浙大工业过程控制15传热设备控制
浙大工业过程控制17.反应器控制
2019/3/12
工业过程控制
反应器稳态数学模型
F E (c A0 c A ) c A K 0 exp( )0 V RT
cA c A0 V E 1 K0 exp( ) F RT
Fc KA (Tci Tco ) (T Tco ) 0 Vc Vc c c pc
进料 冷却剂
2019/3/12
工业过程控制
反应温度的串级与分程控制
TC
TC
TC
出料
出料
冷水
冷却剂 进料
蒸汽 进料
2019/3/12
工业过程控制
反应温度的分段控制与优化
TC 冷却剂 TC
y
第
冷却剂 TC 冷却剂
三
床
层 冷却 层
冷却
第
二
床
第
一
床
层
T
2019/3/12
工业过程控制
反应温度分段控制与关联分析
T , CA , CB r
2019/3/12
工业过程控制
化学反应平衡
对于可逆反应： aA bB lL mM Q
总的反应速度为
2 1 2 1 r总 k1 C C k C A B 2 L CM
当 r总 = 0 时，反应达到平衡（反应物与生成物的浓 度均不变）。而化学平衡常数为
化学反应器的控制
戴连奎 浙江大学智能系统与决策研究所
2019/3/12
引 言 反应速度与反应平衡 反应器的数学模型与热稳定性 反应器的基本控制方案 典型反应器的控制方案
2019/3/12
工业过程控制
反应器控制思考题
1、了解化学反应的一般原理，掌握反应速度与 化学平衡的概念及其主要影响因素； 2、能够结合连续放热反应釜的稳态特性分析反 应器的热稳定性问题； 3、针对各种不同类型的化学反应器，掌握基本 控制问题与控制系统的设计方法； 4、了解常见反应器的复杂控制与先进控制方案。
浙大工业过程控制--15传热设备控制
2020/11/25
浙大工业过程控制--15传热设备控制
内容
n引 言 n 换热器的静态特性 n 换热器的动态特性 n 换热器的控制 n 加热炉的控制 n 锅炉设备的控制
2020/11/25
浙大工业过程控制--15传热设备控制
2020/11/25
浙大工业过程控制--15传热设备控制
加热炉的控制问题
n 被控变量：工艺介质的出口温度。 n 控制变量：燃料油或燃料气的流量。 n 主要干扰：
工艺介质的进料温度、流量、组分；燃料油/ 燃料气的压力、流量、成分（或热值）；燃 料油的雾化情况；空气充分情况；火嘴的阻 力，炉膛压力等。
2020/11/25
浙大工业过程控制--15传热设备控制
练习题 2
对于下列蒸汽换热器，要求介质出口温度达到规定值。试分析下列 情况下应选择哪一种控制方案，并画出控制系统的结构图与方块图。 （1）工艺介质流量GF 比较稳定，但蒸汽压力PV 波动较大； （2）蒸汽压力PV 比较稳定，但工艺介质流量GF 波动较大； （3）介质流量GF 较稳定，但入口温度Ti 及蒸汽压力PV 波动较大。
锅炉设备控制思考题
1、了解锅炉设备的控制问题与系统分解； 2、掌握汽包水位的对象特点与控制方案； 3、掌握锅炉设备燃料与空气逻辑变比值控制系
统的分析与设计方法； 4、了解锅炉设备过热蒸汽温度的控制问题与常
用的控制方法。
2020/11/25
浙大工业过程控制--15传热设备控制
锅炉设备的控制问题
系统分解：（1）锅炉汽包水位的控制； （2）锅炉燃烧系统的控制； （3）过热蒸汽系统的控制。
浙江大学过程装备与控制工程(化工过程机械)简介
浙江大学“过程装备与控制工程”专业简介--过程装备与控制工程专业（化工过程机械）1. “过程装备与控制工程”专业处于什么地位？2. “过程装备与控制工程”专业主要学习什么？3. “过程装备与控制工程”专业学生的就业前景如何？4. “过程装备与控制工程”专业研究生招生规模如何？5. “过程装备与控制工程”专业毕业的学生适合出国吗？6. “过程装备与控制工程”专业课程设置？7. “过程装备与控制工程”专业师资情况？8. “过程装备与控制工程”教学情况？9. “过程装备与控制工程”实验情况？10. “过程装备与控制工程”专业学生能够获得哪些方面的锻炼？FAQ1.“过程装备与控制工程” 专业处于什么地位？浙江大学“过程装备与控制工程”专业是国家重点学科、国家特色专业，前身是“化工设备与机械”专业。
专业成立于1953年，在国内高校中开创了多个第一，已成为我国过程装备与控制工程高层次复合型人才培养和科技创新的基地。
1961年开始招收培养研究生；1981年获首批博士学位授予权；1986年首批设立博士后流动站；1996年国家首批211工程重点建设学科。
1998年根据教育部专业调整，将化工设备与机械专业建设改造为过程装备与控制工程专业，并于1999年开始按新专业名称招生。
2001年被评为本学科首个国家重点学科，2008年被列为首批国家特色专业。
2．“过程装备与控制工程”专业主要学习什么？“过程装备与控制工程”专业立足于国民经济发展的支柱企业，以流程工业为对象，系统地学习这些流程工业过程中各主要装备的设计、制造与控制基础，融化工、机械、力学、材料、信息与控制等专业于一体，致力于解决社会发展、经济建设和国家安全中的前沿性重大科技问题。
3.“过程装备与控制工程”专业学生的就业前景如何？“过程装备与控制工程”专业的毕业生在人格品质、创新精神和适应能力等方面都有出色表现，受到社会各界的广泛认同，需求旺盛，供不应求，一次性就业率年年100%，读研率和出国率之和接近50%。
浙江大学化工原理实验---横管对流传热系数的测定实验报告
实验报告课程名称：过程工程原理实验（乙） 指导老师： 杨国成 成绩：__________________ 实验名称：传热综合实验 实验类型：工程实验 同组学生姓名： 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得横管对流传热系数的测定1 实验目的：1.1 掌握空气在普通和强化传热管内的对流传热系数的测定方法，了解影响传热系数的因素和强化传热的途径。
1.2 把测得的数据整理成nB N Re u 形式的准数方程式，并与教材中相应公式进行比较。
1.3 了解温度、加热功率、空气流量的自动控制原理和使用方法。
2 装置与流程：2.1 实验装置如图1所示：图1.装置示意图专业：姓名： 学号：日期： 2015.12.04地点： 教十12062.2 流程介绍：实验装置由蒸汽发生器、孔板流量变送器、变频器、套管换热器及温度传感器、智能显示仪等构成。
空气—水蒸气换热流程：来自蒸汽发生器的水蒸气进入套管换热器，与被风机抽进的空气进行热交换，冷凝水经排出阀排入盛水装置。
空气经孔板流量计进入套管换热管内（紫铜管），流量通过变频器调节电机转速达到自动控制，热交换后从风机出口排出。
本实验中，普通管和强化管实验通过管路上的切换阀门进行切换。
2.3 横管对流传热系数测定实验数据符号说明表：名称符号 单位 备注冷流体流量 V紫铜管规格： Φ19mm ×1.5mm ， 即内径为16mm ， 有效长度为1020mm ， 冷流体流量范围： 3~18 m^3/h冷流体进口温度 t 1 ℃ 普通管冷流体出口温度 t 2 ℃ 强化管冷流体出口温度 t 2’℃ 蒸汽发生器内蒸气温度 T 1 ℃ 普通管热流体进口端壁温 T W1 ℃ 普通管热流体出口端壁温 T W2 ℃ 普通管外蒸气温度 T ℃ 强化管热流体进口端壁温 T W1 ‘ ℃ 强化管热流体出口端壁温 T W2 ’ ℃ 强化管外蒸气温度T ’℃3 基本原理：间壁式换热器：冷流体之间有一固体壁面，两流体分别在固体壁面的两侧流动，两流体不直接接触，通过固体壁面进行热量交换。
过程控制教程-PPT5 传热设备的控制
综合上述分析，应选对数或抛物线特性的控制阀
5.2 一般传热设备的控制
一般传热设备指以对流传热为主的传热设 备。例如， 换热器、蒸汽加热器、氨冷器、 例如， 换热器、蒸汽加热器、氨冷器、 精馏塔的再沸器等。 精馏塔的再沸器等。 被控变量 操作变量 工艺介质的出口温度、 工艺介质的出口温度、 载热体的流量
调节载热体的汽化温度 1． 控制目的：改变传热速率方程中的平均温差Δθm 控制方案： 气氨控制阀开度变化→汽相压力变化→汽化温度变化→传热量变化→出口 温度变化 要求有一定的蒸发空间，常用LC控制进入的液氨量 2． 特点 改变汽相压力，因此，动态响应快 需增加液位控制系统及相应的液氨加压的压缩机。投资费用大 液氨的压力要较高，以利汽化。因此，对设备的耐压要求也提高 当气氨的压力波动较大时，可加入气氨压力的副环，组成串级控制
5 传热设备的控制
控制阀流量特性的选择 选择原则：使系统总的开环放大系数保持恒定 定值控制系统： 假设扰动是冷流体或载热体的入口温度，负荷线移动 根据选型原则应选对数或抛物线特性的控制阀 假设扰动是冷流体的流量，负荷线变化 根据选型原则应选对数或抛物线特性的控制阀 随动控制系统： 负荷线不变，设定值变化 根据选型原则应选对数或抛物线特性的控制阀 2
该通道的静态放大系数K4>0,输入输出间呈非线性关系 表明： 载热体流量增加，冷流体出口温度升高（斜率为 正）但随载热体流量增大，冷流体出口温度趋于饱和
5 传热设备的控制
控制方案确定和控制阀流量特性的选择 1． 控制方案的确定 变量分析： 被扰变量：冷流体出口温度 操作变量：载热体热量 扰动变量：冷流体入口温度、流量及载热体入口温度 系统特性分析：非线性特性，饱和特性 控制系统框图 组成简单反馈控制系统 前馈—反馈控制系统 串级控 制系统 其他控制系统
过程控制工程_16传热设备的控制
过程控制工程_16传热设备的控制传热设备的控制是过程控制工程中的一个重要领域。
传热设备的控制主要是通过调节流体的流量、温度和压力等参数，以实现传热设备的优化运行和能量效率的提高。
传热设备的控制可以分为两个层面：设备自身的控制和整个传热系统的集成控制。
设备自身的控制主要是通过控制设备内部的温度、压力和流量等参数来实现设备的稳定运行和优化性能。
整个传热系统的集成控制则是通过协调不同传热设备之间的工作，以实现整个传热系统的高效运行。
设备自身的控制主要包括温度控制和压力控制。
温度控制是通过调节传热设备的加热或冷却功率，以维持设备内部的温度在设定的范围内。
温度控制可以采用两种方法：开环控制和闭环控制。
开环控制是根据设备的特性和传热介质的温度变化规律来设定加热或冷却功率。
闭环控制则是根据设备内部的温度传感器的反馈信号来调节加热或冷却功率。
压力控制是通过调节传热设备的进出口阀门的开度，以控制设备内部的压力在设定的范围内。
整个传热系统的集成控制主要包括流量控制和传热介质的选择。
流量控制是通过调节传热设备的进出口阀门的开度和泵的转速等参数，以控制传热介质的流量。
流量控制可以采用开环控制和闭环控制的方法，根据传热介质的特性和系统的要求来决定具体采用哪种方法。
传热介质的选择是根据系统的需要和传热设备的特性来确定的。
不同的传热介质有不同的传热性能和成本，需要根据实际情况来选择合适的传热介质。
传热设备的控制还涉及到能量效率的提高。
传热设备通常会伴随能量损失，通过优化传热设备的控制参数和工作条件，可以减少能量损失，提高能量效率。
例如，可以通过控制传热设备的进出口温度差和流量，来减小能量损失。
另外，还可以通过增加传热表面积和改善传热介质的流动状态，来提高传热设备的传热效率。
传热设备的控制也需要考虑安全和保护设备的因素。
传热设备通常会涉及到高温、高压和易燃易爆等危险因素，需要采取相应的措施来确保设备的安全运行。
例如，可以安装温度和压力传感器，以实时监测设备的工作状态，一旦超出设定的安全范围，及时采取措施停机或减少工作负荷等。
传热与设备自动控制共15页文档
传热与设备自动控制
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
பைடு நூலகம்谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
控制系统设计举例-浙江大学
选择控制方案 #2
Vsp FA, sp
FC 15 VPC 17
RFB 产品 出料
TT 17
TC 17
RFB
Tsp
LS 19
Tw, sp A
FT 15 TC 18
× Rab B
FT 16 FC 16
FB, sp 气关阀
TT 18
冷却水
反应进料
控制系统设计与实施步骤
ห้องสมุดไป่ตู้
了解被控过程的工艺原理与操作目标 确定控制目标 寻找合适且经济的测量仪表与操作变量 设计基本的控制方案（从简单到复杂） 构造简单的仿真模型，并对设计的控制系统 进行评价 测量仪表、控制仪表或装置的选购 控制系统的现场实施，包括系统联调、PID 参数整定、系统评估与完善等
TT 18
冷却水
反应进料
选择控制方案的引入#1
FA, sp2
LS 19
FA, min
TT 17 TC 17
Vsp
VPC 17
RFB FA, sp
FC 15 FT 15
Tsp
产品 出料
TC 18
Tw, sp
A
× Rab B
FT 16 FC 16
FB, sp 气关阀
TT 18
冷却水
反应进料
该控制系统 是否可靠 ?
产品 出料
TC 18
A
TT 18
× Rab B
FT 16 FC 16
FB, sp 气关阀 反应 进料 冷却水
串级控制副参数的 选择条件？
反应器温度
串级控制方案#2
FA, sp
FC 15 FT 15 TT 18 TT 17 TC 17
典型操作单元的控制传热设备的控制
典型操作单元的控制传热设备的控制操作单元控制传热设备的控制一、目的为保证产品质量、提高设备利用率，确保设备稳定运行，特制定本操作控制方案。
二、操作依据1. 《传热设备操作手册》2. 《传热设备维护保养标准》三、操作要求1. 设备操作人员应经过专业培训，熟知传热设备的操作流程和维护保养要求。
2. 对传热设备进行定期检查和维护，确保设备状态良好。
3. 严格按照设备操作手册要求进行操作，不得擅自更改操作参数。
4. 在操作传热设备时，应保持设备周围环境整洁，防止杂物进入设备。
四、操作步骤1. 启动前检查a. 核对传热设备的各个操作参数，确保无误。
b. 检查传热设备的供电情况，确保电源正常。
c. 检查与传热设备相关的设备和管道连接是否牢固，无漏气漏水现象。
2. 启动操作a. 按照设备操作手册要求，打开设备电源开关。
b. 设置传热设备运行参数，如温度、压力等。
3. 运行监控a. 定期观察传热设备的运行状态，确保设备运行正常。
b. 定期检测传热设备的温度、压力等参数，确保在安全范围内。
4. 停止操作a. 当传热设备需要停止运行时，按照设备操作手册要求进行操作。
b. 停止供电并关闭设备操作界面。
五、注意事项1. 在操作传热设备时，应严格按照设备操作手册的要求进行操作。
2. 发现传热设备运行异常情况时，应立即停止设备运行，并及时报告维修人员。
3. 断电时应先关闭设备操作界面的各种参数设置，确保设备运行参数清零。
4. 操作完毕后，应对传热设备及周边环境进行清理，保持设备整洁。
六、附：操作记录表日期：__________操作人员：___________操作内容：___________很抱歉，我目前还无法生成长篇内容。
如果您需要，我可以帮您概括操作单元控制传热设备的相关内容。
传热设备的控制
传热设备的控制摘要在工业生产过程中，传热设备的控制是保证设备性能和生产效率的关键。
本文将介绍传热设备的控制原理、常用控制方法以及控制策略的优化。
引言传热设备是将能量从一个物体传递到另一个物体的装置。
在许多工业生产过程中，传热设备被广泛应用，如锅炉、换热器、蒸发器等。
传热设备的控制对于保证设备的正常运行和提高生产效率至关重要。
传热设备的控制原理传热设备的控制原理主要基于传热过程的特性和环境要求。
传热过程主要包括传导、对流和辐射。
在控制传热设备时，需要考虑以下几个方面：1.温度控制：传热设备的温度是控制的关键指标。
根据实际需求，可以通过调整供热、制冷、流体流量等参数来实现温度的控制。
2.热传导控制：热传导是传热设备中的一种主要传热方式。
通过选择合适的材料和设计传热面积来控制热传导的速率。
3.热对流控制：热对流是通过流体介质进行热传递的方式。
控制流体的流速、流量和流路等参数可以实现热对流的控制。
4.热辐射控制：在一些特殊的传热设备中，热辐射也是一种重要的传热方式。
通过选择合适的材料和控制辐射表面的温度来控制热辐射的效果。
传热设备的常用控制方法传热设备的控制方法多种多样，根据具体的设备和应用需求选择适合的控制方法可以提高设备的效率和可靠性。
以下是一些常用的传热设备控制方法：1.开闭环控制：开闭环控制是传热设备常用的控制方法之一。
闭环控制通过将传感器的反馈信号与设定值进行比较，调整执行机构的工作状态，从而实现对传热设备的控制。
开环控制则是根据预先设定的规律对传热设备进行控制，不考虑反馈信息。
2.PID控制：PID控制是一种常见的控制策略，用于控制传热设备的温度。
PID控制器通过测量温度、计算误差、积分误差和微分误差，并根据权重系数来调整控制信号，以实现温度的稳定控制。
3.模糊控制：模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制方法，适用于复杂的传热设备控制问题。
模糊控制器根据事先设定的模糊规则和输入输出关系，通过模糊推理来实现对传热设备的控制。
浙大过程装备与控制工程教授介绍
浙江大学突出方面：1、高速旋转机械高速旋转机械中70％以上的故障与不平衡、不对中、油膜振荡及支承刚度不适合有关，以这些故障为主要对象，研究故障发生机理、故障诊断分析和预测、系统状态监控等技术以及故障在线自动修复的方法和执行机构。
同时研究大型高速旋转机械的结构、强度等问题以及叶片碎裂时的瞬态冲击过程和机匣包容技术。
2、过程装备节能与环保技术研究过程装备结构与传热、传质、反应和能耗间的定量关系，建立新理论、新工艺，开发新型、高效、节能、安全的化机电一体化过程装备。
重点研究海水淡化新技术、压缩机关键技术、噪声源识别和控制技术、过程强化技术。
3、程装备数字化设计与控制技术研究过程装备现代设计理论与方法，复杂系统的建模、仿真和优化技术，概念设计技术，虚拟样机性能评价技术，逆向工程技术，先进管理及信息化技术和控制技术。
4、能源装备与安全技术研究大型石油储罐、油气长输管道、城市燃气管道和氢能源设备泄漏、火灾、爆炸等事故的发生机理和动力学演化过程，揭示事故发生发展的规律，建立剩余寿命预测方法和风险评估方法；研究集监测、控制和管理为一体的综合集成、高度信息化的重大事故预警系统和应急救援指挥决策系统；研究在线损伤识别、模型修正、健康诊断监测技术；研究重大事故虚拟仿真技术、安全状况全过程跟踪管理互联网络技术。
5、过程装备瞬态技术以重大军工、国家自然科学基金等为依托，重点研究高速撞击、强爆炸等强动载荷作用下，瞬态流体机械、超高速包容设备、爆炸容器等装备的动力响应特性、失效机理和预防技术、创新设计理论，研制拥有自主知识产权的瞬态过程装备。
代表教授：1、郑津洋研究领域：1、先进能源承压设备氢能储输技术和装备氢安全城市燃气管道（聚烯烃管道、复合管道）油气长输管道2、极端承压设备高压容器深冷容器爆炸容器3、承压设备现代设计理论和方法缠绕式承压设备优化设计承压设备全寿命数字化设计有色金色压力容器承压设备轻量化代表研究领域：主持863重点项目课题、863目标导向课题、973课题、国家自然科学基金等国家级课题12项，美国运输部（DOE）重点课题1项，“教育部新世纪优秀人才支持计划”项目、教育部博士点基金、省重大科研项目等省部级课题15项，重大横向课题4项，代表性的有：1、国家高技术研究发展计划(863计划)重点项目课题. 极端条件下重大承压设备风险评价与寿命预测关键技术研究（2009AA044801）2、国家重点基础研究发展计划（973计划）课题. 高密度车载储氢新体系及其安全性预测理论研究（2007CB209706）3、国家科技支撑计划课题.聚乙烯管道缺陷检测和损伤评价关键技术研究(2006BAK02B01-03)4、国家公益性行业专项经费项目. 车用纤维缠绕高压氢气瓶标准基础研究(10-131)5、国家自然科学基金面上项目. 复合材料圆柱形容器在内爆炸载荷作用下的损伤演化和寿命研究（50875236）6、国家高技术研究发展计划“863计划”目标导向课题.高压容器储氢技术和装备(2006AA05Z143)7、Safety Issues Related to Transport and Storage of Hydrogen Fuels in Northern Climates(US DOT DTOS59-06-G-00048)8、中国国际海运集装箱（集团）股份有限公司. 奥氏体不锈钢应变强化低温容器（深冷储罐、深冷罐车、深冷集装箱）2、郑传祥研究领域：研究方向为复合材料结构压力容器。
传热设备的控制
q1 q2
2020/7/13
过程控制 青海大学
10
热交换过程的传热速率方程
K 为传热系数；Fm 为传热面积； qKF mTm ΔTm 为传热壁两侧流体的平均温差.
对于逆流单程换热器，Tm 可取对数平均值
(T2o T1i)(T2i T1o) lnTT22ioTT11oi
若 T2o T1i 在1/3 -3 之间，则可用算术平均近似
操纵变量是载热体流量G2，
主要扰动变量是冷流体热量G1、冷流体入
口温度T1i和载热体入口温度T2o。
2020/7/13
过程控制 青海大学
14
换热器的静态放大系数
（扰动通道一）
冷流体流量到出口温度通道的增益K1
T10~G1
y T1o T1i T2i T1i
x1
G1c1 KF m
该通道的静态放大系数K1〈0Biblioteka 输入输出间呈过程控制 青海大学
4
传热设备的特性
研究静态特性的目的：
过程扰动分析：作为控制阀选型和控 制方案设计的基础
计算放大系数：作为系统分析和控制 器参数整定的参考
分析对象特性：作为控制阀特性选择 的依据
2020/7/13
过程控制 青海大学
5
传热设备的特性
传热设备工艺计算的基本方程式（一）
热量衡算式：热流体放出热量=冷流体 吸收热量+热损失
2020/7/13
过程控制 青海大学
23
加热炉的单回路控制
PC
TC
回油 燃料油
雾化蒸汽
PC
工艺介质 FC
2020/7/13
过程控制 青海大学
24
加热炉的串级控制（一）
过程设备设计(浙大)
过程设备设计
过程装备与控制工程教研室
第1章 1. 压力容器导言
1.1压力容器总体结构 1.2压力容器分类 1.3压力容器规范标准
1.1 压力容器总体结构
1.1.1 压力容器基本组成
外壳一般包括筒体、封头、密封装置、开孔 接管、支座和安全附件，其功能是提供能承 受一定温度和压力的密闭空间。
毒性程度对法兰的选用影响很大，主要体现在法兰的公 称压力等级上，介质毒性程度愈高，压力容器爆炸或泄 漏所造成的危害愈严重，对材料选用、制造、检验和管 理的要求愈高。
易燃性
可燃气体或蒸气与空气组成混合物，当混合物中可燃气体 含量满足完全燃烧条件时，则其燃烧反应最为剧烈。若其 含量减少或增加，火焰燃烧速度则会降低，而当浓度低于 或高于某一限度值时，就不再燃烧和爆炸。 可燃气体或蒸气与空气的混合物遇着明火能够发生爆炸 的浓度范围称爆炸浓度极限，爆炸极限一般用可燃气体或 蒸气在混合物中的体积百分比来表示。 爆炸下限小于10%，或爆炸上限和下限之差值大于等 于20%的介质，一般称为易燃介质。
按安全技术管理分类: 上面所述的几种分类方法仅仅考虑了压力容器的某个
设计参数或使用状况，还不能综合反映压力容器的危 险程度。
压力容器的危险程度还与介质危险性及其设计压力p和 全容积V的乘积有关，pV值愈大，则容器破裂时爆炸能 量愈大，危害性也愈大，对容器的设计、制造、检验、 使用和管理的要求愈高。
按容器在生产中的作用分类: 根据压力容器在生产工艺过程中的作用：
用于完成介质的物理、 化学反应。 用于完成介质的热量交换
反应压力容器(代号R) 换热压力容器(代号E)
分离压力容器（代号S)
传热设备的控制培训教案
传热设备的控制培训教案一、培训目标通过本次培训，学员将会掌握以下知识和技能：1.了解传热设备的基本工作原理2.熟悉传热设备的常见控制方法3.掌握传热设备的控制策略4.学会使用常见的传热设备控制工具和软件二、培训内容2.1 传热设备的基本工作原理传热设备是用来传递热量的设备，常见的传热设备包括换热器、蒸汽锅炉、加热炉等。
在本节中，我们将学习传热设备的基本工作原理，包括传热方式、传热系数等基本概念。
2.2 传热设备的常见控制方法在实际工程中，为了保证传热设备的安全运行和高效运行，常常需要对传热设备进行控制。
本节将介绍传热设备的常见控制方法，包括温度控制、压力控制、流量控制等。
2.3 传热设备的控制策略传热设备的控制策略是根据工艺要求和设备特点制定的。
本节将介绍传热设备的控制策略，包括开环控制、闭环控制、PID控制等。
2.4 传热设备的控制工具和软件为了更好地实现传热设备的控制，我们可以使用一些控制工具和软件。
本节将介绍常见的传热设备控制工具和软件，包括仪表、自动控制系统、模拟软件等。
三、培训方式本次培训将采用多种教学方法，包括讲解、案例分析、小组讨论等形式。
通过结合理论和实践，帮助学员更好地理解和掌握传热设备的控制知识和技能。
四、培训时间安排本次培训预计为期两天，具体时间安排如下：•第一天：上午 9:00-12:00，下午 1:00-5:00•第二天：上午 9:00-12:00，下午 1:00-4:00五、培训师资本次培训由以下专业人员担任讲师：•张三，传热设备工程师，有多年传热设备控制经验六、培训评估为了评估学员的培训效果，将采用以下方式进行培训评估：1.学员满意度调查2.培训结束后进行知识测试3.参观实际传热设备，并要求学员进行实际操作七、培训资料准备为了保证培训效果，将为学员提供以下培训资料：1.传热设备控制的教材和讲义2.相关实例和案例分析3.传热设备控制工具和软件的使用手册八、培训后续支持培训结束后，学员仍可以获得后续支持，包括咨询服务、培训资料的提供以及相关技术交流平台的介绍等。
传热设备的控制方案
4.2 传热设备的控制方案4.2.1 绪论传热过程在工业生产中应用极为广泛，有的是为了便于工艺介质达到生产工艺所规定的温度，以利于生产过程的顺利进行，有的则是为了避免生产过程中能量的浪费。
在实现传热过程的各种设备中，蒸汽加热的浪费最多。
目前，蒸汽加热换热器的控制仍采用传统的PID 控制，以加热蒸汽的流量作为调节手段，以被加热工艺介质的出口温度作为被控量构成控制系统[1]。
工业生产过程中，由于热量交换的设备称为传热设备。
传热过程中冷热流体进行热量交换时可以发生相变或不发生相变。
热量的传递可以是热传导、热辐射或热对流。
实际传热过程中通常是几种热量传递方式同时发生。
传热设备简况见表2-1。
表2-1 传热设备传热设备的特性应包括传热设备的静态特性和传热设备的动态特性。
静态特性设备输入和输出变量之间的关系；动态特性是动态变化过程中输入和输出之间的关系。
下面以换热器为例简单介绍一下传热设备的基本原理。
4.2.2 换热器简介（1）换热器静态特性的基本方程式①热量衡算式图2-1所示为换热器的基本原理。
图4。
2-1 换热器的基本原理由于换热器两侧没有发生相变，因此，可列出热量衡算式G2c2(θ2i-θ2o)=G1c1(θ1o-θ1i) (2-1) 式中，下标1表示冷流体参数，2表示在热流体参数。
②传热速率方程式换热器的传热速率方程式为 q=UA mΔθm (2-2)式中，Δθm是平均温度差，对单程、逆流换热器，应采用对数平均式，表示为(2-3) 但在大多数情况下，采用算术平均值已有足够精度，其误差小于5%。
算术平均温度差表示为(2-4)③换热器静态特性的基本方程式根据热量平衡关系，将式(2-4)代入式(2-2)，并与式(2-1)联立求解，得到换热器静态特性的基本方程式(2-5) 假设换热器的被控变量是冷流体的出口温度θ1o，操纵变量是载热体的流量G2，则式(2-5)可改写为(2-6)（2）换热器传热过程的动态特性在工业生产中，生产负荷常常是在一定范围内不断变化的，由此决定了传热设备的运行工况必须不断调节以与生产负荷变化相适应。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
15.03.2021
课件
32
精馏塔控制思考题
1、掌握简单精馏塔的控制问题与分解方法； 2、掌握精馏塔的静态特性； 3、了解精馏塔对象中操作变量对主要被控变量
的动态影响程度与速度； 4、针对塔顶、塔底产品质量不同的要求，掌握
基本控制系统的分析与设计方法； 5、了解精馏塔的复杂控制与先进控制方法。
15.03.2021
GL1
15.03.2021
课件
18
锅炉设备的工艺流程
汽 包
热空气 燃料
炉 膛
燃料嘴
负荷设备 调节阀
D
PM 减温器
过热蒸汽送 负荷设备
过热器
炉墙
省 煤
热空气 送往炉膛
器 空气预热器
给水
冷空气
烟气 (经引风机送往烟囱)
15.03.2021
课件
19
锅炉设备控制思考题
1、了解锅炉设备的控制问题与系统分解； 2、掌握汽包水位的对象特点与控制方案； 3、掌握锅炉设备燃料与空气逻辑变比值控制系
15.03.2021
课件
5
热交换过程的热量平衡方程
假设工艺介质与载热体均无相变，而且没有热损 失。即
被加热物料得到的热量/单位时间 = 载热体放出的热量/单位时间
q1c1G 1(T1oT1i) q2c2G 2(T2oT2i)
q1 q2
15.03.2021
课件
6
热交换过程的传热速率方程
qKF mTm
0.4
x1 = 2
严重非线性，若其它 0.3 0.2
x1 = 4
环节为线性，调节阀 0.1
需选用等百分数阀。
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
x2
15.03.2021
课件
9
换热器的控制问题
被控变量
(1) 被加热/冷却介质的出口温度（无相变）； (2) 加热/冷却所需的热量（有相变），如精馏塔底再 沸器的蒸发量。
15.03.2021
课件
13
加热炉的单回路控制
PC
TC
回油 燃料油
雾化蒸汽
PC
工艺介质 FC
15.03.2021
课件
14
加热炉的串级控制（一）
TC TC 燃料油
出料
TC
FC 进料
进料
燃料油
出料
15.03.2021
课件
15
加热炉的串级控制（二）
TC PC
进料 燃料油
出料
TC 进料
燃料油
出料
15.03.2021
课件
27
三冲量控制系统的简化连接
水
蒸
给
位
汽
水
C2
∑
C1
பைடு நூலகம்
C3
LC
水
蒸
给
位
汽
水
LC
C2
∑
C1
C3
15.03.2021
课件
28
锅炉蒸汽压力控制 和燃料与空气比值控制系统
燃料量
Q1 I4
FC LS
I1
燃料阀
蒸汽压力
PC
Ip
HS
空气量
含氧量
Q2
× I3
FC
I2
AC
K
稳态： I1= I2 = I3 = I4 = Ip Q1 = KQ2
空气阀 分析提降量过程？
15.03.2021
课件
29
练习题 1
对于下图所示的套管式换热器，假设 (1) 间壁的热容可忽略；(2) 工 艺介质为液相，属层流流动；(3) 加热蒸汽在套管内的温度可用集中 参数T1(t)来表示。设内套管的圆周长为A，工艺介质单位长度的流体 质量为 M2。试建立该换热器的动态数学模型。
s(T 2 s 1 )
T0
K2 K1
T2
对象为非最小相位（存在位于复平面右半平面的零
点）的条件为
T0
K2 K1
T2
0
15.03.2021
课件
24
汽包水位的单冲量控制
汽 包
省 煤 器
给 水
蒸汽 LC
15.03.2021
课件
25
汽包水位的双冲量控制
汽 包
省 煤 器
给 水
蒸汽 PF
LC ∑
PC
C1PC +C2PF+C0
控制变量
(1) 调载热体的流量；(2) 调节传热平均温差； (3) 调传热面积；(4) 将工艺介质分路，一路经换热， 另一路走旁路。
15.03.2021
课件
10
换热器的控制方案
蒸
汽
TC
氨 气
TC
LC
凝液
液 氨
15.03.2021
课件
11
换热器的控制方案(续)
蒸
汽
TC
载 热 体
TC 凝液
工艺 介质
课件
7
热交换过程的静态方程
q 1 c 1 G 1 ( T 1 o T 1 i) c 2 G 2 ( T 2 i T 2 o )
q K m ( T F 2 o T 1 i) 2 ( T 2 i T 1 o ) c 1 G 1 ( T 1 o T 1 i) K c 1 G m 1( F T 1 o T 1 i) (T 2 i T 1 i)1 2 1 c c 2 1 G G 1 2 (T 1 o T 1 i)
统的分析与设计方法； 4、了解锅炉设备过热蒸汽温度的控制问题与常
用的控制方法。
15.03.2021
课件
20
锅炉设备的控制问题
负 荷
给水量 减温水 燃料量 送风量 引风量
锅炉设备
水位 蒸汽温度 蒸汽压力 过剩空气 炉膛负压
系统分解：（1）锅炉汽包水位的控制； （2）锅炉燃烧系统的控制； （3）过热蒸汽系统的控制。
T1
蒸汽 G1 , l1
G2, c2, T2i
工艺介质
G2, c2, T2o
dz 冷凝水
z=0
z=L
15.03.2021
课件
30
练习题 2
对于下列蒸汽换热器，要求介质出口温度达到规定值。试分析下列 情况下应选择哪一种控制方案，并画出控制系统的结构图与方块图。 （1）工艺介质流量GF 比较稳定，但蒸汽压力PV 波动较大； （2）蒸汽压力PV 比较稳定，但工艺介质流量GF 波动较大； （3）介质流量GF 较稳定，但入口温度Ti 及蒸汽压力PV 波动较大。
课件
16
催化裂化加热炉的控制系统
去反应器
TC
PC
自分馏塔来 的回炼油
FC
原料油 FC
开关 PC
回油罐
PC 燃料油 去瓦斯罐
干气 ( 热裂解气 )
15.03.2021
课件
17
加热炉的安全联锁保护系统
进料
BS GL2
出料
TC
PC
LS
燃料
LS：低选器； BS：火焰检测器； GL1：燃料气流量 过低联锁装置； GL2：进料流量过 低联锁装置。
15.03.2021
课件
21
汽包水位的控制问题
被控变量：汽包水位，用H (s)表示 控制变量：汽包给水量，用G (s)表示 主要干扰：
蒸汽负荷（蒸汽流量），用D (s)表示
通道对象：
非自衡、非最小相位、非线性等特性
15.03.2021
课件
22
汽包水位的对象特性
干扰通道特性
D
控制通道特性
G
t
H
H2
H
H0
Ht
H1
H(s)K1 K2 D(s) s T2s1
t
H1 H
τ t
H(s) K0 es G(s) s
15.03.2021
课件
23
非最小相位特性
H(s)K1 K2 D(s) s T2s1
H (s)(K 2 K 1 T 2)s K 1 K 1 ( T 0 s 1 )
D (s) s(T 2 s 1 )
问题：若上述单回路控制方案仍未能满足工艺要求， 如何改进控制方案，以进一步提高控制质量？
15.03.2021
课件
12
加热炉的控制问题
被控变量：工艺介质的出口温度。 控制变量：燃料油或燃料气的流量。 主要干扰：
工艺介质的进料温度、流量、组分；燃料油/ 燃料气的压力、流量、成分（或热值）；燃 料油的雾化情况；空气充分情况；火嘴的阻 力，炉膛压力等。
课件
33
再见
前馈补偿原理：假设
调节阀为气关阀， C1=1，则调节器为正 作用，而C2应取负号， 具体数值可现场调整
或根据阀门特性计算 其初始值。
15.03.2021
课件
26
汽包水位的三冲量控制
蒸汽
水
蒸
给
位
汽
水
PF
汽
LC ∑
包
PC
LC PC
PF
∑
省 煤
FC
C1PC +C2PF+C0
器
FC
给水
15.03.2021
T1o T1i
1
T2i T1i K c1GFm1 121cc21G G12
15.03.2021
课件
8
热交换过程的静态特性分析
y T1o T1i T2i T1i
x1
G1c1 KF m
x2
G2c2 KF m
y1
y
1
x1
1 2
1
x1 x2