第八章化工过程控制方案

•图8-1 改变泵出口阻力 调流量
•图8-2 泵的流量特性曲线 与管路特性曲线
•注意
• 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（特殊情况除外）。
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第八章化工过程控制方案
第一节 流体输送设备的自动控制
•2.控制泵的转速
•图8-3 改变泵的转速 调流量
• 图8-3中曲线1、2、3表示 转速分别为n1、n2、n3时的流 量特性，且有n1＞n2＞n3。
•往复泵提供的理论流量可按下式计算
•n－每分钟的往复次数 •F－气缸面积
•S－活塞冲程
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•（8-1）
第八章化工过程控制方案
第一节 流体输送设备的自动控制
•1. 改 变 原 动 机 的 转 速
• 该方案适用于以蒸汽 机或汽轮机作原动机的场 合，此时，可借助于改变 蒸汽流量的方法方便地控 制转速。
•图8-5 改变转速的方案
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第八章化工过程控制方案
第二节 传热设备的自动控制
•2.控制载热体旁路
•图8-14 用载热体旁路 控制温度
• 采用三通控制阀来改变进入换热 器的载流体流量与旁路流量的比例， 可以改变进入换热器的载热体流量， 还可以保证载热体总流量不受影响。
• 旁路的流量一般不用直通阀来直 接进行控制，因为在换热器内部流体 阻力小的时候，控制阀前后压降很小， 这样就使控制阀的口径要选得很大， 而且阀的流量特性易发生畸变。
• 为了解决这个问题，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。
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第八章化工过程控制方案
第一节 流体输送设备的自动控制
•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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第八章化工过程控制方案
第一节 流体输送设备的自动控制
•图8-8 来自百度文库程控制方案
•图8-9 分程阀的特性
•出口流量控制器控制吸入阀和旁路阀
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第八章化工过程控制方案
第一节 流体输送设备的自动控制
•2.控制旁路流量
•图8-10 控制压缩机旁路方案
• 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。
• 该方案从能量消耗的角度来 衡量最为经济，机械效率较高， 但调速机构一般较复杂，所以 多用在蒸汽透平驱动离心泵的 场合，此时仅需控制蒸汽量即 可控制转速。
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第八章化工过程控制方案
第一节 流体输送设备的自动控制
•3. 控 制 泵 的 出 口 旁 路
• 将泵的部分排出量重新送回到吸 入管路，用改变旁路阀开启度的方 法来控制泵的实际排出量。
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第八章化工过程控制方案
第二节 传热设备的自动控制
•传热过程中传热的速率可按下式计算
•整理后，得 •移项后改写为
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第八章化工过程控制方案
第二节 传热设备的自动控制
• 如果载热体本身压力 不稳定，可另设稳压系统， 或者采用以温度为主变量、 流量为副变量的串级控制 系统。
•图8-13 换热器串级控制系统
第八章化工过程控制方 案
2020/12/12
第八章化工过程控制方案
内容提要
n 流体输送设备的自动控制
n 离心泵的自动控制方案 n 往复泵的自动控制方案 n 压气机的自动控制方案
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
n 精馏塔的自动控制
n 精馏塔的干扰因素及对自动控制的要求
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第八章化工过程控制方案
内容提要
n 精馏塔的控制方案
n 化学反应器的自动控制
n 化学反应器的控制要求 n 釜式反应器的温度自动控制 n 固定床反应器的自动控制 n 流化床反应器的自动控制
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第八章化工过程控制方案
第一节 流体输送设备的自动控制
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第八章化工过程控制方案
第二节 传热设备的自动控制
一、两侧均无相变化的换热器控制方案
•1. 控 制 载 热 体 的 流 量
• 图 8-12 表 示 利 用 控 制 载 热 体流量来稳定被加热介质出口 温度的控制方案。采用传热基 本方程式的工作原理。
•若不考虑传热过程中的热损 失
•图8-12 改变载热体 流量控制温度
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第八章化工过程控制方案
第一节 流体输送设备的自动控制
•2.控制泵的出口旁路
• 该方案由于高 压流体的部分能 量要白白消耗在 旁路上，故经济 性较差。
•图8-6 改变旁路流量
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第八章化工过程控制方案
第一节 流体输送设备的自动控制
•3.改变冲程 s
• 计量泵常用改变冲 程s来进行流量控制。 冲程s的调整可在停泵 时进行，也有可在运转 状态下进行的。
•图8-7 往复泵的 特性曲线
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第八章化工过程控制方案
第一节 流体输送设备的自动控制
n 三、压气机的自动控制方案
•压力机的分类
➢ 其作用原理不同可分为离心式和往复式两大类； ➢ 按进、出口压力高低的差别，可分为真空泵、鼓 风机、压缩机等类型。
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第一节 流体输送设备的自动控制
一、离心泵的自动控制方案
• 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。
•离心泵的流量控制大体的三种方法
•1. 控制泵的出口阀门开 度
• 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。
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第八章化工过程控制方案
第一节 流体输送设备的自动控制
•图8-4 改变旁路阀调 流量
• 控制阀装在旁路上，压差大，流 量小，因此控制阀的尺寸较小。
• 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。
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第八章化工过程控制方案
第一节 流体输送设备的自动控制
二、往复泵的自动控制方案
• 往复泵多用于流量较小、压头要求较高的场合，它 是利用活塞在汽缸中往复滑行来输送流体的。
•1.直接控制流量
• 对于低压的离心式鼓风机，一般可在其出口直 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。 • 为了减少阻力损失，对大型压缩机，往往不用 控制吸入阀的方法，而用调整导向叶片角度的方法。