浙大工业过程控制14流体输送设备控制

FC
问题：
若流量测量在出 口处，如何推导 得到防喘振安全 操作线？
2020/6/16
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15
防喘振控制系统实例
气 压 机
蒸汽 透平
P2, m
PC
P1, m Pd
P2
U1
P2
U2 P1
U3
m P2 -- ma P1
U4
GC
Pd
P1
2020/6/16
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分析 该系统包括两个 控制回路： （1）采用调速 方法控制气压机 的入口压力； （2）采用可变 极限流量法的气 压机变防喘振控 制系统。
FC
循 环
择，与防积分饱
和方法？
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.
2020/6/16
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14
可变极限防喘振控制系统
吸入
压缩机
排出
循
P1 ∑ P2
环
P2 --aP1
×
m
P1 d
m ( P2 -- aP1 )
P2 1 P1d a P1 m P1
相对应的防喘振曲线表达式。
2020/6/16
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换热设备控制自学思考题
1、针对逆流单程列管式换热器，当两侧液体均 无相变时，试推导得到工艺介质出口温度与 输入条件之间的静态关系；
2、了解夹套式（集中参数系统）与套管式换热 器（分布参数系统）的动态模型建立方法；
流体输送设备的控制
戴连奎 浙江大学智能系统与决策研究所
2020/6/16
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1
流体输送设备控制 自学思考题
对于离心式流体输送设备（泵、压缩机）， 如何实现流量控制？
对于容积式泵设备，如何实现流量控制？ 对于离心式压缩机，说明喘振现象与产生
原因； 掌握常用的防喘振方法与相应的控制系统；
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其气量或出口压力的控 制系统与离心泵相近， 可用直接节流法、旁路 回流法与变频调速等。
P2 /P1
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流体输送设备的喘振现象
3
3
2
2
1
1
QA
H
OT P
III II
N
I
M H -- Q
QA QO
QN QM Q
(1) 泵刚启动时，液 位为1-1，对应管路 特性为I，工作点为 QM，QA>QM.
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练习题 1
对于下图所示的离心泵系统，其管路网络有两个分支。 请设计一个控制系统以稳定每个支路的流量，并考虑如 何消除或减弱两分支之间的耦合问题。
Ph P3
V3
P1 F1
V1
P2 F2
V2
2020/6/16
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练习题 2
在可变极限流量防喘振控制中，如果压缩机入口管线上 不允许测量流量，只能在出口处测量，并假设用孔板进 行测量，试推导得到该情况下与
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。
H
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4
采用直接节流法的流量控制系统
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。
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7
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。
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离心式压缩机的特性曲线
Biblioteka Baidu3.0
n3
2.0 喘振区
n2 n1
1.0
50
100
Q,%
P2 /P1 为压缩机出口压力 与进口压力（均为绝压） 之比，或称压缩比； n 为压缩机的转速； Q 为压缩机出口流量。
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12
采用差压计测流量时的 安全操作线
P2 K Q12 a
P1
T1
Q1
P1d
1
1
P1M zRT1
P2 1 P1d a
P1d m(P2 P1)
P1 m P1
M
m K 2 2zR
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13
固定极限防喘振控制系统
压缩机
问题：
吸入
排出
调节阀选型，控
制器作用方向选
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5
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。
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6
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。
2020/6/16
3、掌握换热器的控制问题与常用的控制方案； 4、掌握加热炉出口温度的控制问题与串级控制
方案；
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(2) 工作点的变化过 程： QM → QN → QO → QP → QN → QO →...
2020/6/16
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P2 /P1 喘振极限线 安全操作线
防喘振操作线方程
3.0
P2 K Q12 a
n3
P1
T1
2.0
n2
n1
1.0
Q2
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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2
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；
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。
2020/6/16
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3
离心泵的特性