速之间的 函数关系，称为泵的特性。
H K1n 2 K 2Q 2
HL n3
H为泵的压头，即泵前后的
流体静压差； n 为离心泵转速； Q为泵的排出量。 HL为泵的最大输出功率线， 即在给定的转速下，H*Q在 该压头下达到最大。
4 流体输送设备的控制
4.1 概述
在石油、化工生产过程中，因工艺的需要， 常需要将流体由低处送至高处，由低压设 备送到高压设备，为了达到这些目的，必 须对流体做功，以提高流体的能量，完成 输送任务。 流体输送控制系统的控制目标是保持被控 流量保持恒定（定值控制）或跟随另一个 流体流量变化（比值控制） 保证流体输送设备的安全运行
2 1
力 Q1为压缩机吸入口气 体的体积流量,即压力为 P1 ，温度为T1条件下的气 体体积流量。K，a由压缩 机生产厂给出。
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过程控制 青海大学
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4.3.2、防喘振操作线方程
3.0
极限
喘振
P2 /P1
安
全
操
n3 n2
P2 Q K a P T1 1
Q1为压缩机吸入口气体的 体积流量,即压力为P1 ， 温度为T1条件下的气体体 积流量。K，a由压缩机生
工作点的变化过程：QM →QN →QO →QP →QN →QO →...
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过程控制 青海大学
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4.3.2、防喘振操作线方程
实际喘振线是过原点的一根抛物线
P2：出口压力 P1进口压
P2 Q K a P T1 1
P2 ab 表示工作在稳定区 1 P 1 P2 表示工作在非稳定 ab （喘振）区 1 P 1 Q12 Q12
流体输送设备的控制
流体输送设备的控制在化工生产中，各种物料大多数是在连续流动状态下，或是进行传热，或是进行传质和化学反应等过程。
为使物料便于输送、控制，多数物料是以气态或液态方式在管道内流动。
倘若是固态物料，有时也进行流态化。
流体的输送，是一个动量传递过程，流体在管道内流动，从泵或压缩机等输送设备获得能量，以克服流动阻力。
泵是液体的输送设备，压缩机则是气体的输送设备。
流体输送设备的基本任务是输送流体和提高流体的压头。
在连续性化工生产过程中，除了某些特殊情况，如泵的启停、压缩机的程序控制和信号联锁外，对流体输送设备的控制，多数是属于流量或压力的控制，如定值控制、比值控制及以流量作为副变量的串级控制等。
此外，还有为保护输送设备不致损坏的一些保护性控制方案，如离心式压缩机的“防喘振”控制方案。
一、离心系的控制方案离心泵是最常见的液体输送设备。
它的压头是由旋转翼轮作用于液体的离心力而产生的。
转速越高，则离心力越大，压头也越高。
离心泵流量控制的目的是要将泵的排出流量恒定于某一给定的数值上。
流量控制在化工厂中是常见的，例如进入化学反应器的原料量需要维持恒定、精馏塔的进料量或回流量需要维持恒等1．1离心泵的工作原理及主要部件离心泵是一种最常用的液体输送设备，离心泵是依靠离心泵翼轮旋转所产生的离心力，来提高液体的压力（俗称压头）。
转速越高，离心力越大，流体出口压力越高。
离心泵类型很多用于输送不同类型的液体有清水泵、热油泵、耐腐蚀泵等。
为达到不同的流量、压头范围在泵的构造上有单吸和双吸的，有单级和双级的；若按泵轴的位置则还可以分为立式和卧式的等等。
1．离心泵的基本结构（如图1-1所示）图1-1 离心泵结构示意图1.泵体2.叶轮3.密封轴4.轴套5.泵盖6.泵轴7.托架8.联泵器9.轴承10.轴封装置11.吸入口12.蜗形泵壳13.叶片14.吸入管15.底阀16.滤网17.调节阀18.排出管离心泵的基本构造是由六部分组成的分别是叶轮，泵体，泵轴，轴承，密封环，填料函。
流体输送设备的控制简介
智能控制还可以 实现对流体输送 设备的远程监控 和诊断，提高设 备的维护和管理 水平。
控制装置
传感器：用于检测流体的压力、温度、流量等参数 控制器：根据传感器采集的数据，控制流体输送设备的运行状态 执行器：根据控制器的指令，调节流体输送设备的运行参数 显示器：显示流体输送设备的运行状态和参数，方便操作人员监控和控制
更加智能和自动化
智能化：通过人工智能技术实现设备自主决策和优化控制
自动化：减少人工干预，提高生产效率和稳定性
远程监控：实现远程监控和控制，提高设备管理效率
集成化：将多种控制功能集成到一个系统中，提高系统集成度 和可靠性
节能环保：采用节能技术和环保材料，降低能耗和污染排放
安全性：提高设备安全性，降低事故风险和损失
执行机构
电动执行器：通过电动机驱动，实现阀门的开关和调节 气动执行器：通过压缩空气驱动，实现阀门的开关和调节 液压执行器：通过液压油驱动，实现阀门的开关和调节 手动执行器：通过手动操作，实现阀门的开关和调节
压力传感器：测量流体压 力
检测元件
流量传感器：测量流体流 量
温度传感器：测量流体温 度
液位传感器：测量流体液 位
设计方法： 采用模块 化设计， 便于维护 和更换
设计材料： 选择经济 实用的材 料，如不 锈钢、铝 合金等
设计结构： 采用紧凑 型设计， 减少占地 面积和安 装费用
设计控制： 采用自动 化控制， 减少人工 操作和维 护成本
设计安全： 考虑设备 的安全性 能，减少 事故和维 修费用
易于维护和升级
模块化设计：便于更换和升级单个模块 标准化接口：便于连接和更换不同设备 易于诊断和修复：提供故障诊断和修复指南 易于升级：支持软件和硬件升级，提高设备性能和功流体输送设备控制的重要性
过程控制工程孙洪程答案
过程控制工程孙洪程答案【篇一：过程控制工程教学大纲】xt>过程控制工程（process control engineering）课程性质：专业主干课适用专业：机电一体化技术学时分配：课程总学时：60学时其中理论课学时：60学时；实验课学时：0学时；先行课程情况：先行课：高等数学、单片机原理与应用、自动控制原理、传感器技术等；教材：孙洪程，李大宇，翁维勤编著．《过程控制工程》．北京：高等教育出版社， 2013年12月重印参考书目：1、邵裕燊．过程控制工程．北京：机械工业出版社2、何衍庆，俞金寿，蒋慰孙．工业生产过程控制．北京：化学工业出版社一、课程的目的与任务过程控制工程是机电一体化技术专业开设的主干课之一，主要研究工业生产过程中应用比较成熟的控制系统。
随着现代工业的迅速发展，对工业过程的要求也越来越高，用于工业过程控制的自动化装置也迅速发展，因此对工业过程控制的要求也随之提高。
作为研究工业过程控制系统组成，基本控制规律，以及工业过程控制系统的设计，投运的课程-----过程控制工程也越来越受到重视，并使得该课程成为自动化相关专业的一门重要的专业课程。
本课程的任务是：使学生通过本课程的学习，获得工业过程控制系统的基本理论、基本知识和基本技能，掌握测量与变送器、执行器、智能控制仪表、以及工业生产过程中的一些具体设备等自动化装置的原理与使用方法，掌握基本过程控制系统设计的方法与控制器参数的整定方法，从而为从事与本课程有关的的技术工作打下一定的基础。
二、课程的基本要求本课程采用传统的课堂讲授模式，在课堂安排上，做到精讲教学内容和学生课外自学、阅读相结合，使学生了解重点、认识难点，突出重点、剖析难点，掌握重点、化解难点，提高学生解决问题能力；引导学生课前预习、课后复习，加深对其基础知识的巩固和对前沿领域的了解。
本课程的主要内容包括基本过程控制系统、先进控制系统、过程控制工程三大模块。
其中基本过程控制系统及过程控制工程为本课程的主要学习部分，要求学生可以运用所学知识对常见的过程控制系统加以论证或者进行必要的定性定量分析。
流体输送设备的控制
流体输送设备的控制引言流体输送设备是一种用于输送液体、气体和颗粒物料的设备，广泛应用于工业生产过程中。
对于流体输送设备的控制，可以实现对流体的流量、压力、温度等参数进行调控，从而保证生产过程的稳定和高效运行。
本文将介绍流体输送设备的控制方法和常见的控制技术，包括PID控制、频率变换控制、自适应控制等。
通过对这些控制方法的了解，可以提高流体输送设备的控制精度和响应速度，从而提升整个生产过程的效率。
PID控制PID控制（Proportional-Integral-Derivative Control）是最常用的流体输送设备控制方法之一。
该控制方法通过对输入信号的比例、积分和微分三个部分进行调节，实现对流体输送设备的控制。
PID控制的原理是根据设定值与实际值之间的误差来调整控制器的输出信号。
比例控制部分直接根据误差大小来调整输出信号，积分控制部分根据误差的累积来调整输出信号，微分控制部分根据误差的变化率来调整输出信号。
通过综合利用三个部分的调节，可以实现对流体输送设备参数的精确控制。
频率变换控制频率变换控制是一种通过改变流体输送设备的电机驱动频率来实现控制的方法。
该方法通常用于调节流体输送设备的流量和速度。
在频率变换控制中，通过改变输送设备的电机驱动频率，可以实现对输送设备的转速进行调节。
当需要调节流体输送设备的流量时，可以通过逐渐增加或减小驱动频率来实现。
同时，通过控制电机的频率，还可以调节流体输送设备的工作效率和运行状态。
自适应控制自适应控制是一种根据流体输送设备的实时工况进行调整的控制方法。
该方法通过实时监测流体输送设备的工作状态和参数，自动调整控制器的输出信号，从而适应流体输送设备的变化。
自适应控制通常通过传感器来获取流体输送设备的实时数据，然后通过控制算法对数据进行分析和处理，最终确定控制器的输出信号。
该控制方法具有较高的灵活性和适应性，可以根据实际情况对流体输送设备进行精确的控制。
总结流体输送设备的控制是工业生产过程中的重要环节之一。
《流体输送设备操作与控制》课程标准
《流体输送设备操作与控制》课程标准
二、学习项目划分及描述1
四、考核方式
建立过程考评（任务考评）与期末考评（课程考评）相结合的方法，强调过程考评的重要性。
过程考评占70分，期末考评占30分。
五、教学资源开发与利用
（1）教材选用符合“教学做一体化”要求的自编教材。
（2）理论知识、化工仿真模拟实训、现场操作实训等内容在实训教室和实训中心进行。
（3）采用多媒体课件讲解理论知识，提高学生的学习兴趣和感性认识。
（4）利用网络教学资源，通过课程资源库平台调用选择合适的素材和资源，实现教学方式的多样化。
流体输送设备讲义
流体输送设备讲义一、流体输送设备的概念流体输送设备是一种用来输送液体或气体的机械设备，它们能够将流体从一处输送到另一处，以满足工业生产过程中的流体输送需求。
二、流体输送设备的分类1. 泵：泵是一种用来输送液体的设备，通过机械或电力的作用，将液体从低压区域抽送至高压区域。
2. 阀门：阀门是用来控制流体流动的设备，通过打开或关闭阀门来控制流体的流量和流速。
3. 管道：管道是用来输送液体或气体的通道，一般由金属、塑料或橡胶等材料制成，通过连接多段管道来完成流体输送的功能。
4. 压缩机：压缩机是一种用来压缩气体的设备，将气体从低压区域压缩至高压区域，以便于输送和使用。
三、流体输送设备的应用1. 工业生产：在化工、石油、食品、制药等行业中，流体输送设备被广泛应用于液体和气体的输送和控制。
2. 建筑工程：在建筑工程中，流体输送设备用于建筑物的供水、供暖和空调系统中。
3. 农业灌溉：在农业生产中，流体输送设备被用于灌溉系统的设计和建设，确保农田得到合适的水源供给。
四、流体输送设备的选型和维护1. 选型：根据具体的输送需求和流体性质，选择适合的泵、阀门、管道和压缩机，以确保流体输送设备能够满足工业生产需求。
2. 维护：定期检查和维护流体输送设备，保证其正常运行，避免故障和漏漏。
五、流体输送设备的发展趋势1. 智能化：流体输送设备的智能化趋势明显，通过传感器和控制系统实现设备的自动化操作和监控。
2. 节能环保：随着节能环保理念的普及，流体输送设备的设计和制造越来越注重节能和环保性能。
3. 高效化：流体输送设备的技术水平不断提高，以提高设备的输送效率和可靠性。
六、未来发展趋势随着科学技术的不断进步和工业生产的快速发展，流体输送设备将面临着新的挑战和机遇。
未来，流体输送设备有望在以下几个方面取得进一步发展：1. 新材料应用：随着新材料科技的不断发展，具有高强度、耐腐蚀和耐高温性能的新型材料将逐渐应用于流体输送设备的制造中，以提高设备的耐久性和可靠性。
流体输送设备的控制方案
-
目录
1 1. 工艺流程控制 2 2. 设备运行控制 3 3. 安全控制 4 4. 自动化控制 5 5. 环保控制
0
流体输送设备的控制方案
0
流体输送设备的控制方案
1. 工艺流程控制
流体输送设备的工艺流程是设备运行的基础，因此需要对工艺流程进行严格的控制。具体 来说，需要明确各工艺流程的步骤、设备参数和操作规程，并在实际操作中严格按照要求 执行
对设备进行定期检查和维护：确保其正 常运行
对设备的运行状态进行实时监控和记录 ：及时发现和处理设备故障或异常情况
对设备的运行参数进行优化和控制：提 高设备的运行效率和稳定性
0
流体输送设备的控制方案
3. 安全控制
流体输送设备的安全控制是保证设备安全运行的重要保 障。在安全控制方面，可以采取以下措施
安装安全装置和报警系统：如压力、温度、液位等 报警装置
对设备的排放进行检测和治理：确保符 合环保标准
采用环保材料和工艺：如采用环保润滑 剂、节能电机等
0
流体输送设备的控制方案
综上所述，流体输送设备的控制方案需要从工艺流程、 设备运行、安全、自动化和环保等方面进行全面考虑和
实施
通过制定合理的控制方案，可以提高设备的运行效率和 稳定性，降低人工成本和安全风险，同时也有利于企业
对设备进行安全风险评ห้องสมุดไป่ตู้和隐患排查：及时发现和 处理安全隐患
对操作人员进行安全培训和考核：提高操作人员的 安全意识和应急处理能力
0
流体输送设备的控制方案
4. 自动化控制
流体输送设备的自动化控制是提高设备效率和降低人工成本的重要手段。在自动化控制方 面，可以采取以下措施
采用PLC或DCS控制系统：实现设备的自 动化控制和监测
流体输送设备的控制
内容
引言 流量控制的特点 泵与管路流量控制 离心式压缩机的流量控制 离心式压缩机的防喘振控制
流量控制系统的特点
控制通道的对象时间常数小
只需采用PI调节器，无须引入微分作用；
测量信号通常带有高频噪声
应考虑对测量信号的滤波或在控制器与变送器 之间引入一阶滞后环节，以减小调节阀的振动；
HL1 HL2
FC
C1 C2
HL3
C3
H
Q
调节原理：通过改变相关管路的阻力系数，以控制管道流量。注意：控 制阀不应装在泵的吸入口；另外，控制阀的开度不应过小或过大，即应 合理选择控制阀的尺寸。还有，检测元件宜装在控制阀的上游。
采用变频调速法的流量控制
FC 调转速
调节原理：采用变频调速 器通过改变泵的转速，以 控制管道流量。 特 点：节能，调节平稳， 但投资较大。
P1 m P1
M
m K 2 2zR
防喘振控制系统（1）
问题：
压缩机
调节阀选型，控制器
作用方向选择，与防
吸入
排出
积分饱和方法？
FC
循 环
当压缩机正常运行时，控制器的测量值恒大于设定值，要求旁路阀全关； 而当压缩机吸气量小于设定值时，要求旁路阀打开，使压缩机总的吸入量 等于或大于设定值.
防喘振控制系统（2）
防积分饱和方法
（1）仪表PI控制器
E(s)
＋
Kc
＋
Uc(s) 1
Ti s 1
U(s)
正常情况下，
U
(s)
Kc
Tis 1 Ti s
E(s)
（2）数字PI控制器
控制器输出 高低限幅
流体输送设备的控制培训课程(PPT 28页)
19
3.3.4 防喘振控制系统
由上述分析可知，压缩机喘振主要是负荷减小引起的，而负荷的 升
降则是由工艺决定的，为不使压缩机出现喘振，压缩机在任何转速下 的
实 循际固流定量极应限大流于量喘法振和极可限变所极对限应流的量最法小流量。根据这一思想，可采用 环1流、量固法定来极设限计流压量缩法机的防喘振控制系统。有两类：
1、轴 2、轴封 3、工作轮 4、扩压器 5、蜗壳 6、工作轮叶片 7、扩压器叶片 11
3.3 离心压缩机的防喘振控制
3.3.1 离心式压缩机的特性曲线及喘振
1、特性曲线
压缩比：出口绝对压力P2和入口绝对压力P1之比P2/P1
特性曲线：压缩比和入口体积流量的关系曲线P1/P2—Q； 效率和流量关系曲线—Q；
实际生产过程中，被压缩气体一般来 自上一工序，上一工序的操作情况会影响 分子量和温度的变化，从而可能引起压缩 机的喘振。
鉴于目前的防喘振控制系统一般只对 减小负荷而设，且分子量的变化无法进行 在线测量，故上述情况下，防喘振控制系 统会“失灵”。对此需特加重视。
3.3.3 喘振的极限方程及安全操作线
3.0
17
⒉用差压法测流量
Q 1
P
1
1
入口处气体密度
常数 气体压缩系数
代入气体方程
1
P1M zRT1
代入经验公式：`
Q12
22
M
P zRT 1
1P
1
K Байду номын сангаас P P 1 2 M 2 2zR 1 P P 1 1 T T 1 1 KM 2 2zR P P 1 1
3.1概述
流体输送设备： 在石油化工生产过程中用于输送流体和提高流体压头的机械设备。
《流体输送设备 》课件
05
CHAPTER
流体输送设备的发展趋势
高效率化
总结词
随着工业生产对效率的要求不断提高，流体输送设备的高效率化成为发展趋势。
详细描述
高效率化的流体输送设备能够加快生产速度，提高产能，降低生产成本，从而为企业创造更大的经济 效益。
智能化
总结词
智能化是流体输送设备的另一个重要 发展趋势，通过引入先进的技术和智 能化控制系统，实现设备的自动化和 智能化运行。
详细描述
智能化流体输送设备能够提高设备的 运行效率和稳定性，减少人工干预和 操作，降低事故风险，同时为企业的 信息化和数字化转型提供支持。
环保化
总结词
随着环保意识的不断提高，流体输送设备的环保化成为必然的发展趋势。
详细描述
环保化的流体输送设备在设计、制造、使用和废弃处理等环节充分考虑环保因素，采用 环保材料和节能技术，降低设备对环境的影响，同时满足日益严格的环保法规要求。
当叶轮旋转时，液体在叶轮叶片的作用下获得能 量，提高压力和流速。
液体离开叶轮后，经过泵壳的导流作用，以一定 原理
1
往复泵是利用活塞或柱塞在缸体内的往复运动来 输送液体的泵。
2
当活塞或柱塞向前运动时，将液体吸入缸体；当 活塞或柱塞向后运动时，将液体排出缸体。
3
通过活塞或柱塞的往复运动，实现液体的连续输 送。
常见故障及排除方法
故障一
流体输送设备无法启动。排除方法：检查电源是否正常，检查电机 是否损坏，检查控制电路是否正常。
故障二
流体输送设备运行不稳定。排除方法：检查设备的机械部分是否正 常，检查电机和泵的轴承是否损坏，检查流体是否正常。
故障三
流体输送设备泄漏。排除方法：检查设备的密封件是否老化或损坏， 检查连接处是否紧固，对损坏的密封件进行更换。
流体传送设备控制
流体输送设备控制姓名：白桠楠学号：班级：07自动化2班流体输送设备控制在石油、化工生产过程中，因工艺的需要，常需要将流体由低处送至高处，由低压设备送到高压设备，为了达到这些目的，必须对流体做功，以提高流体的能量，完成输送任务。
用于输送流体和提高流体压头的机械设备通称为流体输送设备。
其中输送液体和提高其压力的机械称为泵，而输送气体并提高其压力的机械称为风机和压缩机。
由于流体输送设备的控制主要是保证物料平衡的流量控制，因此流量控制系统中的一些特殊性和需要注意的问题都会在此出现。
为此，需要把流量控制中的有关问题再作简要的叙述。
首先流量控制对象的被控变量与控制变量是同一物料的流量，只是处于管路的不同位置，因此控制通道的特性，由于时间常数很小，基本上是一个放大倍数接近1的放大环节。
于是广义对象特性中测量变送及控制阀的惯性滞后不能忽略，使得对象、测量变送和控制阀的时间常数在数量级上相同且数值不大，组成的控制系统可控性较差，且频率较高，所以控制器的比例度必须放得大些。
为了消除余差，需引入积分作用。
通常，积分时间在0.1分到数分钟的数量级。
同时，基于流量控制系统的这个特点，控制阀一般不装阀门定位器，以免因阀门定位器引入所组成的串级副环，其震荡频率与主环频率相近而造成强烈震荡。
其次，流量信号的测量常用节流装置，由于流体通过截流装置时，喘动加大，使被控变量的信号常有脉动情况出现，并伴有高频噪声。
为此在测量时应考虑对信号的滤波，在控制系统中控制器不能加入微分作用，避免将高频噪声放大而影响系统的平稳工作，常采用比例积分调节规律。
在工程上，有时还在变送器与控制器之间接入反微分器，以提高系统的控制质量。
此外，还需要注意的是：流量系统的广义对象的静态特性呈现非线性特性，尤其是采用节流装置而不加开方器进行流量的测量变送。
此时，常通过控制阀流量特性的正确选择，对非线性特性进行补偿。
至于对流量信号的测量精度要求，一般除直接作为经济核算用外，无需过高，只要稳定，偏差小就行。
第十五章流体输送设备的控制-.ppt
方法： 部分回流，既满足工艺要求，又使Q1 >Qp
15.3.2 防喘振控制系统
（1）固定极限流量
Q1>Qp，旁路阀关死
Q1<Qp，旁路阀打开，
部分出口气体返回到入
口，使Q1>Qp
此种方案中，Qp是固定
吸
值，正确选择Qp值是关
入
键.
选 择 最 大 转 速 下 的 Qp 作为FC的设定值，
过程控制系统及工程
第15章 流体输送设备的控制 信息学院自动化系：孙洪程 Email:
第15章
流体输送设备的控制
15.1 流体输送设备的控制 15.2 泵和压缩机的控制 15.3 离心式压缩机的防喘振控制
教学进程
15.1 概述
流体：液体或气体 液体传送——泵， 气体传送——风机或压缩机 控制目标：流量、压力控制，安全保护控制
主要自控系统： （1）气量控制：和离心泵相似 （2）防喘振控制 （3）油路控制：油温、油压联锁安全 保护（电气控制） （4）轴推力、轴位移及连锁保护控制
15.3 离心式压缩机的防喘振控制
15.3.1 喘振现象及原因
离心式压缩机的负荷低于一定的值后，气体的正常输 送被破坏，气量乎多忽少，发生强烈振荡——“气喘” 声音，严重破坏机器设备。
因此，可以通过hv或其他手段改变H压力（流量）
15.2.1 离心泵的控制
（1）直接节流法
改变直接节流阀的开度，改变平衡工作点的位置C
注意，控制阀一定要装在阀的出口位置，否则会出现 “气缚”和“气蚀”现象，对离心泵产生损坏。
H
HL1 C1
HL2 C2
HL3
FC
流体输送设备控制
应考虑对测量信号的滤波或在控制器与变送器 之间引入一阶滞后环节，以减小调节阀的振动；
静态非线性
应考虑选用合适的控制阀特性，使广义对象的 静态特性接近线性。
离心泵的特性
H
HL n3
n1 n2
Q
H K1n2 K2Q2
H为泵的压头，即泵前后的 流体静压差； n 为离心泵转速； Q为泵的排出量。
HL为泵的最大输出功率线， 即在给定的转速下，H*Q在 该压头下达到最大。
二、管路的连接
管路的连接包括管子与管子、管子与各 种管件、阀门及设备接口等处的连接。 目前比较普遍采用的有：承插式连接、 螺纹连接、法兰连接及焊接。
1．承插式连接
铸铁管、耐酸陶瓷管、水泥管常用承插 式连接。管子的一头扩大成钟形，使一 根管子的平头可以插入。环隙内通常先 填塞麻丝或石棉绳，然后塞入水泥、沥 青等胶合剂。它的优点是安装方便，允 许两管中心线有较大的偏差，缺点是难 于拆除，高压时不可靠。
采用变频调速法的流量控制
FC 调转速
调节原理：采用变频 调速器通过改变泵的 转速，以控制管道流 量。 特 点：节能，调节 平稳，但投资较大。
采用旁路法的流量控制
FC
x
r
PC
x
r
特点：机械效率低，但适合于某些不能采用直接节 流法的容积式泵。
容积式泵的流量控制
FC
原动机
往复泵
出口
PC 入口
特点：容积式泵不能采用直接节流法。可采用旁路 法或调速法或上述控制方案。
离心式压缩机的特性曲线
P2 /P1
3.0
n3
2.0 喘振区
n2 n1
1.0
50
100
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2020/11/28
第十五章流体输送设备的控制
第15章
流体输送设备的控制
15.1 流体输送设备的控制 15.2 泵和压缩机的控制 15.3 离心式压缩机的防喘振控制
第十五章流体输送设备的控制
教学进程
15.1 概述
流体：液体或气体 液体传送——泵， 气体传送——风机或压缩机 控制目标：流量、压力控制，安全保护控制
通过一个LS ，不论哪个压缩机出现喘振，都可以把旁 路阀打开，以防止喘振。
LS
F1C
P1
∑
F2C
F1
A
P2
F2
∑
B
P3
图 压缩机串联运行时防喘振控制方案
第十五章流体输送设备的控制
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
2020/11/28
第十五章流体输送设备的控制
口，使Q1>Qp
此种方案中，Qp是固定
吸
值，正确选择Qp值是关
入
键.
选 择 最 大 转 速 下 的 Qp 作为FC的设定值，
压缩机 FC
排出 循环
第十五章流体输送设备的控制
15.3.2 防喘振控制系统
（2） 可变极限流量 设置极限流量随转速而变 关键：确定压缩机的喘振
极限线方程 几种常见的操作线方程
15.2.1 离心泵的控制
（1）直接节流法
改变直接节流阀的开度，改变平衡工作点的位置C
注意，控制阀一定要装在阀的出口位置，否则会出现 “气缚”和“气蚀”现象，对离心泵产生损坏。
H
HL1 C1
HL2 C2
HL3
FC
C3
Q (a)流量特性
(b)控制方案
第十五章流体输送设备的控制
15.2.1 离心泵的控制
第十五章流体输送设备的控制
15.2 泵和压缩机的控制
15.2.1离心泵的控制 离心泵特性曲线
压头H
a,
n4 n3 n2 a n1
排出量Q 离心泵特性曲线
另外，管路系统的压力也对泵的特性有影响
第十五章流体输送设备的控制
15.2.1 离心泵的控制
管路阻力：
压头HL
（1）管路两端的静压差hp
（2）管路两端的静液柱高度， 即升扬高度hL
“气缚”——hv使得入口压力下降，使液体部分汽化， 使泵的出口压力下降，排量降至零 “气蚀”——hv使得部分汽化的气体到达出口，受压缩重新 凝聚成液体，对泵内机件产生冲击 ●优点： 调解方便 ●缺点： 机械效率低（消耗在阀上）
●场合： 常用，排量小于正常排量的30%时要调整
第十五章流体输送设备的控制
p2/p1
阻力
Q
第十五章流体输送设备的控制
15.3.2 防喘振控制系统 控制喘振： 限制压缩机流量不小于极限流量Q1>Qp， 方法： 部分回流，既满足工艺要求，又使Q1 >Qp
第十五章流体输送设备的控制
15.3.2 防喘振控制系统
（1）固定极限流量
Q1>Qp，旁路阀关死
Q1<Qp，旁路阀打开，
部分出口气体返回到入
p2/p1
Q2
第十五章流体输送设备的控制
15.3.2 防喘振控制系统
（2） 可变极限流量 出入口压力与入口流量的关系 不同形式的变换，组成防喘振控制系统。
P2 +
p1
p2-ap1
∑
×
r/bk2
Δpl
FC r（p2-ap1）/bk2
第十五章流体输送设备的控制
15.3.2 防喘振控制系统
（2） 可变极限流量 出入口压力与入口流量的关系 不同形式的变换，组成防喘振控制系统。
Δpl
p2 + ∑
p1 –
FC
r/bK2
p2-ap1
÷
第十五章流体输送设备的控制
15.3.2 防喘振控制系统
（2） 可变极限流量 出入口压力与入口流量的关系 不同形式的变换，组成防喘振控制系统。
p2 ×
r/bK2
Δp1
p2r/bK2 FC
第十五章流体输送设备的控制
15.3.3压缩机串、并联运行及防喘振控制
15.2.1 离心泵的控制
（2）改变泵的转速 通过改变泵的转速改变工作点
目前主要通过变频器控制电机的转速
变频器近年发展比较快，功能、可靠性大大提高，价格下降。
此方法也可以取代控制阀，实现流量控制
HL H
FC 调转速
n3 n1n2
原动机
(a)流量特性 Q
(b)控制方案
第十五章流体输送设备的控制
15.2.1 离心泵的控制
n3 n2 n1
Qp1 Qp2 Qp3 Q
产生喘振的直接原因是负荷的下降
第十五章流体输送设备的控制
ห้องสมุดไป่ตู้
15.3.1 喘振现象及原因
另外，有些工艺原因也可以导致喘振 （1） 气体吸入状态的改变
喘振线
管路特性
p2/p1
T1
M1
p1
Q
第十五章流体输送设备的控制
15.3.1 喘振现象及原因
（2） 管路阻力的变化
（3）管路的摩擦损失hf
（4）控制阀两端的节流损失hv
HL
H
hv
C
hf
hL
hp 排出量Q
p2 hv hL
hf
p1
管路总压力阻力 HL=hp+hL+hf+hv 系统稳定工作时则有泵压头等于管路总 压头： H = HL=hp+hL+hf+hv 因此，可以通过hv或其他手段改变H压力（流量）
第十五章流体输送设备的控制
●优点： 机械效率高，节能 ●缺点： 调速复杂（离心泵较多时使用） ●场合： 少用，用于大功率的离心泵
第十五章流体输送设备的控制
15.2.1 离心泵的控制
（3）改变旁路回流
FC
●优点： 控制阀口径，调节方便 ●缺点： 回路，能量消耗大
（未充分使用） ●场合： 有一定使用
第十五章流体输送设备的控制
15.2.2 容积式泵的控制方案
第十五章流体输送设备的控制
15.2 泵和压缩机的控制
15.2.1离心泵的控制
离心泵的叶轮在电动机的带 动下做高速旋转运动，产生离心力。
泵速越高，离心力越大，出口压 头越高。
出口流量增大，出口压力降低。 离心泵特性公式：
■ 性能
流量Q 140~1800m3/h 扬程H 9~125m 进口直径 150~600mm
气体增压及输送设备 离心式、往复式 离心式应用比较多 ●优点： 气量大，无脉动 ●缺点：需要保证运行的安全 性，如“喘振”、功 率大、转速快
第十五章流体输送设备的控制
15.2.3 压缩机的控制方案
主要自控系统： （1）气量控制：和离心泵相似 （2）防喘振控制 （3）油路控制：油温、油压联锁安全 保护（电气控制） （4）轴推力、轴位移及连锁保护控制
QM
Q
图 离心式压缩机工作曲线
喘振产生的原因：
T点右恻，稳定工作区 P2/P1 ↓ Q↑ P2/P1↑
T点左恻，不稳定工作区 P2/P1 ↓ Q↓ P2/P1↓ 喘振区
T点对应的流量——极限流量
第十五章流体输送设备的控制
15.3.1 喘振现象及原因
不同的转速，离心泵的极限流量也不一样
p2/p1
喘振区
往复泵：活塞式、柱塞式 旋转泵：齿轮式、螺杆式 排量的大小与管路的阻力无关， 只取决于泵的冲程及往复频率 不能采用节流方法控制
n1 n2 n3 H
压 头
排出量 Q
第十五章流体输送设备的控制
15.2.2 容积式泵的控制方案
常见的控制方案： （1） 变频调速 （2） 旁路法
第十五章流体输送设备的控制
15.2.3 压缩机的控制方案
第十五章流体输送设备的控制
15.3 离心式压缩机的防喘振控制
15.3.1 喘振现象及原因 离心式压缩机的负荷低于一定的值后，气体的正常输 送被破坏，气量乎多忽少，发生强烈振荡——“气喘” 声音，严重破坏机器设备。
第十五章流体输送设备的控制
15.3.1 喘振现象及原因
p2/pl
T p2/pl～Q
M1 M