流体输送设备操作与控制整体设计概要
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。
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。
过程控制教程-PPT4.流体输送设备控制
4 流体输送设备控制
二、容积式泵的控制 2。容积式泵的工作特性： 容积泵分类： 往复泵：活塞式往复泵，柱塞式往复泵等 直接位移旋转式容积泵：齿轮泵，螺杆泵，转子泵等 特性：泵的排出量是脉冲式的，与管路系统无关 往复泵特性：与转速、冲程大小及活塞截面积等有关 旋转泵特性：与转速及空腔大小等有关 容积式泵的控制：不能单独用泵出口的节流控制 调节原动机转速或往复泵冲程： 旁路控制：与离心泵旁路控制相同 旁路控制压力：出口节流控制流量，系统有关联 采用双阀（一气开一气关）或三通控制阀，既旁路又节流
4 流体输送设备控制
附：真空泵的控制 真空泵的类型： 分类： 往复式真空泵，液环真空泵和喷射真空泵 真空泵的控制： 吸入支路控制： 要求真空泵有较大的真空度裕度，能量消耗大 调节速度快，所用控制阀口径小 吸入管阻力控制： 控制阀口径大，灵敏度低，不常用 调节喷射真空泵的蒸汽量 喷射蒸汽压力与真空度有一一对应关系，但不成线性关系 双重控制：
4 流体输送设备控制
流体输送设备：输送流体或提高流体压力的机械设备 泵（液体）；风机和压缩机（输送气体、提高压力) 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）
4 流体输送设备控制
第一节 泵和压缩机的基本控制 1.离心泵的控制 离心泵工作特性： 离心泵靠一个或几个叶轮旋转产生的离心力来输送液体，液体在离心力力的作用下获得 动能，转化为静压能部分动能则转化为热能而损失。 理想离心泵特性： u2 cot β 2
4 流体输送设备控制
二、离心压缩机的防喘振控制系统的设计 1。固定极限流量防喘振控制：吸入流量Q>Qp,不开旁路阀 策略：最大转速和最高温度下的喘振流量作为固定极限流量Qp 与一般旁路控制的区别：
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
流体输送设备—压缩机的操作与控制
二、往复式压缩机的工作原理
图3 往复式压缩机的工作过程
项目三 流体输送设备
知识点9：压缩机的性能参数
化工流体输送单元操作
主要内容
一 排气量 二 排气温度 三 功率
四 压缩比
实践探索
一、排气量
往复压缩机的排气量又称为压缩机的生产能力，通常将压缩机在单
位时间内排出的气体体积换算成吸入状态下的数值，所以又称为压缩机 的输气量。
三、往复式空压机的停车
2、紧急停车 a.任意级排气压力超过允许值，并继续升高。 b.空气压缩机的轴功率超过额定值，并继续升高。 c.突然停水、断油，电机某相断电或部分断电。 d.有严重的不正常响声，或者发现机身或汽缸内有折断、裂纹等异常情况 。 e.发现电机有严重的火花、火球现象。 f.空气压缩机某部位冒烟、着火，或机器任一部位温度不断升高。 g.危及机器安全或人身安全时。
④ 手动缓慢打开PIC8241，开度调为40，将 四段出口压力降到14.5MPa以下，C02退出 合成系统；
⑤ 关闭C02入合成总阀0MP1003； ⑥ 继续开大PIC8241，开度调为84，缓慢降
低四段出口压力到8.0-10.0Mpa； ⑦ 调节HIC8205，开度调为78，将转速降至
6403rpm；
过程，多消耗了能量； ②气体在汽缸内湍动及通过阀门等的流动阻力要消耗能量； ③压缩机运动部件的摩擦也要消耗能量。 所以压缩机的轴功率：
N Naa
式中：
N—轴功率，kW； Na——理论功率，kW； ηa——总效率
四、压缩比
压缩比是指压送机械出口与进口气体的绝对 压强的比值。 压缩比表示气体被压缩的程度。
往复压缩机的理论吸气量： ➢ 单动往复压缩机：Vmin'=ASnr ➢ 双动往复压缩机：Vmin'=(2A-a)Snr
流体输送实训单元装置说明及操作规程
流体输送操作实训装置安全事项使用之前，请仔细阅读本手册，以便正确使用。
危险若不采取适当的预防措施，将造成严重的人身伤害、伤亡或重大的损失。
为了防止触电或者产生错误动作和故障，在确认安装完成之前，请不要接通电源。
接通电源后，请不要触摸端子，否则会有触电危险。
装置在接通电源的状态中，不要把水溅到控制柜的仪表以及端子排上，否则会有漏电、触电或火灾的危险。
切断电源并挂上禁止通电警示牌后，才可以进行设备单元的拆卸或检修，否则会有触电危险。
注意化工类实验应在良好的通风环境下进行。
实验物料请勿直接排入生活地沟。
使用装置前,首先检查本装置的外部供电系统，本装置供电电压为380VAC,频率50Hz。
请勿将运转设备长时间闭阀运行。
外部供电意外停电时请切断装置总电源，以防重新通电时运转设备突然启动而产生危险。
如遇到意外情况，请立即切断电源。
每次停车后请及时切断总电源，并将装置内的物料排放干净。
注意定期对运转设备进行保养，尤其是长时间未使用的情况下，以保证装置的正常使用。
第1章装置说明1.1工业背景流体指具有流动性的物体，包括液体和气体，化工生产中所处理的物料大多为流体。
这些物料在生产过程中往往需要从一个车间转移到另一个车间，从一个工序转移到另一个工序，从一个设备转移到另一个设备。
因此，流体输送是化工生产中最常见的单元操作，做好流体输送工作，对化工生产过程有着非常重要的意义。
本装置设计导入工业泵组、罐区设计概念，着重于流体输送过程中的压力、流量、液位控制，采用不同流体输送设备（离心泵、压缩机、真空泵）和输送形式（动力输送和静压输送），并引入工业流体输送过程常见安全保护装置。
1.2实训功能本装置模拟工艺生产系统，设置流量比值调节系统，训练学生实际化工生产的操作能力。
实现流体输送：液相输送和气相输送，以及真空输送，通过装置可以完成离心泵的各个实验以及管路阻力的各个实验，锻炼学生判断和排除故障的能力。
1.2.1液体输送岗位技能：离心泵的开停车及流量调节；离心泵的气缚、气蚀；离心泵的串、并联；离心泵故障联锁。
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—离心泵的操作与控制
四、 气体输送机械
气体输送机械特性参数 A、风量：是指出口处排出的风的体积（以进口处的状态计算）。 B、风压：是指单位体积的气体流过风机时获得的能量，由于单位与压强单位一
直，故称为风压。 D、轴功率：传动轴所需要的功率。 E、效率：传动轴的功率不是完全用来对气体做功，气体获得的功与轴功率之比。
项目二 流体输送管路
1.典型设备
二、典型设备及仪表说明
V101：离心泵前罐
P101A：离心泵A
P101B：离心泵B （备用泵）
二、典型设备及仪表说明
2.典型仪表
位号
说明
FIC101 离心泵出口流量
LIC101 V101液位控制系统
PIC101 V101压力控制系统
PI101 泵P101A入 启动前，前段机壳须灌满被输送的液体，以防止气缚。 2. 启动后，叶轮旋转，并带动液体旋转。 3. 液体在离心力的作用下，沿叶片向边缘抛出，获得能量，液体以较高的静压能及流速流入
机壳( 沿叶片方向，u, P静 )。由于涡流通道的截面逐渐增大， P动 P静 。液体 以较高的压力排出泵体，流到所需的场地。 4. 由于液体被抛出，在泵的吸扣处形成一定的真空度，泵外流体的压力较高，在压力差的作 用下被吸入泵口，填补抛出液体的空间。
一、流体输送机械的工业应用
在化工生产过程中，流体输送是最常见的，甚至是不可缺少的单 元操作。流体输送机械就是向流体作功以提高流体机械能的装置，因 此流体输送机械后即可获得能量，以用于克服流体输送沿程中的机械 能损失，提高位能以及提高液体压强（或减压等）。
通常，将输送液体的机械称为泵如离心泵、往复泵、旋涡泵等。 将输送气体的机械按其产生的压力高低分别称之为通风机、鼓风机、 压缩机和真空泵。
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。
《流体输送操作与控制》课程整体设计
《流体输送操作与控制》课程整体设计一、课程信息适用专业 2009级应用化工技术专业课程代码所属系部化工系设计人卜雪峰审批人二、课程性质（一）课程在专业中的地位虽然工业生产中的化工产品种类很多，成千上万，但是，化工生产过程的却可以分为三大基本组成部分：原料的预处理、化学反应过程、产品的分离及加工。
根据这三大基本组成部分及企业岗位调研和行动领域的归纳，我们得出了化工专业的核心课程《化学分析与检测》、《流体输送设备操作与维护》、《传热设备操作与维护》、《传质与分离设备操作与维护》、《反应器操作与维护》、《典型化工产品生产技术》。
该课程与《传热设备备操作与维护》、《传质分离设备操作与维护》共同完成化工生产中的物理操作过程的培养。
该课程是在学生修完公共基础学习领域课程及《无机化学》、《有机化学》、《物理化学》、《化学分析与检测》等专业基础课程后进行学习，并为后续核心课程《化学反应器操作与维护》和《典型化工产品的生产》打下知识和能力基础。
《化学反应器操作与维护》是在物理操作过程的基础上对化学反应过程操作与控制的知识和能力的培养。
《典型化工产品的生产》是应用化工技术专业综合职业能力培养的核心课程，既有物理操作过程也有化学反应生产过程。
所以《传热设备操作与维护》与其他两个学习领域的课程即《流体输送设备操作与维护》、《传质分离设备操作与维护》一起在整个应用化工技术专业课程体系中起到承上启下的作用。
应用化工技术专业课程体系流体包括液体和气体，其特征是具有流动性。
化工生产中所处理的物料大多为流体，由于工艺的要求，常常需要把流体从一个设备输送至另一个设备，从一个车间输送至另一个车间；此外，化工生产中的传热、传质以及化学反应大多数是在流体流动中进行的，与流体的流动形态密切相关。
因此，流体输送在化工生产中占有非常重要的地位，对于保证生产的进行，强化设备的操作及产品的成本有巨大的影响。
流体输送在化工生产中是典型的行动领域，也是我们应用化工技术专业的重点学习领域。
13流体输送设备的控制
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有关问题 再作简要叙述：
1、流量控制对象的被控变量和操纵变量是同一物 料的流量，因此控制通道的时间常数很小，基本 上是放大倍数接近1的放大环节。所以广义对象特 性中测量变送及控制阀的惯性滞后不能忽略，各 环节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、频率较高。为此控制 器的比例度必须放得大些，可引入积分作用消除 余差。控制阀一般不安装阀门定位器，以免因为 阀门定位器引入所组成的传机副环，其振荡频率 与主环频率相当，而造成振荡。
↑ 压H 头
HL
HL C hv
hf
hL
hp 排出量Q→
管路特性曲线
当系统达到稳定工作 状态时，泵的压头H必然 等于HL，这是建立平衡的 条件。左图中泵的特性曲 线与管路特性曲线的交点C， 即是泵的平衡工作点。
工作点C的流量应符合 工艺预定的要求，可以通过 改变hv或其它手段来满足这 一要求，这是离心泵的压力 （流量）的控制方案的主要 依据。
13.0 概述
流体：输送的物料流和能量流。流体分为液体、 气体。
流体输送设备：用于输送流体和提高流体压头 的机械设备。流体输送设备分：泵（输送液体 和提高其压头的机械）、风机和压缩机（输送 气体并提高其压力的机械）。
对流体输送设备的控制主要保证物料平衡的流 量和压力控制。
离心式压缩机的防喘振控制是保护设备安全的 约束控制。
4、离心泵的控制方案 ↑ 压 头 1）直接节流法 H
FC
HL1 HL2 HL3 C1
C2 C3
排出量Q→
注意：直接节流法的控制阀应安 装在泵的出口管道上，而不能装 在泵的吸入管道上。否则会出现 “气缚”及“气蚀”现象。
流体输送课程设计
流体输送课程设计一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握流体输送的基本原理和方法，包括流体的性质、流动类型和输送设备。
知识目标要求学生能够理解流体的密度、粘度和表面张力等基本性质，掌握层流和湍流的区别，了解不同类型的流体输送设备及其工作原理。
技能目标要求学生能够运用流体输送原理解决实际问题，如计算流体流动的速度和压力，选择合适的输送设备等。
情感态度价值观目标要求学生培养对流体输送技术的兴趣，认识到流体输送在工程和日常生活中的重要性，增强环保意识。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括流体的性质、流动类型和输送设备。
首先，介绍流体的基本性质，如密度、粘度和表面张力，通过实例让学生了解这些性质在实际中的应用。
其次，讲解流体的流动类型，包括层流和湍流，分析两种流动的特点和区别。
然后，介绍常用的流体输送设备，如泵、风机和压缩机，讲解其工作原理和应用场景。
最后，通过案例分析，让学生运用所学知识解决实际问题，如选择合适的输送设备、计算流体流动的速度和压力等。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本节课采用多种教学方法相结合。
首先，采用讲授法，系统地讲解流体输送的基本原理和知识。
其次，运用讨论法，让学生分组讨论流体流动类型和输送设备的选择，促进学生之间的交流与合作。
然后，采用案例分析法，引导学生运用所学知识解决实际问题，提高学生的应用能力。
最后，进行实验演示，让学生直观地了解流体输送设备的工作原理，增强学生的实践操作能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，本节课准备了一系列教学资源。
教材方面，选用《流体力学》作为主教材，辅助以《流体输送技术与应用》等参考书。
多媒体资料方面，制作了流体流动类型和输送设备的工作原理演示PPT，以及相关实验视频。
实验设备方面，准备了流体输送实验装置，让学生能够亲自动手操作，加深对流体输送原理的理解。
此外，还提供了网络资源，如流体输送技术的最新研究动态和相关论坛，供学生课外拓展学习。
流体输送设备的控制方案
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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
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流体输送设备的控制方案
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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
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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
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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
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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
第三章流体输送设备的控制
•喘振区
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第三章流体输送设备的控制
• ⑵ 吸入气体温度的变化： • 在同样的吸入气体流量QA下，当温度
•减低时，压缩机易出现喘振。 • ⑶ 吸入气体压力的变化： • 影响压缩机的实际压缩比。当吸入压
•所需压头 Q 远离M 点
•工作点稳定与不稳定的判别： 当交点处
•管路特性的斜率大于泵特性的斜率时，是稳定工作点；否则是不
•稳定工作点。
• 实际上，图中所示的装置特性中，由于泵启动后的关闭扬程
•H0小于管路的静扬程HM，管路中的流量建立不起来，根本无法工 •作。
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第三章流体输送设备的控制
调速时，要求气轮机的转速可调范围能够满足气量调节的需要。 ② 防喘振控制： 喘振是离心式压缩机的固有特性，为使压缩机安全运行，必须采取 相应的控制。
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第三章流体输送设备的控制
③压缩机组的油路控制系统 如密封油、控制油、润滑油等通常 也设立相应的油压、油温联锁报警控制系统。
• ④压缩机主轴的轴向推力、轴向位移及振动的指示与联锁保 •护系统
•r
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第三章流体输送设备的控制
3.2.2 压缩机的控制方案 2、离心式压缩机 优点：① 压缩机的润滑油等不污染被输送的气体
② 调节性能好，调节气量的变化范围广 ③ 运行效率高、维修方便，元器件不易损坏 ④ 流量大，体积小，重量轻，经济性能较高 •缺点：喘振、轴向推力大——固有的、难以消除。常有可能因微小
•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
第五章 流体输送设备控制
2、离心式压缩机
原动机类型：电机，燃气轮机，蒸汽轮机或能量回收透 平，离心式压缩机和原动机的组合体称为离心式压缩机组 （1）离心式压缩机的优点： • • 压缩机的润滑油不会污染被输送的气体 调节性能好，调节气量的范围广
•
• •
运行率高，维修方便，不易损坏
体积小，流量大，重量轻 有较好的经济性能
（2）离心式压缩机的缺点： • • • • 喘振现象 轴向推力大 不适用于气量太小及压力比过高的场合 效率一般低于活塞式的
七、变频调速的应用
降低能耗（流量减小时很多能量消耗在调节阀上） 接受控制器信号—输出变量信号2.4～400Hz—改变泵的转速 变频+调节阀的控制方式（如图5-17 ）： 正常时采用变频；异常时用调节阀
西门子M420基本型变频器
200V-240V ±10%，两相/三相，交流， 0.12kW-5.5kW； 380V-480V±10%，三相，交流， 0.37kW-11kW； 模块化结构设计，具有最多的灵活性； 标准参数访问结构，操作方便。 数字量输入3个，模拟量输入1个，模拟 量输出1个，继电器输出1个； 集成RS485通讯接口，可选PROFIBUS-DP 通讯模块/Device-Net模板；
出口压力＞300kpa，往复式，离心式
1、往复式压缩机
适用于小排量，压缩比高的场合 控制方案：气缸余隙调节、顶开阀调节、旁路回流量调节， 转速调节 由于压缩机结构、制造、装配、运转等方面的需要，气缸 中某些部位留有一定的空间或间隙，将这部分空间或间隙 称为余隙容积。（又称有害容称或叫存气）。 （1）活塞运动排气行程终了时，其端面与气缸端面之间的 间隙； （2）气缸镜面与活塞外圆（从端面到第一道活塞环）之间 的间隙； （3）由于气阀至气缸容积的通道所形成的容积。
流体输送设备与操作
流体输送设备与操作流体输送设备与操作是现代生产、制造和能源生产中关键的技术环节。
流体输送设备是用来将各种介质，如气体、液体、半固体和混合介质等以一定的流速和流量输送到相应位置的一种设备。
流体输送设备主要包括管道、泵、阀门、压力容器等。
在使用流体输送设备的过程中，操作者需掌握相关知识和技能，以确保设备运行安全、高效和持久。
一、管道管道是一种将各种介质输送到相应位置的设备，其输送特点是无档次、低成本和高效率。
管道的主要材料包括钢管、混凝土管、塑料管、橡胶管等，其选用的主要考虑因素包括介质性质、输送距离和媒介温度等。
管道的设计要考虑介质的性质、流动状态以及输送的条件等。
在常温、低压、小流量的液体输送过程中，可采用重力水平管道交替布置的方式，以减少管道成本。
在大流量、超高压、高温等情况下，需采用钢管、合金管等耐压性好的管道材料，并根据介质和输送条件确定管道的尺寸和安装方式。
二、泵泵是一种将各种流体介质从低压区域或低能级输送到高压区域或高能级的机械设备。
泵的类型有多种，根据输入能源和形状可分为手动、电动、气动、液压泵等；按工作原理可分为容积泵、离心泵、推进泵、轴向流泵等。
不同类型的泵适用于不同的介质输送，如轴向流泵适用于低粘度的介质，而容积泵适用于更高粘度的介质。
在选择泵的时候，还应当考虑到泵的输送流量、扬程高度、旋转速度、耐腐蚀性以及泵房的工作条件等因素。
三、阀门阀门是一种用来控制流体介质流动的设备，它可用来控制介质的流量、压力、方向和流速。
阀门的主要类型有截止阀、调节阀、止回阀、安全阀等。
截止阀用来切断介质的流动；调节阀用来控制介质的流量；止回阀则用于防止逆流等意外情况的发生；而安全阀则是为了保护设备和运营人员的安全而设置的，可以通过防止管道或设备压力超过安全范围而保护操作人员的安全。
四、压力容器压力容器是用来承载压力的设备，可以输送压缩气体、液体、饱和水蒸气等。
它们通常由钢板和钢管制成，具有耐受高压和高温的能力。
第一节流体输送设备的控制方案
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第二节 传热设备的自动控制
2.温度与液位的串级控制
该方案的实质是改变传热面 积。但采用了串级控制，将液 氨压力变化而引起液位变化的 这一主要干扰包含在副环内， 从而提高了控制质量。
图11-26 温度-液位串级控制
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第二节 传热设备的自动控制
3.控制汽化压力 工作原理 基于当控制阀的开度变化时， 会引起氨冷器内汽化压力改变， 于是相应的汽化温度也就改变 了。
缺点：需选用较大的蒸汽阀门、传热量变化比较 剧烈，有时凝液冷到 100℃以下，这时加热器内 蒸汽一侧会产生负压，造成冷凝液的排放不连续， 影响均匀传热。
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第二节 传热设备的自动控制
控制换热器的有效换热面积法 缺点：控制通道长、变化迟缓，且需要有较大 的传热面积裕量。 优点：防止局部过热，对一些过热后会引起化 学变化的过敏性介质比较适用。另外，由于蒸 汽冷凝后凝液的体积比蒸汽体积小得多，所以 可以选用尺寸较小的控制阀门。
图11-10 控制压缩机旁路方案
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第一节 流体输送设备的控制方案
3.调节转速 压气机的流量控制可以通过调节原动机的转 速来达到，这种方案效率最高，节能最好。 问题 在于调速机构一般比较复杂，没有前两 种方法简便。
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第一节 流体输送设备的控制方案
n 四、离心式压缩机的防喘振控制
1.离心式压缩机的特性曲线及喘振现象
化工仪表及自动化
第十一章 典型化工单元的控制方案
内容提要
n 流体输送设备的控制方案
n n n n 离心泵的控制方案 往复泵的控制方案 压气机的控制方案 离心式压缩机的防喘振控制
n 传热设备的自动控制
n 两侧均无相变化的换热器控制方案 n 载热体进行冷凝的加热器自动控制 n 冷却剂进行汽化的冷却器自动控制
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二、课程设计
职业教育应用化工技术专业教学资源库《流体输送设备操作与控制》课 程
项目二：6个学习单元
①认识流体的物性参数 ；
②流体静力学方程及其应用 ；
③根据输送任务确定管路规格 ； ④伯努利方程及其应用；
⑤确定管路阻力 ；
能力目标
知识目标
素质目标
二、课程设计
职业教育应用化工技术专业教学资源库《流体输送设备操作与控制》课 程
（二）课程内容设计：
思路：解构学科型教学内容体系， 将教学内容按照工作过程完整性进行 序化。依据工作过程设计教学流程， 以岗位操作任务为驱动，实现“教学 做一体化”。
二、课程设计
主要内容：
四、教学资源开发与利用
一、基本信息
职业教育应用化工技术专业教学资源库《流体输送设备操作与控制》课 程
课程名称：流体输送设备对象：化工类专业 第三学期学生
课程性质：化工类专业核心课程
二、课程设计
#课程来源：
职业教育应用化工技术专业教学资源库《流体输送设备操作与控制》课 程
二、课程设计 总体目标：
职业教育应用化工技术专业教学资源库《流体输送设备操作与控制》课 程
以流体输送原理与岗位操作技术为主线， 能通过岗位操作，对工艺状况的正确判断、 分析，选择正确的操作调节措施，以培养 流体输送岗位操作人员所必须具备的相关 知识、技能及基本从业的素质能力，为将 来从事相关岗位打下基础。
素质目标：
1）能进行自主学习，会制定方案或规划，有创新 意识； 2）具备通过多种渠道获取信息的能力； 3）形成安全生产和环境保护的意识； 4）学习并巩固专业英语，掌握典型专业词汇； 5）通过真实岗位设置下的协同操作训练，形成良 好组织纪律观念，增强团队意识和组织协调能力； 6）具备追踪技术发展，适应岗位变化的能力。
知识目标：
1）了解流程图中管道、阀门及其它管件、仪表、 调节控制装置的表示方法； 2）了解流体输送阀门、管件的结构及工作原理； 3）掌握压力的基本概念、单位及基准，掌握流体 静力学基本方程； 4）掌握流体流动的连续性方程、柏努利方程及流 体阻力的计算； 5）掌握流量、压力、液位测量、调节控制仪表的 结构及工作原理； 6）了解转子、孔板、文丘里流量计的结构及工作 原理；
二、课程设计
职业教育应用化工技术专业教学资源库《流体输送设备操作与控制》课 程
8、对仪表数据的异常显示进行管路系统故障的 原因分析及措施选择； 9、输送机械的开停车操作及输送系统的操作与 调节； 10、输送机械常见故障的分析及措施选择； 11、输送系统局部阻力增大造成流量减小的原因 分析与排除； 12、流体输送系统及设备的日常维护与管理； 13、输送机械串并联及无扰动切换操作； 14、流体输送操作的安全生产技术及环保设施的 正确使用。
12学时
项目二
项目三
24学时
64学时
14学时 14学时
项目四
学习项目描述：
二、课程设计
职业教育应用化工技术专业教学资源库《流体输送设备操作与控制》课 程
（四）学习单元设计：
项目一：2个学习单元
①化工管路构成 认识管路输送系统的构成，知道各管路元素的功 能及作用，安全、环保意识的树立；
②简单化工管路拆装
参考文献
1）蒋丽芬．化工原理．北京：高等教育出版社， 2007 2）王纬武．化工工艺基础．北京：化学工业出版社， 2009 3）陈裕清，王纬武．化工原理（上、下册）．上海： 上海交通大学出版社，2000 4）刘佩田，闫 晔．化工单元操作过程．北京：化学 工业出版社，2004 5）王松汉．石油化工设计手册．北京：化学工业出 版社，2002 6）时钧，陈敏恒等．化学工程手册．北京：化学工 业出版社，1996 7）网络教学资源。
知识目标：
7）了解离心泵操作的安全基础知识，离心泵的 结构及工作原理； 8）掌握管路特性曲线方程、离心泵性能参数及 性能曲线方程及离心泵的工作点； 9）了解离心泵的汽蚀现象、气缚现象、计算离 心泵的安装高度； 10）熟悉往复泵、齿轮泵、旋涡泵的结构、工 作原理及性能参数； 11）熟悉往复式、离心式压缩机的结构、工作 原理及性能参数。
（安全、纪律、出勤）
职业规范（15%） 项目评价 50%
操作技能（35%）
期末考评：30%
四、教学资源开发与利用
职业教育应用化工技术专业教学资源库《流体输送设备操作与控制》课 程
1、自编教材——“教、学、做”一体化
2、教学场所——实训教室、实训中心 3、多媒体课件——提高学习兴趣、感性认识 4、网络资源——资源库平台， 5、参考资料 6、专业词汇中英文对照
⑥管路分析。
二、课程设计
职业教育应用化工技术专业教学资源库《流体输送设备操作与控制》课 程
项目三：4个学习单元
①离心泵的选用 ；
②往复泵的选用；
③其他类型泵 ；
④风机的选用 。
二、课程设计
职业教育应用化工技术专业教学资源库《流体输送设备操作与控制》课 程
项目四：2个学习单元
①离心泵的操作与维护 ；
化工职业岗位进行整体化职业分析 化工生产中的典型工作任务 按工作领域 若干门学习领域课程 本门课程就是由“流体流动及输送”这一典 型工作任务转换而成的一门课程。
二、课程设计
职业教育应用化工技术专业教学资源库《流体输送设备操作与控制》课 程
流体流动及输送岗位的单元操作为主线 化工单元操作 （流体流动及输送机械）
职业教育应用化工技术专业教学资源库《流体输送设备操作与控制》课程
整体设计
承担院校：南京科技职业学院 （原南京化工职业学院）
职业教育应用化工技术专业教学资源库《流体输送设备操作与控制》课 程
主要内容
一、基本信息 二、课程设计 三、考核方法设计
1、课程目标设计 2、课程内容设计 3、学习项目设计 4、学习单元设计
流 体
化工设备基础 （相关知识）
优化 整合
化工自动化和仪表 （相关知识） 其它相关知识与操作技术
流 体 输 送 设 备 操 作 与 控 制
二、课程设计
职业教育应用化工技术专业教学资源库《流体输送设备操作与控制》课 程
本课程依据工作过程导向原则，按照化 工企业一线操作技术人员能力要求设置。
先修课程： 基础化学、化工设备认知与制图 后续课程： 传热设备操作与控制、传质与分离设 备操作与控制、反应器操作与控制、 化工产品生产操作等
二、课程设计
职业教育应用化工技术专业教学资源库《流体输送设备操作与控制》课 程
（一）课程目标设计： 课程目标设计：按照化工企业一线流体 输送岗位操作人员能力要求来设置。
化工流体输送岗位操作人员的核心能力体现 ： &判断能力——工况是否处于正常状态及发展趋 势 &分析能力——引发异常现象的原因 &选择调节措施——恢复并维持正常工况
能力目标：
7）能分析、排除离心泵运行过程中的故障，会 进行离心泵的无扰动切换操作； 8）能正确使用安全设备和穿戴劳动保护用品， 保证人身安全； 9）能根据操作规程操作电器及设备； 10）能进行岗位简单的成本核算； 11）能按照企业通行的设备操作规程、工艺操 作规程、安全操作规程及岗位设置原则，制定 出针对给定处理任务的操作规程，通过DCS控 制系统的操作，经济地完成物料输送任务。
二、课程设计
职业教育应用化工技术专业教学资源库《流体输送设备操作与控制》课 程
（三）学习项目设计：
项目1：认识流体输送系统 项目2：流体输送过程工艺参数的确定
项目3：泵与风机的选用
项目4：泵与风机的操作与控制
二、课程设计
课时分配：
项目一
职业教育应用化工技术专业教学资源库《流体输送设备操作与控制》课 程
职业教育应用化工技术专业教学资源库《流体输送设备操作与控制》课 程
谢 谢！
能力目标：
1）能根据实际化工工艺流程，画出管路流程图 并标出主要工艺控制点； 2）能正确进行管件、阀门的拆装，及各类管路 连接； 3）能根据流体静力学的基本原理，进行流体的 压力、液位测量及界面控制； 4）能进行流体输送过程中的流量调节，分析、 排除流体输送过程中的各种故障； 5）能正确使用、选用、校正转子、孔板、文丘 里流量计； 6）能进行离心泵的开停车操作和流量调节；
职业教育应用化工技术专业教学资源库《流体输送设备操作与控制》课 程
1、管路系统的构成（管材的类型、输送机械、管 件、阀件、常用流量计、压强计、真空表）； 2、流体输送系统流程图的识读及输送系统的初步 设计； 3、管路的选型、流型的判断、阻力分析与计算、 简单管路计算； 4、根据输送任务进行输送机械的选型； 5、管路系统的安装，试压； 6、常用流量计的使用； 7、压力表、真空表、液位计等测量仪表的识读；
②风机的操作与维护 。
三、考核方式设计
考核方式：
职业教育应用化工技术专业教学资源库《流体输送设备操作与控制》课 程
+
=
过程考评 （任务考评） 70%
期末考评 （课程考评） 30%
100分
三、考核方式设计
具体分配：
过 程 考 核
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回答问题（5%） 常规评价 预习及作业（10%） 20% 职业素质（5%）