电脱盐控制系统设计1.doc

目录第1章电脱盐控制系统工程实例11.1电脱盐的工程背景及说明11.2CAD流程图3第2章标准节流装置设计及计算程序设计42.1概述42.2节流装置设计与计算4第3章调节阀选型及计算53.1调节阀选型53.2调节阀的口径计算5第4章课程设计心得7参考文献8附录9第1章 电脱盐控制系统工程实例1.1 电脱盐的工程背景及说明1. 电脱盐的意义作为原油加工过程的第一道工序,电脱盐装置的主要作用是从原油中脱除盐、水和其他杂质。原油中的无机盐类主要是氯化物,其中氯化钠占75%,氯化钙占10%,氯化镁占15%,氯化物会造成设备管线腐蚀及结垢,严重威胁后续加工装置的长周期安全运行。随着重油催化裂化技术和临氢加工工艺的开发和应用,电脱盐技术不仅仅是一种单纯的防腐手段,已成为降低能耗,减轻设备结垢和腐蚀,防止催化剂中毒,脱除原油中碱金属和重金属以及改善产品质量的重要工艺过程,并直接关系到炼油厂的经济效益。2. 电脱盐过程说明净化水的流量控制：流量控制器控制阀净化水流量测量变送流量流量设定值 采用反馈控制，净化水的流量作为反馈值返回，与设定值相比较，当存在偏差时，会自动调节阀的开度，使输出值与设定值相一致。系统方框图如图1-1所示：图1-1 流量控制系统方框图 控制阀采用气开阀，因为当气源信号断了后，应停止继续注入净化水，否则液位持续上升，会发生危险，则由此推出KV0。 受控对象KP0 测量变送KM0所以 Ko0 因为 KoKC0 所以 KC0 流量控制器为反作用 分析：当净化水流量上升时，通过流量控制器的反作用，使输出下降，由于是气开阀，则阀的开度也随之下降，使净化水流量减小，达到流量控制的目的。脱盐罐的液位控制：设定值液位流量液位控制器流量控制器控制阀脱前原油脱后原油流量测量变送液位测量变送 采用串级控制方案，脱盐罐的液位控制器与流量控制器相串联，液位控制器的输出作为流量控制器的设定值，两个控制器各有独立的测量输入，只有一个控制器的给定由外部设定。系统方框图如图1-2所示。图1-2 液位控制系统方框图 其中控制阀采用气开阀，因为当气源信号断了后，应停止向脱盐罐内继续注入原油，否则液位持续上升，会发生危险，则由此推出KV20 副回路中：因为KV20 ,KP20 ,KM20 可得KO20 因为KO2KC20 所以 KC20 反作用，即流量控制器反作用。 主回路中：因为KO2KC20，KP10，KM10 可得KO10 因为KO1KC10 所以KC10 正作用，即液位控制器反作用。 其中正反作用都是将测量值作为控制器的输入。 分析：如果脱后原油液位升高，则通过液位控制器的反作用，输出下降，即流量控制器的设定值下降，偏差为设定值减去测量值，设定值不变，则相当于测量值上升，则通过液位控制器的反作用，使输出下降，通过气开阀后，阀的开度减小，是原油流量下降，达到了控制液位的目的。1.2 CAD流程图根据装置加工原油含盐量的高低以及对脱后原油含盐量的要求，电脱盐工艺科采用一级脱盐、二级脱盐、甚至少数炼油企业还采用三级脱盐。但就目前而言，采用二级脱盐的企业居多。电脱盐工艺流程图如图1-1所示。净化水罐一级电脱盐罐二级电脱盐罐破乳剂净化水原油二级注水脱后原油LIC2307PDIC2300FI2312FCFC2309LC2307LC2307PC2300PC图1-1 电脱盐工艺流程图第2章 标准节流装置设计及计算程序设计2.1 概述节流装置是在充满管道的流体流经管道内的一种流装置，流束将在节流处形成局部收缩，从而使流速增加，静压力降低，于是在节流件前后产生了静压力差（或称节流式流量计）。节流式流量计是一种典型的差压式流量计是目前工业生产中用来测量气体、液体和蒸气流量的最常用的一种流量仪表据调查统计，在炼钢厂、炼油厂等工业生产系统中所使用的流量计有(7080)左右是节流式流量计在整个工业生产领域中，节流式流量计也占流量仪表总数的一半以上。 不少国家对节流装置做了很多研究工作经过多年的校订出版了适合于孔板、喷嘴和文丘里管的国际标准ISO 5167我国也于1981年出版了流量测量节流装置的国家标准GB2624，对角接取压、法兰取压的标准孔板和角接取压标准喷嘴做了具体规定使用标准节流装置时，流体的性质和状态必须满足下列条件：流体必须充满管道和节流装置，并连续地流经管道。流体必须是牛顿流体，即在物理上和热力学上是均匀的、单相的，或者可以认为是单相的，包括混合气体，溶液和分散性粒子小于0.1 m的胶体在气体中有不大于2(质量成分)均匀分散的固体微粒，或液体中有不大于5(体积成分)均匀分散的气泡，也可认为是单相流体但其密度应取平均密度。流体流经节流件时不发生相交。流体流量不随时间变化或变化非常缓慢。流体在流经节流件以前，流束是平行于管道轴线的无旋流。标准节流装置不适用于动流和临界流的流量测量。2.2 节流装置设计与计算标准节流装置设计计算原始数据:工作介质：软化水 取压方式：法兰取压孔板操作温度：143 工况密度：926.012Kg/m3工作压力：0.7MPa 工况粘度：19910-6 Pa.S管道内径：80mm 最大流量：30000kg/h管道材质：20#钢 节流件材质：1CR18NI9TI由已知可得辅助计算(见附录1)第3章 调节阀选型及计算3.1 调节阀选型调节阀又称控制阀，是执行器的主要类型，通过接受调节控制单元的输出控制信号，借助动力操作去改变流体流量。调节阀一般由执行机构和阀门组成。如果按其所配执行机构使用的动力，调节阀可以分为气动、电动、液动三种，即以压缩空气为动力源的气动调节阀，以电为动力源的电动调节阀，以液体介质压力为动力的电液动调节阀，另外，按其功能和特性分，还有电磁阀、电子式、智能式、现场总线型调节阀等。调节阀的产品类型很多，结构也多种多样，而且还在不断更新和变化。一般来说阀是通用的，既可以与气动执行机构匹配，也可以与电动执行机构或其它执行机构匹配。1. 从使用功能上选阀需注意的问题（1）调节功能 （2）泄露量与切断压差 （3）防堵（4）耐蚀 （5）耐压与耐温 （6）重量与外观 2. 综合经济效果确定阀型（1）高可靠性 （2）使用寿命长（3）维修方便，备用备件有来源 （4）产品价格适宜，性能价格较好3.2 调节阀的口径计算调节阀的口径选这是由调节阀流量系数C值决定的。流量系数C的定义为：在给定的开度下，当调节阀两端压差为0.1MPa，流体密度1g/cm3时，流经调节阀流体的体积流量数即位在该开度下流量系数，其单位为m3/h。同理，在上述条件下，在调节阀最大开度下流经调节阀流体的体积流量数即位最大开度下的流量系数。该流量系数即位该调节阀的额定流量系数。由制造厂作为调节阀的基本参数提供给用户。调节阀系数C表示调节阀容量的大小，是一个表示调节阀流通能力的参数。因此，调节阀流量系数C又称调节阀的流通能力。从调节阀的流量系数C的具体计算到阀的口径确定，一般需经以下步骤：（1） 最大体积流量或质量流量（2） 正常体积流量或质量流量（3） 正常情况下调节阀上的压降（4） 阀前压力（5） 正常情况下的阀阻比（6） 液体密度（7） 液体的运动粘度（8） 介质临街压力（9） 阀入口温度下介质饱和蒸汽压力（10）阀上游管道直径和阀下游管道直径调节阀计算原始数据：工作介质：软化水 单座阀 操作温度：140 工况密度：926.012Kg/m3阀前压力：0.7MPa 工况粘度：19910-6 Pa.S阀后压力：0.6MPa 最大流量：30000 kg/h管道内径：80mm 饱和蒸汽压力P=0.016MPa调节阀的流量系数Kv，是调节阀的重要参数，它反映调节阀通过流体的能力，也就是调节阀的容量。根据调节阀流量系数Kv的计算，就可以确定选择调节阀的口径。为了正确选择调节阀的口径，必须正确计算出调节阀的额定流量系数Kv值。调节阀额定流量系数Kv的定义是：在规定条件下，即阀的两端压差为10Pa，流体的密度为lg/cm，额定行程时流经调节阀以m/h或t/h的流量数。（计算见附录）选定单座阀（JP），取为选定口径245mm，非阻塞工况，不作噪声预估,气开阀第4章 课程设计心得经过努力，终于完成了这份课程设计。本来以为自己对可编程序控制器原理的知识掌握的还比较好，但是到做课程设计的时候才发现自己存在着诸多不足，其中就有很多基础知识都不是很完善，很多知识都掌握的不是很扎实。值得鼓励的是我们全体组员不懈努力，我们一直地突破，一直地完善，一直地积极地寻找各种解决问题的方法。我很兴奋，因为整个过程都是我们自己去设计的。尽管有过争执，有过激励的争辩，但是我可以很骄傲地说，这个设计是我们自己的东西，是我们自己努力而完成的。通过这次课程设计，我对电脱盐工艺有了进一步了解，它作为原油加工过程的第一道工序,主要作用就是从原油中脱除盐、水和其他杂质。电脱盐有多种不同技术，各个工厂会根据实际情况进行选择。在脱盐过程中，主要工艺参数应该被考虑进去，因为任何一个变量都会影响电脱盐的效果。因此，在实际生产过程中，要把每个参数控制在它最合适的范围内。通过对控制回路的分析，是我对串级控制系统及反馈系统的分析过程进一步加深。除虽然本次课程设计是要求自己独立完成，但是，彼此还是脱离不了集体的力量，遇到问题和同学互相讨论交流。多和同学讨论。我们在做课程设计的过程中要不停的讨论问题，这样，我们可以尽可能的统一思想，这样就不会使自己在做的过程中没有方向。讨论不仅是一些思想的问题，还可以深入的讨论一些技术上的问题，这样可以使自己的处理问题要快一些，少走弯路。多改变自己设计的方法，在设计的过程中最好要不停的改善自己解决问题的方法，这样可以方便自己解决问题。这次课程设计终于顺利完成了，这个设计让我获益良多，只要用心去学习，不怕困难，团结一心，不管多么艰难，我们都能取得成功，在以后的学习过程中，我会更加注重自己的操作能力和应变能力，多与这个社会进行接触，让自己更早适应这个陌生的环境，相信在不久的将来，可以打造一片属于自己的天地。参考文献1 奚文群.调节阀口径计算指南M.兰州：化工部自控设计技术中心站，1991.2 董德发，张天春.自控工程设计基础M.大庆：大庆石油学院，1999.3 王骥程，祝和云.化工过程控制工程M.北京：化学工业出版社，2003.4 陈燕斌.高速电脱盐技术的应用J.北京：石油炼制与化工,2002,38(2).5 唐孟海，胡兆灵.原油蒸馏M.北京：中国石化出版社,2007.附录1. 节流装置计算（1）求工况下的管道直径 管道内径 管道材料热膨胀系数 被测介质温度（2）求雷诺数最大质量流量工作状态下粘度（3）求P=0.7MPa初值计算（1）求设： （2）求（3）求（4）精确度判断达到了精度要求，无需迭代。3计算结果， 求得：求2. 液体的Kv值计算 选定调节阀的类型，并据此查表得到压力恢复系数，根据已知条件可选单座阀，压力恢复系数=0.90判别式：P（） 经此判断此液体为非阻塞流计算公式：Kv10 30000=3式中：压力