过程控制工程培训课件.pptx
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《过程控制》课件
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通过精确控制冶金过程中的各种参数，实现 高效、低耗、高质量的冶金生产。
详细描述
在冶金过程中，自动化控制系统通过对熔炼 、连铸、轧制等环节的温度、压力、流量、 成分等参数的监测和调节，实现高效、低耗 、高质量的生产。这有助于提高冶金产品的 质量和降低生产成本。
电力过程控制实例
总结词
通过自动化技术实现对电力生产过程的控制 ，确保电力供应的稳定和安全。
工业4.0与过程控制的融合发展
总结词
工业4.0强调的是数字化、智能化和互联化，与过程控制技术的融合将推动工业生产的进一步升级。
详细描述
工业4.0通过物联网、边缘计算等技术，实现设备间的互联互通和数据共享，为过程控制提供了更广阔的应用场 景。同时，工业4.0也促进了生产过程的自动化和智能化，提高了生产效率和产品质量。
工业网络与安全问题挑战
工业网络安全挑战
随着工业自动化和信息化的发展，工业控制系统越来 越多地通过网络进行数据交换和远程控制，这使得工 业控制系统面临网络安全威胁和攻击的挑战。
数据安全挑战
工业控制系统中的数据涉及到企业的核心机密和生产 安全，一旦泄露或被篡改，将给企业带来巨大的经济 损失和安全风险。
要点二
稳定性挑战
在某些情况下，控制系统可能受到外部干扰或内部参数变 化的影响，导致系统稳定性下降，甚至出现振荡或发散。
复杂过程与非线性系统挑战
复杂过程挑战
许多实际的过程控制系统具有非线性、时变、不确定性 和耦合等特性，这使得对系统的建模和战
非线性系统在控制过程中表现出复杂的动态行为，如跳 跃、分岔和混沌等，这使得传统的线性控制方法难以应 对。
化工过程控制实例
总结词
课件(生产过程控制培训)
3.2 FMEA的种类
SFMEA 系统 FME A DFMEA 产品 FMEA (设计 FMEA ) PFMEA 过程 FME A （制造/ 装配 FME A） AFMEA 应用 FME A SFMEA 服务 FMEA PFMEA 采购 FME A
3.3 名词定义
Failure : 失效、失败 、衰
一个良好的FMEA必须具备： u 确认已知及潜在失效模式 u 确认每一失效模式的后果和原因 u 根据风险优先指数（产品的严重度、频度及探测度） u 提供问题改正措施及跟踪。
3.4-2 FMEA的作用 1、预防 2、分析问题的指南 3、员工训练的工具
3.4-3 FMEA的应用 1、控制工具:包括设计控制和制程控制 2、风险分析工具 3、管理工具:优先改善选择和持续改善—积累经 验 4、确定产品和过程的关键特性 5、..
3.9 范表及填表说明
PFMEA （A~H说明）
•FMEA 编号（A） ： 输入数字列以便识别 FMEA文件。这用于文件 控制。 • 系统、子系统或零部件名称及编号（B）： 输入需要分析的系统、子 系统或零部件的名称及编号。 （见确定范围部分） • 设计责任（C） ：填入负有设计责任的 OEM、组织和部门或小组。 适当时，也输入供方名称。 • 车型年度/项目（D）： 填入将使用和/或受所分析设计影响的预期车 型年度/项目（如果知道的话） 。 关键日期（E） ：填入 PFMEA的初始日期，但不能超过预
FMEA模式
料
机
人
失效模式
环 法
失效后果
一般是指对 下工序或最 终顾客的影响
测量
一般是发生 在产品上
PFMEA 基本资料
制程／风险评定表：是分解每一制程站之每一个作业，了解每一 个作业可能带来之失效模式。 – 可收集以往之顾客抱怨、顾客退货、不合格、异常报告（内部 的/外部的）、检验报告等来做汇总。 – 以脑力激荡的方式由小组成员开会讨论。
工程项目过程控制.pptx
• 质量、环境、职业健康安全三大管理体系标准涵盖了现代企业管理最重要的 内容，是21世纪人类社会生产实现可持续发展的三大基石。
一、工程质量的形成过程
设计
设计
安装
过程
过程
Байду номын сангаас
调试
过程
采购过程
制造过程
二、影响工程质量的因素
1.人 3.材料 5.环境
2.机器 4.方法
对项目进行动态管理的方法——PDCA
• 基本原理是在项目实施的各阶段以及实施过程中发现实际 与计划产生偏差时，查找原因、采取纠正措施加以改进， 并检查措施效果的不断完善管理和技术方案、规章制度。 每一次的动态管理过程均包括4个阶段8个步骤。
• 计划(Plan)：对照原计划发现问题→原因调查→找出主要 原因→制定措施；
• 实施(Do)：按既定措施实施； • 检查(Check)：对制定措施实施效果进行检查、验证； • 处理(Action)：为总结经验形成新的制度（包括管理制度
和工艺操作制度）→未解决的遗留问题及发现的新问题转 入下一循环。
质量管理点
• 停工待检（Hold Point，H点）：指重要施工工 序节点、隐蔽工程、关键的试验验收点或不可重复 试验验收点。
• 现场见证（Witness Point，W点）：在现场对 施工过程中的某些过程进行监督检查。
• 文件见证（Record Point，R点）：查阅施工单 位提供的有关工程原材料、设备、分包合同、施工 组织设计、专项施工方案、施工过程中的检验、试 验记录等资料。
工程质量 (性能、寿命、安全、可靠性及经济性)和施工安全要 求，施工单位装备和技术能力是否适应设计要求等。
设计验证
验证——是“规定要求已得到满足的客观证据的认证和
一、工程质量的形成过程
设计
设计
安装
过程
过程
Байду номын сангаас
调试
过程
采购过程
制造过程
二、影响工程质量的因素
1.人 3.材料 5.环境
2.机器 4.方法
对项目进行动态管理的方法——PDCA
• 基本原理是在项目实施的各阶段以及实施过程中发现实际 与计划产生偏差时，查找原因、采取纠正措施加以改进， 并检查措施效果的不断完善管理和技术方案、规章制度。 每一次的动态管理过程均包括4个阶段8个步骤。
• 计划(Plan)：对照原计划发现问题→原因调查→找出主要 原因→制定措施；
• 实施(Do)：按既定措施实施； • 检查(Check)：对制定措施实施效果进行检查、验证； • 处理(Action)：为总结经验形成新的制度（包括管理制度
和工艺操作制度）→未解决的遗留问题及发现的新问题转 入下一循环。
质量管理点
• 停工待检（Hold Point，H点）：指重要施工工 序节点、隐蔽工程、关键的试验验收点或不可重复 试验验收点。
• 现场见证（Witness Point，W点）：在现场对 施工过程中的某些过程进行监督检查。
• 文件见证（Record Point，R点）：查阅施工单 位提供的有关工程原材料、设备、分包合同、施工 组织设计、专项施工方案、施工过程中的检验、试 验记录等资料。
工程质量 (性能、寿命、安全、可靠性及经济性)和施工安全要 求，施工单位装备和技术能力是否适应设计要求等。
设计验证
验证——是“规定要求已得到满足的客观证据的认证和
《过程控制工程》课件
详细描述
反馈控制原理基于负反馈机制，通过传感器检测系统输出，并将其与期望输出进行比较，产生一个误差信号。控 制器根据误差信号调整系统输入，以减小实际输出与期望输出之间的偏差。这种控制方式具有快速响应、抗干扰 能力强等优点。
前馈控制原理
总结词
前馈控制原理是一种开环控制系统，通过预先对扰动因素进行补偿，来减小其 对系统输出的影响。
执行器分为电动、气动和液压等类型，根据被控对象的特性选择合适的执行器， 以实现精确的控制效果。
传感器
传感器是过程控制系统中的测量元件，用于检测被控对象的 参数并将其转换为电信号或数字信号。
传感器的类型包括温度传感器、压力传感器、流量传感器等 ，它们的选择直接影响系统的测量精度和控制效果。
过程单元
系统仿真
总结词
系统仿真是在计算机上模拟实际生产过 程，用于评估和比较不同控制策略的效 果。
VS
详细描述
系统仿真通过模拟生产过程中各个工艺变 量的变化，可以预测系统在不同控制策略 下的行为。通过比较不同控制策略的效果 ，可以找到最优的控制方案。系统仿真还 可以用于培训操作人员，提高其对系统的 理解和操作能力。
02
过程控制系统的基本组 成
控制器
控制器是过程控制系统的核心，用于 接收来自传感器的输入信号，并根据 设定值与实际值的偏差产生控制输出 。
控制器的类型包括比例控制器、积分 控制器和微分控制器等，它们通过不 同的控制算法来调整执行器的输出， 以实现系统的稳定和优化。
执行器
执行器是过程控制系统的执行机构，根据控制器的输出信号来调节被控对象的参 数。
详细描述
集成化控制系统将生产过程中的各种设备和系统进行集成，实现数据共享、信息交互和协同工作，提高生产过程 的整体协调性和效率。同时，集成化控制系统还有助于降低能源消耗和减少环境污染，促进可持续发展。
反馈控制原理基于负反馈机制，通过传感器检测系统输出，并将其与期望输出进行比较，产生一个误差信号。控 制器根据误差信号调整系统输入，以减小实际输出与期望输出之间的偏差。这种控制方式具有快速响应、抗干扰 能力强等优点。
前馈控制原理
总结词
前馈控制原理是一种开环控制系统，通过预先对扰动因素进行补偿，来减小其 对系统输出的影响。
执行器分为电动、气动和液压等类型，根据被控对象的特性选择合适的执行器， 以实现精确的控制效果。
传感器
传感器是过程控制系统中的测量元件，用于检测被控对象的 参数并将其转换为电信号或数字信号。
传感器的类型包括温度传感器、压力传感器、流量传感器等 ，它们的选择直接影响系统的测量精度和控制效果。
过程单元
系统仿真
总结词
系统仿真是在计算机上模拟实际生产过 程，用于评估和比较不同控制策略的效 果。
VS
详细描述
系统仿真通过模拟生产过程中各个工艺变 量的变化，可以预测系统在不同控制策略 下的行为。通过比较不同控制策略的效果 ，可以找到最优的控制方案。系统仿真还 可以用于培训操作人员，提高其对系统的 理解和操作能力。
02
过程控制系统的基本组 成
控制器
控制器是过程控制系统的核心，用于 接收来自传感器的输入信号，并根据 设定值与实际值的偏差产生控制输出 。
控制器的类型包括比例控制器、积分 控制器和微分控制器等，它们通过不 同的控制算法来调整执行器的输出， 以实现系统的稳定和优化。
执行器
执行器是过程控制系统的执行机构，根据控制器的输出信号来调节被控对象的参 数。
详细描述
集成化控制系统将生产过程中的各种设备和系统进行集成，实现数据共享、信息交互和协同工作，提高生产过程 的整体协调性和效率。同时，集成化控制系统还有助于降低能源消耗和减少环境污染，促进可持续发展。
《过程控制》PPT课件
小结
一、基本控制算法分析 二、比例控制算法 三、比例积分控制算法 四、比例积分微分算法
谢谢 ！
第十一讲 PID控制器的选取
• 主要内容
一、控制器的选型 二、控制器正反作用的选择
一、控制器的选型
DVs
ysp + _
干扰通道
控制器
u(t)
MV 控制阀
+ 控制通道 +
y(t)
被控过程
传感变送器
ym(t)
100
75
% CO
50
25
25% PB 50% PB 100% PB 200% PB
PB 100%Kc
0 0
25 50 75 100 % TO
可见，小的比例度对应于大的控制器增益， 而大的比例度对应于小的控制器增益。
理想比例控制器的输出特性如左图所示，对于 控制器的输出没有物理限制。但在实际的控制器是 具有物理限制的，当输出达到上限或者下限，控制 阀就饱和了，如图所示。
MV
+ 被控过程 +
y(t)
u(t)
ym(t) 传感变送器
u(t)Kce(t)u0,
e(t)ysp(t)ym(t)
KC 被称为控制器增益，通常无量纲，偏置u0是控制 器的稳态输出，反映了比例控制的工作点。
在很多工业控制器中都没有控制器增益设定，而是 采用比例度来进行设定。
• 定义：比例度是指
使控制器输出全范 围变化所对应的控 制误差的比例。
TO of Liquid Level Kc = 0.5 Kc = 1.0 Kc = 2.0
Kc = 4.0
10
20
30
40
50
Time, min
过程控制工程ppt课件-PPT文档资料55页PPT
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
过程控制工程ppt课件-PPT文档资料
•
6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
•
7、心急吃不了热汤圆。
•8、你可以很有个性，但源自些时候请收 敛。•9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
•
10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
生产过程控制培训课件
第三节 生产进度控制
❖ 步骤
▪ 绘制产品生产周期控制图
第三节 生产进度控制
❖ 步骤
▪ 绘制计划交货期控制图（也称目标曲线图）
第三节 生产进度控制
❖ 步骤
▪ 绘制任务完成情况检查图（也称生产检查图）
第三节 生产进度控制
2.图表控制法 坐标图控制法
第三节 生产进度控制
2.图表控制法
第三节 生产进度控制
┣━━━╋━━╋━━╋━━╋━━╋━━╋━━╋━━ 产┃累 计 ┃ 10 ┃ 30 ┃ 90 ┃110 ┃130 ┃170 ┃190 ━┻━━━╋━━╋━━╋━━╋━━╋━━╋━━╋━━
结 存 ┃150 ┃170 ┃150 ┃150 ┃150 ┃110 ┃130 ━━━━━┻━━┻━━┻━━┻━━┻━━┻━━┻━━
出产量（出产期） 投入量（投入期） 完工进度（完工的工作量或工序道数） 各个单位完成的工作任务 生产工人和设备的利用率
第五节 生产作业核算
二、过程: 汇总
原始凭证－－－－－台帐或图表 三、要求: 经常、系统、及时、准确和简便易行。
原始凭证: 产量报告表 个人生产记录 加工路线单 单工序工票 领料单 入库单 废品通知单 废品回用单
要正确、及时地进行记帐核对 注意妥善处理零件的报废、代用、补发和回用, 合
理地存放和保管在制品、半成品, 充分发挥库房 的作用, 做好在制品和半成品的清点、盘点工作
第五节 生产作业核算
一、生产作业核算的基本概念 生产作业核算是生产作业控制工作的重
要内容, 它及时地反映作业计划的实际执行情 况, 是进行作业控制的必要依据。
第三节 生产进度控制
三、准时制控制法
日本丰田公司开发的准时制生产控制方式, 采用“倒 过来”的形式, 从生产物流的相反方向来组织生产, 即后道 工序在必要的时刻到前道工序去领取必要数量的必要零 部件（或物料）, 接着前道工序只生产被领取走的那部分 零部件（在数量和种类上相同）。事实上, 这种“倒过来” 的生产组织方式是从生产过程的最终点做起的。生产计 划只下达到总装配线, 指示“何时生产多少数量的何种产 品”。总装配线则根据生产指令的计划需要, 分别向前方 工序领取装配所必需的零部件, 并要求“需要什么取什么, 何时需要何时取, 需要多少取多少”。前方各工序只生产 被领取走的那部分零部件。这种方式逆着生产流程, 一步 一步地上溯到原材料供应部门。
工程项目全过程管理与控制培训ppt
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2023-12-24
工程项目全过程管理与控制培训
工程项目概述工程项目全过程管理工程项目成本控制工程项目质量控制工程项目进度控制工程项目风险管理工程项目管理案例分析
工程项目概述
工程项目是一种复杂的、系统性的经济活动，涉及多个领域和多个利益相关者，旨在实现特定的目标或完成特定的任务。
过程控制系统及工程课件(PPT 45张)
减温器 减温器
d/dt T2C 减温水 T1C
T 1 1 0 1 T Gc Gc 1 1 i 1 1 1 1 1 K F 2 Gc 2 2 T 1 1 0 T Gc Gc 1 2i 1 1 1 1 1 K F 2 G 2c 2
16.2
换热器的特性
T1o --G2 ： T1o --G1 ：
16.3.2 蒸汽加热器的控制
② 控制冷凝液排量 热载体的出口控制，通过改变F控制 控制阀控制液体，口径可以小些，液体 控制平稳， 缺点：滞后 蒸汽G2
G1 TC FC 凝液
图16-14 前馈-反馈控制系统
16.3.3 冷凝冷却器的控制
热载体为液态冷却剂，通过在换热器内蒸发，带走介质热量
① 控制载热体流量
U
GmF
GPD
I0
GC1
IF
IC ∑
I
I’F
GC2
GP2
GPC
I0
L
GmF
Gm
16.4.2 锅炉汽包水位的控制
① 加法器系数C 根据给水流量变化W=蒸汽流量变化 （前馈补偿）
C
D m ax
W m ax
对于I0，正常负荷时 I0与IC抵消
CI F IF
16.4.2 锅炉汽包水位的控制
q=KFΔ T
T T 1 1 0 1 i T T Gc 1 Gc 2i 1 i 1 1 1 1 1 K F 2 Gc 2 2
单程、逆流管式换热器静态特性基本表达式
16.2
换热器的特性
热交换过程的传热速率方程
qK F T m m
K 为传热系数；Fm 为传热面积； ΔTm 为传热壁两侧流体的平均温差.
d/dt T2C 减温水 T1C
T 1 1 0 1 T Gc Gc 1 1 i 1 1 1 1 1 K F 2 Gc 2 2 T 1 1 0 T Gc Gc 1 2i 1 1 1 1 1 K F 2 G 2c 2
16.2
换热器的特性
T1o --G2 ： T1o --G1 ：
16.3.2 蒸汽加热器的控制
② 控制冷凝液排量 热载体的出口控制，通过改变F控制 控制阀控制液体，口径可以小些，液体 控制平稳， 缺点：滞后 蒸汽G2
G1 TC FC 凝液
图16-14 前馈-反馈控制系统
16.3.3 冷凝冷却器的控制
热载体为液态冷却剂，通过在换热器内蒸发，带走介质热量
① 控制载热体流量
U
GmF
GPD
I0
GC1
IF
IC ∑
I
I’F
GC2
GP2
GPC
I0
L
GmF
Gm
16.4.2 锅炉汽包水位的控制
① 加法器系数C 根据给水流量变化W=蒸汽流量变化 （前馈补偿）
C
D m ax
W m ax
对于I0，正常负荷时 I0与IC抵消
CI F IF
16.4.2 锅炉汽包水位的控制
q=KFΔ T
T T 1 1 0 1 i T T Gc 1 Gc 2i 1 i 1 1 1 1 1 K F 2 Gc 2 2
单程、逆流管式换热器静态特性基本表达式
16.2
换热器的特性
热交换过程的传热速率方程
qK F T m m
K 为传热系数；Fm 为传热面积； ΔTm 为传热壁两侧流体的平均温差.
过程控制工程.ppt
增量算法：
U(k)-U(k-1)=Kc(e(k)-e(k-1))+Ki e(k)+Kd(e(k)-2e(k-1)+e(k-2))
3.P、I、D、及控制周期的选择
三、常用的复杂控制系统 1.串级控制系统
两个控制器串接，一个控制器作为 下个控制器的设定值的系统。 如浓 度定测 量量(用 于—前 馈流) 量系统
定量设定
流量设定值 大闭环算法
PID控 制
流量调节过程
分 测 量 (用 于 解 耦 )
流量测量 定量测量
适用对象： 调节对象滞后时间太长，单回路效果
差，同时又存在中间变量。
优点： 1.迅速克服进入付回路的扰动。 2.改善主控制器的对象特性。 3.控制更精确。 4.控制方式灵活，主控制器可切除
2.前馈控制系统 一般系统-----闭环控制-----偏差-----调节 前馈系统---开环系统----补偿
过程控制对过程工业 带来十分明显的效益， 如在保证质量、提高 质量、降低消耗、安 全运行、改善劳动条 件，提高管理水平。
监控系统
控制装置
执行器
检测变量
生产过程
二、简单控制系统
1。控制对象
设定值
控制算法 Gc(s)
执行器 Gv(s)
对象通道 Gp(s)
测量通道 H(S)
2。控制指标
稳定性、快速性、准确性
常常使用的双阀控制： 如：室内温度控制系统
流浆箱控制系统 热泵控制系统
4.解耦控制
测量反馈
PID PID
G11 G12 G21 G22 测量反馈
PID
D11
D12
D21
PID
D22
测量反馈 G11 G12 G21 G22
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●场合： 常用，但排量小于正常排量的30%时要调整
教学进程
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
电动机
(a)流量特性 Q
管路总压力阻力 HL=hp+hL+hf+hv 系统稳定工作： H = HL 因此，可以通过hv或其他手段改变H压力（流量）
教学进程
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。
极限线方程 几种常见的操作线方程
p2/p1
Q2
p2 a b Q12
p1
T1
p2 p1
a0
a1Q1
a2Q12
H 多变 Q12
p2 a b K 2 • p1
p1
r p1
教学进程
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。
■ 性能 流量Q 140~1800m3/h 扬程H 9~125m 进口直径 150~600mm
教学进程
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 n1
a
排出量Q 另外，管路系统的压力也对泵的特性有影响
教学进程
15.2.1 离心泵的控制
管路阻力： （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 （3）管路的摩擦损失hf （4）控制阀两端的节流损失hv
p1
r bK 2
( p2
ap1 )
P2 +
p2-ap1
∑
×
p1
r/bk2
Δpl
r（p2-ap1）/bk2 FC
教学进程
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
p1 r
不同形式的变换，组成防喘振控制系统。 p2 ap1 bK 2
p2 + ∑
p1 –
FC
r/bK2
Δpl
p2-ap1
÷
教学进程
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 ↓ Q↑ P2/P1↑
T点左恻，不稳定工作区
P2/P1 ↓
T点对应的流量——极限流量
Q↓ P2/P1↓
喘振区
教学进程
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
n3 n2 n1
Qp1 Qp2 Qp3 Q
产生喘振的直接原因是负荷的下降
教学进程
15.3.1 喘振现象及原因
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
H
n1 n2 n3
压 头
排出量 Q
教学进程
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
教学进程
15.2.3 压缩机的控制方案
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： P273
●缺点： 需要保证运行的安全 性，如“喘振”、功率 大、转速快
教学进程
15.2.3 压பைடு நூலகம்机的控制方案
主要自控系统： （1）气量控制：与离心泵相似 （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
教学进程
15.3 离心式压缩机的防喘振控制
过程控制工程
Process Control Engineering
第15章 流体输送设备的控制 第16章 传热设备的控制
第 11 课 北京化工大学 信息科学与技术学院自动化系 宿翀
第15章
流体输送设备的控制
15.1 概述 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
教学进程
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，
压缩机 FC
排出 循环
教学进程
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
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
教学进程
15.3.1 喘振现象及原因
（2） 管路阻力的变化
p2/p1
阻力
Q
教学进程
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
HL1 C1
HL2 C2 HL3
FC
H C3
Q (a)流量特性
(b)控制方案
教学进程
15.2.1 离心泵的控制
“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： 调节方便 ●缺点： 机械效率低（消耗在阀上）
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
教学进程
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：
H R1n2 R2Q2
(b)控制方案
教学进程
15.2.1 离心泵的控制
●优点： 机械效率高，节能 ●缺点： 调速设备费用高
●场合： 多用于大功率的离 心泵
教学进程
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： 有一定应用
教学进程
15.2.2 容积式泵的控制方案
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，气量忽多忽少，发生强烈振荡——“气 喘”声音，严重破坏机器设备。
教学进程
15.3.1 喘振现象及原因
p2/pl
T M
p2/pl～Q M1
QM 喘振产生的原因：
Q 图15.8 离心式压缩机工作曲线
T点右恻，稳定工作区
教学进程
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
电动机
(a)流量特性 Q
管路总压力阻力 HL=hp+hL+hf+hv 系统稳定工作： H = HL 因此，可以通过hv或其他手段改变H压力（流量）
教学进程
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。
极限线方程 几种常见的操作线方程
p2/p1
Q2
p2 a b Q12
p1
T1
p2 p1
a0
a1Q1
a2Q12
H 多变 Q12
p2 a b K 2 • p1
p1
r p1
教学进程
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。
■ 性能 流量Q 140~1800m3/h 扬程H 9~125m 进口直径 150~600mm
教学进程
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 n1
a
排出量Q 另外，管路系统的压力也对泵的特性有影响
教学进程
15.2.1 离心泵的控制
管路阻力： （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 （3）管路的摩擦损失hf （4）控制阀两端的节流损失hv
p1
r bK 2
( p2
ap1 )
P2 +
p2-ap1
∑
×
p1
r/bk2
Δpl
r（p2-ap1）/bk2 FC
教学进程
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
p1 r
不同形式的变换，组成防喘振控制系统。 p2 ap1 bK 2
p2 + ∑
p1 –
FC
r/bK2
Δpl
p2-ap1
÷
教学进程
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 ↓ Q↑ P2/P1↑
T点左恻，不稳定工作区
P2/P1 ↓
T点对应的流量——极限流量
Q↓ P2/P1↓
喘振区
教学进程
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
n3 n2 n1
Qp1 Qp2 Qp3 Q
产生喘振的直接原因是负荷的下降
教学进程
15.3.1 喘振现象及原因
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
H
n1 n2 n3
压 头
排出量 Q
教学进程
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
教学进程
15.2.3 压缩机的控制方案
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： P273
●缺点： 需要保证运行的安全 性，如“喘振”、功率 大、转速快
教学进程
15.2.3 压பைடு நூலகம்机的控制方案
主要自控系统： （1）气量控制：与离心泵相似 （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
教学进程
15.3 离心式压缩机的防喘振控制
过程控制工程
Process Control Engineering
第15章 流体输送设备的控制 第16章 传热设备的控制
第 11 课 北京化工大学 信息科学与技术学院自动化系 宿翀
第15章
流体输送设备的控制
15.1 概述 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
教学进程
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，
压缩机 FC
排出 循环
教学进程
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
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
教学进程
15.3.1 喘振现象及原因
（2） 管路阻力的变化
p2/p1
阻力
Q
教学进程
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
HL1 C1
HL2 C2 HL3
FC
H C3
Q (a)流量特性
(b)控制方案
教学进程
15.2.1 离心泵的控制
“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： 调节方便 ●缺点： 机械效率低（消耗在阀上）
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
教学进程
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：
H R1n2 R2Q2
(b)控制方案
教学进程
15.2.1 离心泵的控制
●优点： 机械效率高，节能 ●缺点： 调速设备费用高
●场合： 多用于大功率的离 心泵
教学进程
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： 有一定应用
教学进程
15.2.2 容积式泵的控制方案
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，气量忽多忽少，发生强烈振荡——“气 喘”声音，严重破坏机器设备。
教学进程
15.3.1 喘振现象及原因
p2/pl
T M
p2/pl～Q M1
QM 喘振产生的原因：
Q 图15.8 离心式压缩机工作曲线
T点右恻，稳定工作区