过程装备与控制工程专业英语翻译（材料篇）.doc

阅读材料21 离心泵离心泵是迄今为止在化学和石油行业最广泛使用的类型。泵的性能应用非常广泛，甚至可以包括较高的固体悬浮物的液体，例如，水泥浆液，适应于一个非常广泛的耐腐蚀材料的构建范围。整个泵壳是由塑料如聚丙烯并且是一个装有耐腐蚀性衬里的构造。由于它在高速运转时可以直接耦合到一个电动马达，它会因为其大小给人一个种高流量的感觉。 在这种类型的泵，流体是直接输入到一个旋转的叶轮中心，并向外抛出，这是离心运动而导致高速旋转的结果。液体获得一个高动能和在压力差下的能量作用下双方产生了动能转换。 叶轮是由一系列的曲面叶片构成，它使泵的流量在范围内尽可能平稳。叶轮叶片的数量越多，就越能控制液体运动的方向，因为小量液体的损失会存在于湍流和循环之间。对于开式叶轮，导流叶片是固定的一个中心枢纽，而封闭式的叶片却是由两个板块和整个叶轮之间支持，减少渗漏。我们可以看到，泵的运行特性在很大程度上决定于叶片的角度。 液体由轴向方向进入泵的套管，然后再由叶轮的叶片作用。在离心泵中，液体不断地注入到蜗壳，在出口截面处形成环形漩涡。如图5.1（一）所示。在涡轮泵图.5.1（二）的液体 图.5.1径向流泵 （一）与蜗壳;（二）扩叶片因为液体流过扩散使叶轮叶片的运动形成了一个环型固定叶片系列。这就比用蜗型提供了更多的逐渐改变方向,流体和更有效的动能转换成压力的能量。从另一角度来说，固定叶片前缘得到的液体是没有受到冲击的。液体具有一定的速度流动沿着叶轮的叶片相对移动的方向运动。可对液体泵壳和固定叶片角度发现这两种速度的组合。在图.5.2中uv是液体相对于叶片的速度和ut该叶片尖端的切向速度;图.5.2 速度图组合这两个速度就是液体的速度u2。因此，所需的叶片角的扩散是依赖泵的吞吐量,速度的旋转角度,叶轮的叶片。所以只在一个很小的范围内做最高效率的运作。 虚拟头离心泵 图.5.3虚拟头 研制虚拟头的最大压力时，多余的流体动能整体转换成压力能。如下所示的头部其半径平方和速度成正比，扬程在60米以内为单级离心泵;若是更高压力，则必须采用多级泵。从泵壳与液体之间的距离r和r+d考虑，（图.5.3）。这种组成流体质量dM是由2rdrd决定，其中为流体密度和b是给定的。如果是流体速度u在其切线方向上按一定角度运动，则这就是对流体的流体元素横向流量的角动量。 其结果为：=dM（urcos） 扭矩作用的液体d是等于角动量随时间的变化率， d=dM/t（urcos）=2rbdr/t（urcos） 因为流动的液体通过泵容积率： Q =2rb/t dr =Qd（urcos） 总力矩作用于液体泵,，因此获得d范围之间相结合，通过引入并表示为后缀1和后缀2，其中后缀1是指泵进口的条件，后缀2指在放电的条件下。 因此，=Q（u2r2cos2一ulrlcos1） 离心泵的优点与缺点 其主要优点是： （1）结构简单，制作取材广泛 （2）在任何情况下具有完整的阀门。 （3）运行不晃动，可直接耦合高速（100赫兹）电机，因此，。一般而言，高速且规模小的泵在电机提供动力下课长期运行。 （4）提供了较为稳定的液体流量。 （5）维修费用比任何其他类型的泵低。 （6）只要不是在泵的输送线变得阻塞这种情况下长时间运行，一般没有任何损伤。 （7）它比其他同等容量的泵能力强。因此，它可以把驱动电机和吸罐做在一个密封装置之中。 （8）含有高比例悬浮固体的液体也可随时处理。 主要缺点是： （1）单级泵不能提供高压力。多级泵将开发更大的蝙蝠头，但他们非常昂贵，且在耐腐蚀性上较差，因为他们是通过大量的复杂性材料制成。所以在使用时最好采用高速运转，以减少所需要的运行阶段。 （2）只有一段有限的条件范围内能高效率工作; 该应用的特例是涡轮水泵。 （3）它通常不能自吸。 （4）如果一个止回阀不容纳输送或吸入超界线、液体会快速跑回并吸入罐泵而导致泵停止。 （5）它不能有效地处理非常粘性的液体。 （选自：J.M.Coucson, J.F.Richardson，化学工程， 巴特沃思-海涅曼有限公司，1995年）阅读材料22往复式压缩机及其应用1. 简介 压缩机的作用是进行气体的输送，气体与液体不同，气体具有可压缩性，输送时需要压缩装置，该装置虽与水泵类似，但其工作原理仍有区别，压缩机，鼓风机，风机均为压缩设备。压缩机，可在35 Psi到高达65000 Psi的极端压强下输送气体。鼓风机，可在压强高达50psi下大流量输送气体。风机，在足够的压力下输送气体，克服静阻力，压力范围在几英寸水柱到1psi。2. 什么是压缩机？气体基本定律在介绍压缩机类型以及工作原理之前，首先讨论下气体基本定律极其对压缩机的影响方式。依据定义，气体是一种没有特定形状的流体，可以无限制地膨胀。混合气体中各气体保持其各自的性质，比如说，空气。空气是几种气体的混合物，主要是氮气（78%体积含量），氧气（21%），氩气（约1），以及一些水蒸气。当然，不同条件下空气的成分也有区别，空气也可能含有一些如工业煤气等非正常空气所含有的成分。热力学第一定律这个定律阐述了在一个过程中，能量不会创生，也不会消灭。在压缩输送气体的过程也一样。换句话说，当一种形式的能量被消耗掉的时候，另一种形式的能量就产生了。热力学第二定律此法则比较抽象，可用几种描述方法：1) 热量不能自发地由低温物体传到高温物体。2) 在外界对系统做工的时候，热量可以从低温物体传到高温物体。3) 孤立系统的有用能在所有过程中都是减少的。4) 热量或能量会自发地由大变小（如水，由热自发到冷）。这阐述了不同存在方式的能量的利用过程必须是一个由高品位到低品位的过程。理想气体定律理想气体服从Boyle、Charles、以及Amonton定律，理想气体并不存在，但解决实际气体问题时，如果使用由实验得出的修正因数来修正，仍可以应用理想气体定律。Boyle定律表明，如果温度恒定，一定量气体体积缩小，必然导致其压强增大。例如：定量气体被等温压缩到原体积的一半，它的压强将变为原来的两倍。 或 常数Charles定律表明，压力一定时，气体体积随温度升高而增大。气体在受热膨胀时，压强可以保持不变，此定律建立在忽略摩擦等外阻的前提。 或 Amonton定律表明，恒定容积时，理想气体的压力会随着温度的升高而增大。 或 气体及水蒸气从定义上说来，气体是流体状物质，可以无限膨胀，完全充满容器。蒸气是某种液态或固态物质的气态形式。水蒸气以及气体经常交替使用。压缩机如何工作？为了解气体及气体混合物，有必要认识到气体是由单个分子组成，分子与分子之间的距离与分子直径相比较大，分子保持高速运动，它们撞击容器壁，产生压强，可参照图5.7。温度会影响分子运动的平均速度，在定容状态下气体被加热会使得分子运动加快，撞击器壁的频率加快，撞击力也随之增大，见图5.8。这使得器壁产生了更大的压强，这种描述是符合Amonton定律的。如果封闭容器装配有活塞，就可以使气体被压缩到一个很小的空间内，限制气体分子的运动，气体撞击器壁的频率变大，压力也变大，这是符合Boyle定律的，见图5.9。然而，活塞在运动过程会对气体做工，使得分子运动加剧。而加热过程，则使得温度升高，此外，所有气体分子被限制于小范围空间内，单位容器面积上受到的气体分子撞击增多，再加上撞击速度的增大，使得压强升高。气体被压缩程度越高，温度升高也越高，这给压缩机的设计带来了困难。压缩机的所有因素，并且无论是何种类型的压缩机，设计时都要受到工作条件的限制。考虑到某些因素，应该让压缩机压缩过程分多步进行，此称为多级压缩，过程使用的是串联操作。随压缩机种类不同，限制因素也不一样，其中最主要的因素包括：排气压力（所有类型压缩机均要考虑）。l 压强升高，过程的动态变化以及排气类型。l 动态压缩比。l 压缩余隙的影响（与压缩比有关）l 节能。压缩方式 气体的压缩有四种方法，其中两种属于间断操作，另外两种属于连续操作。（这些都是描述性的，不是热力学或工作类型的条款。）（1） 将定量气体封闭于密闭容器中，然后减小容器体积（使得压强增大），最后将压缩气体排出。（2） 将气体限制于容器中，过程不引起卸料口体积变化，而是通过卸料系统的逆流来压缩气体。（3） 通过机械旋转的叶轮或装有叶片的转子将速度和压力传给气体，达到压缩气体的目的（速度进一步转化为静压强）。（4） 自身先变为高速气流或由另一种高速喷射状气流带动（通常见到的为蒸气），然后将速度转变为静压强。阅读材料23 离心过滤离心式过滤器，其分离的方式是将固体悬浮液引导到多孔且旋转的碗内壁中进行。精细分离时，该碗内壁的内表面内衬有适当的过滤介质。 在滤饼形成期，滤液通过径向和碗内壁过滤介质。固体去除时可能是不断连续或间歇式的，后一种方式下滤饼去除时虑浆液的离心机需停止。 间歇式放电离心机 这些单位在过程中得到了广泛应用，且形成并脱水滤饼，他们还可以用在滤饼的必要清洗上。此离心机可按使用方式对排放滤饼分类。两者分别是：手动（机器稳定）;自动（以减少的速度旋转机器或保持全速）。 一个典型的例子是手动放电离心机是叫笼式或三足式离心机。这种机器可以高速或低速驱动。高速驱动离心机比较广泛应用于过滤材料，如糖晶体。装载所需的时间由颗粒的过滤特性决定，其过程有旋转、洗涤和烘干;这三个过程所涉及的各个方面理论考虑如下。 “皮勒”离心机是自动批量处理操作机的典范：当用霍夫刀卸饼时，在排放机制运作前用碗式装刀是有效的。卧式往复机与薄刀片去皮装置在卸饼排放时可以全速运行。在权衡水晶破损的前提下生产率仍明显增加。为增强离心机能力必须提高有效压差。 一个过滤离心机能力的估计是有必要通过所需时间的数据来确定： （一）加快机器的速度，以适合喂养; （二）喂养的料浆有规定的份额； （三）加速到一个更高的速度运行，并维持一段时间； （四）采用一定数量的清洗液； （五）旋转干燥； （六）减速； （七）卸载货物。 典型的信息是从技术文献盈满，1952年为1 .2 0.74米多速离心分离有机振荡器表5 .1报道中取得。 表5 .1 批量离心分离机处理数据进程时间/秒进程时间/秒从50加速到500转/分在载荷为500 转 /分钟加速到1 050转/分自旋干于1050转/分钟清洗于1050转/分钟自旋干于1050转/分钟402779011910236下降到50转/分卸载于50转/分钟9015总周期时间每个周期篮负荷，干固体140千克每小时容量575千克877 在信息表5.1中，取得实际估算的分离固体颗粒所组成的立方晶体，平均粒径为120m，后者已被仔细研究在结晶条件下取得一个不受控制的降水量（平均粒径30m左右）所给材料：不适合做离心过滤。 上面介绍的信息点是负荷其重要性，自旋、洗涤时间和整体周期。在循环离心方法的广泛应用以及相关的能源消耗上，应给予重视研究对微粒的有关问题和离心分离条件对流体性质Zeitsch 1978 连续出料机 典型的连续的固体卸机器如图5.11和5.12所描绘的推车和振荡和滚筒屏幕离心机。前者通到浆液朝着一个包含有定回向旋转的旋转碗。 图5.11推进式离心机1、进料口，2、房，3、饲料锥， 4、屏幕篮， 5、卵石， 6、推板， 7、轴承箱，8、轴，9、推轴， 10、油盒， 11、液压活塞 图5.12不倒翁屏幕离心机 1、 篮， 2、上心轴，3、轴管上， 4、万向联轴器， 5、下管轴， 6、降低核心轴， 7、轴承， 8、轮 往复式推子板在后面的行程中，过滤后的空间创造了后面的滤饼，进而导致碗边缘向外推动滤饼。为了避免产生过度的表面过滤泥浆流的滤饼必须控制进给速度，在这种情况下，滤饼的表面存在深溪流过的痕迹。 选择过滤离心机 离心机选择的影响因素包括： （一）分离式要求：液体 - 固态，液态 - 液 - 固态 （二）粒子的大小、形状和密度 （三）固体颗粒浓度 （四）相对密度的负荷 （五）所需流量 （选自：A .Rushton，A.S.Ward，固体和液体过滤分离技术，美国VCH出版社。1996年）阅读材料24四种类型的阀门回转阀毋容置疑，回转阀是人类发明的第一种截断流体的阀门。它有两千年的历史，由于它的结构简单，还将继续沿用。使用时一般是通过旋转使塞子全开或者关闭四分之一，如图5.13所示。通过旋转使得塞子与阀体的相对位置发生改变，造成障碍，达到打开和闭合的目的。这种阀门的起源于罗马铁匠的早期工作，并由有兴趣的工人及工程师流传下来。将锥形塞紧密塞于锥形壳中做成锥形阀的思想，是其发明者的一个突破。对于敞开的铅制金属管，老练的管子工会环状包住塞子，并用其将管道纵向封住。回转阀的设计主要是凭经验，而不是靠理论确定。塞子的破口角度一般是10，如果角度过小，会导致塞子和阀体卡住或者难以开闭。闭锁式自由阀相对于已经使用两千多年的回转阀，闭锁式自由阀算是新东西。事实上它是在钳的基础上改进而成。闭锁式自由阀与历史上两件大事相关联，螺纹车床的发明（17951800年）及特里维西克、瓦特的蒸汽机应用。直到1768年，由于瓦特发明的循环蒸汽机对锅炉要求的增加，旋转阀已经不能满足蒸汽压强的要求（相对现在的标准说来只能算接近大气压）。 闭锁式自由阀的外观可不尽相同，有的采取球形截流阀及环绕封闭的形式，有的却采取直线形式。这样的截止阀连结点，使得主管道流动方向可以九十度改变，或造成锅炉的竖向积压，或作为一个可控给水止回阀。活门并不是安装在中轴上（但其动作受中轴控制）去迎合单向流体。只有螺旋阀，是面与面相贴紧的，各部分的几何位置使得它们之间产生固定的挤压。楔式闸阀由詹姆斯在1839年发明，其重要性超过了水管栓旋塞（来源已经不明），历史记载楔式闸阀是内史密斯是由供水系统阀门的不足受到启发，希望他能发明出更可靠的东西取而代之。这些流体控制装置有相同的特点，但是，由于都是依赖楔作用而达到面与面的贴近，所以会影响到密封问题，这种阀门一个面是平刨，另一个面为圆锥状或圆周，是依照详细设计及所需材质合理改进的，并进行过时效处理。下面仅对楔式闸阀进行介绍。如图5.14简图所示的阀门，两个活门同时关闭，起到双重保险防渗漏的目的，这正是这种由詹姆斯发明的阀的优点。达到双重封闭需要满足以下条件：（a）两个活门同时关闭，两个活门是平行横切的。（b）由轴提供的轴向力应足够克服活门受到的表面压力（压强及冲力）以及活门所受磨阻。（c）活门必须保持完整，完全封闭等等。双重阻挡面在这种类型的阀门中并不是必要的，相反，只要阻挡面足以阻挡流体，就可以算严格意义上的“活门”了。无论是何种螺杆式截止阀或是平行闸阀（弹簧片类型）均采用单面关闭的形式。可以采用双重保险活门是相当理想的，但在以下情况只需要保证设计合理，就可以用单活门来达到阻挡流体的目的。随安装条件不同，阀门有时也详细检测，并与有穿孔的阀门进行工作对比测试。安全泄压阀安全泄压阀可以防止容器内的压力超出压力限定范围，例如蒸汽锅炉或接受动力的装置，而其他压力容器则相对较少要求使用这种保护。安全和泄压是同一个意思，尽管“安全”是说阀门防止压力容器爆炸，造成生命危险，而“泄压”则是指压力容器内装非膨胀性物体，使偶尔的爆发得到消除，防止过压，进而防止爆炸。比如，防止冷水超压时会使用安全阀。忽略它们的类别，各种阀门的设计原则基本是是一样的，这些阀门的运转须依靠自动化（尽管在某些设计中，在阀门处的测试操作杆有时必须脱离其基座才能测定效率或者清除污垢），总之，阀门必须自动运行，在超压时迅速打开，在排气后回到正常压力时及时关闭，但基于具体的压力情况，阀门关闭往往不能及时。安全和泄压阀可以分为四类（如果包括已经逐步淘汰的弹簧式阀的话则可以分为五类），近年来有许多由国外引进的新型阀门，对这些阀门不做讨论。这四种类型是：（1） 杠杆型（2） 重力型（3） 弹簧型（4） 扭力杆型阅读材料25 主要密封元件主要的密封元件,被指定为密封阀座和密封头,描述了整个设计结构力学端面密封。一般的封头，虽然其的旋转并不是经常性。在大多数设计中密封在一个固定的座位位置，但有时密封阀座与轴旋转处于一个旋转的位置，但封头却是静止的。 主要部件的几何形状是受多种因素影响的。两种类型的主要部件有不同的设计配置。这个设计的几何旋转密封头通常是动态平衡造成的结果，被用来控制液压力的活动。二级密封元件在很大程度上影响腺体的形状。最后，但并非最不重要的一点，弹簧推杆中选择的是另一个决定该封头环配置的影响因素。 该密封阀座几何形状主要取决于环境控制选择的方法。应详细讨论。 1、封头的设计 封头是任何机械端面密封的主要组成部分。如图5.15和图5.16表示，密封头代表一个单位的几个部分组成，以提供所需的接口功能。该封头的设计必须与适当的压力达到平衡，在弹簧的推动力的作用下，自动均匀分布圆周，并提供了兼容，联最佳的灵活性，充分加载，一个适当的齿轮传动设备的密封头环保证当主题的轴旋转。以及兼容保证适当积极的驱动使设备在受封头的轴旋转。 二级密封元件扮演着一个重要的角色，是仅次于液压流体平衡最具决定性的因素。 图5.15内密封，头部固定图5.16外密封，头部固定 2、阀座的密封设计 其中，第一封头连接部位，密封阀座可设计与一个或两个装有密封面。第二密封面通常是用于已无法修复磨损的前面加工，一般密封阀座在一个固定的位置发挥其功能。 阀座设计主要由腺体配置，它满足一个或几个其他多元化的环境控制方法，如冲洗，淬火，冷却，或几个的组合配置。第二个重要的因素决定的密封座圈形状的是对二次密封件的选择 这些可以作为多种类型，例如，一个杯子环或V型环或甚至多类型的金属垫片。 主要密封阀座的设计诸多因素受环境控制,通过在下文文献中详细讨论 密封阀座设计必须结合简单的部件，安装简单，并易于更换和维修，二级密封元件的灵活性，允许阀座具有弹性，从而提供最佳的密封效果。下压在设计是不利的，虽然这种方法存在于各种各样的设计结构。在密封设计中的阀座与轴旋转时，对于阀座安排可以是刚性或弹性在O型圈与驱动器的正面驱动脚环附件的形式。他们提供一些灵活性，使得补偿轴运动的不规则。一些常规驱动器的做法是压装，紧销，定螺丝，凹痕，等等。 主环的旋转阀座固定附着于轴，有时对轴向正开车可保证积极的推动作用。 密封阀座往往由脆性或易碎的材料制作，如碳，陶瓷等。这种材料是非常敏感的，因此容易感受到压力。尤其是拉应力。这时候，必须考虑密封连接牢固阀座的旋转轴。如果O型圈被使用时，必须从弹性体的材料中选择，以提供最佳的弹性和自由肿胀度。膨胀O型圈对交配环圈腔壁拉应力的不断发展，从而导致最终座圈的破坏。准确的信息特性对弹性体O型圈肿胀是强制性的，就可以避免失败。当使用没有内置的环境控制装置的标准腺环板时，必须非常小心，必须采取附加腺环的外壳。更重要的是，腺体环得到妥善的外壳排列，以确保有关轴密封阀座适当的位置。充足的腺控制器的使用提供了一种可靠的腺体围绕的手段。腺控制器可以有许多不同的设计方式，尤其是它们不会产生任何的问题。 与解决的泵盖环板的外壳而言，除了在紧固螺栓不平衡方面，其他问题都不是关键。 作为是在下一个章节讨论有关部件装配的平衡问题，完善轴封阀座才是组装的目标。该试验中心的环板装置促进了腺的这一要求，它也代表了最低的成本和最简单的方法。 这是常见的经验，该弹性O型圈作为辅助密封，固定密封座组件环代表着简洁的可能性，以弥补该密封旋转轴头上不规则的运转。 3、弹簧加载面 稳定元件之间的摩擦接触面，使用弹性弹簧以确保适当的密封性能，允许一个稳定的自动推动作用。这项活动是高一级液压油的压力泵提供协助。系统流体压力和弹簧的选择必须互相紧密平衡。一个弹簧在实际应用中得到了广泛使用，。 （选自： HHugo Buchter，工业密封技术，威利父子公司，1979）阅读材料26过程控制简介（II）4. 控制系统某种形式的控制是化工过程中不可缺少的一部分，应用在所有需要保持工质流动，压力，温度，混合等安全限制及其他详细限制的过程。这样的控制通常是由测量到的变化因素决定（控制变量，变量是与想要保持的控制变量（理想值或设定点）以及进一步的校准变量（操作变量）相比较的，操作变量直接影响控制变量，使控制变量达到理想值。为获得自动而有效的控制系统，有必要得到稳定与变化间的动态关系。总所周知，自动化控制是极其需要的，同样，人工控制在连续监视控制中也很必要，这样说来，效率就不可避免地被拉低了。此外，控制变量的变化过于迅速和频繁使得人工控制难以适应要求。图6.2为一个简单的控制回路，在Y的水温()由热电偶测取，由热电偶反馈到控制装置。控制装置分为两个部分（通常装配于同一单元）。第一部分装置（比较器）的测量值（B）与期望值（R）比较，得出差值()，即=R-B。第二部分装置（控制器）输出一个动作，反馈到蒸汽管道的调节阀，参数升高时关闭，反之打开。该系统可用于消除由于外部因素，如流量变化或者逆流温度负荷变化等引起的温度波动。它也可用来改变Y的水温到达一个期望值。5. 结构简图图6.3为更加简明的控制系统结构框图，表明数据信息在控制回路中的流动情况，以及每个组成部分的功能。各个组成部分由方框表示，表明了输入变量和输出变量间的关系。工程文献上的表示方法不一，但图6.3中的表示符号是广泛使用的。控制回路分为不可缺少的五个部分，也就是：（a）过程，（b）测量元件，（c）比较器，（d）控制器，(e)最终控制器。通过图6.2和6.3的比较可见6.3中最终控制器是指6.2中的管道控制阀。操纵量（Mv）指的是蒸汽流量以及热流量，（u）处负荷的改变会影响到进入系统的热量。输入过程由（Mv）和（u）共同影响。如此说来，任何温度一点X到Y过程温度变化都轻易地影响到过程。其中可控变量（c）是Y中水的温度。可见，当数据消息在闭环设备系统中传递时，控制回路才是合理的。这种控制方式成为循环变量或循环反馈（指的是从可控变量到比较器间的反馈变量）。在图6.2及6.3中所示的控制回路可以由电子装置或者气动装置或者两者混合装置组成，使用何种装置要求考虑到成本，精确度，以及安全性。虽然多年来普遍使用的是气动装置，但现在电子装置也开始迅速普及。6. 开环控制 开环控制是一种不常用的控制方式，就控制变量而言，它不需要反馈信息。这称为前馈控制、超前控制或者开环控制。图6.4所示为一可行开环控制系统，它假定进口水温为定值，供热量由流量计直接调整。这种方法的优点是预期流量变化影响到的数值，这样就可以保持定值，在系统动作之前不需要从它的理想值变动（反馈控制也一样）。设计这样一个控制系统的问题就在于要首先设计一个预测系统，预测当水和蒸气流量变化时，Y中的温度会如何变化，这成为设计更加复杂的控制系统的相当大的难题。 阅读材料27 控制策略1、反馈控制 该控制方案如图6、8（a）所示，被称为反馈控制，也称为反馈控制回路。这项技术于大约200年前首次应用在詹姆斯瓦特控制的工业过程。主要是使蒸汽发动机在变负荷下保持一个恒定速度，这是一个管理控制技术的应用。该方案取得了控制变量后反馈到控制器，以便它能够作出决定性计划。我们必须通过反馈控制的工作原理来认识到它的优点和缺点：可通过如图6、8（a）所示的换热器控制回路促进理解。 如果进口过程中温度升高，从而创造了干扰，其效果要穿透在整个换热器出口温度的变化之前，一旦在出口温度发生变化，信号从发射机发送到控制器。这时的控制器就会意识到，必须通过改变蒸汽流量来补偿之前的干扰。然后控制器信号阀关闭，从而减少了蒸汽流。图6、8（b）显示图形是控制器的影响和作用之间的关系。有趣的是，在第一个出口处温度升高，因为增加了进口温度，但随后的跌幅甚至低于设定值，并继续振荡，直到周围的温度设定点振荡反应才稳定下来。这表明运作反馈控制系统的本质是一个试误操作。也就是说，当控制器的增加出口温度高于设定值时，它标志着阀门关闭，但比需要关闭。因此，出口温度设置必须低于设定值。注意到这个情况：控制器的信号的阀门再次打开，使气温有所回升。这项试错法持续进行，直至温度达到设定点，并保持不变。 反馈控制的优点是，它是一个非常简单的技术，如图所示6、8（a），对所有的干扰补偿。任何干扰会影响控制的变量，这个变量一旦从设置点偏离，控制器将改变其输出。 （a）换热器控制系统（b）反应换热器控制系统图6、8返回到设定点的反馈控制回路，不了解也不关注干扰进入的过程。只是想保持控制变量在设定点上，这样就可以补偿有缺点的扰动。不利的反馈控制是可以通过补偿控制的，而已经偏离设定点的扰动会变的骚乱。也就是说，这个扰动必须穿透整个过程的反馈控制方案之前进行补偿。 该工程师的工作是设计一个控制计划，将控制变量保持在其设定点上。一旦这样做，他必须再微调控制器，以便它可以最大限度地减少了试误操作所需的对照。作为一个可信任的工作，工程师必须知道这个特点，或者对“个性”的过程进行控制。一旦这个“过程”变得众所周知，工程师可以设计的控制系统，以获得最佳的“个性”来匹配这一进程。何谓“个性”，在接下来的几节中将会解释。为了帮助你，但现在，想象一下,你正试图说服某人表现在某种程度上欲控制别人的行为。你是控制器，别人是进程。让你做的最明智的事情是知道别人的性格，然后调整自己的个性做大量的说服或控制好他，这就叫“微调控制器”，也就是说，该控制器是对这一进程的改编或调整。大多数控制器最多有3个参数用来调整它们。 2、前馈控制 反馈控制是在过程中最常见的工业控制策略。其简单更是占据主流。然而，在一些过程反馈控制未必提供所需的控制性能。对于这些过程的控制的其他类型，就可能需要设计一个前馈控制这样的策略。前馈控制的目的是测量干扰和从偏离之前补偿设置点控制变量。若正确运用控制变量将不偏离设定点。 图6、9换热器前馈控制系统 一个具体的例子是前馈控制热交换器如6、9所示。 假设“主要”扰动是入口温度，Ti（t）以及工艺流程，与Q（t）。为了落实前馈控制这两种干扰必须先测量，然后必须决定如何处理所作蒸汽流量以补偿这些干扰。图6、9显示了该控制策略。前馈控制器的工作原理，是使有关如何操作的蒸汽流量保持在设定点取决于进口温度和流程的控制变量。 我们通过学习 知道有很多不同的扰动。前馈控制系统如图6、9所示。补偿只是其中两项。如果其他的任何输入过程中，这一策略将不能补偿它，结果将是设定一个永久的偏差来控制变点。为了避免这种情况的一些反馈补偿必须加入前馈控制的偏差，如图6、10所示前馈控制现在的“主要”干扰补偿，Ti（t）和q（t），而反馈控制补偿其他所有的干扰。值得注意的是，这三个基本操作M，D，A，仍然在更为“先进”的控制策略中测量的是由传感器和发射机进行。决策是由前馈控制器和反馈控制器，TIC-10。行动是由蒸汽阀门措施控制。 一般来说，在硬件和人力的需要设计、实施和维护它们，相比于反馈控制更为昂贵的是控制策略。因此，他们在设计等方面必须是合理的（通过金钱才可以实现）。最佳的程序是先设计并执行一个简单的控制策略，同时考虑到，如果它不令人满意，那么设计一个更“先进”的战略才是合理的。这是非常重要的，然而必须承认，这些先进的战略仍然需要一些反馈补偿。 图6、10换热器前馈控制与反馈补偿阅读材料28测量设备温度测定用于测定温度的设备很多，各种测量设备均有其特点及局限性。JONES将测量仪器测量温度所基于的不同机理，将温度测量仪器进行了分类。即：（a） 膨胀型温度计（b） 状态改变型温度计（c） 基于电学的温度计ss（d） 基于辐射或者光学温度计其中，（a）类型包括了双金属温度计，液体玻璃温度计，液体金属温度计，气体温度计。图6.13为一典型液体温度计，当玻璃球周围的温度升高，玻璃球内水银体积膨胀，以至于比玻璃球的体积更大，迫使其通过螺旋型毛细管，进而指示温度值。气体温度计有相类似的机理，这两种温度计都有简单可靠的特点，广泛用于记录和控制过程。（b）类主要包括压力式温度计，其结构也与图6.13所示构造相似，泡内部分装盛液体，螺旋毛细管内推动压力由液体上部的蒸汽压提供。（c）类型中重要代表为温差电偶温度计。温差电偶温度计是工业过程中最常见的测温仪器之一，它利用的原理是当两种不同温度的异种金属接触时，会产生温差电势。产生的电动势用毫伏计或分压计测定（图6.14）。将热电偶的测量端插入待测温度介质中，而另一端温度则保持不变，这就使得两端电势随测量温度温度变化而变化。电阻温度计也是（c）类温度计的典型代表，是常用的具有较高精确度的温度测量仪器。它由热敏性电阻组成，并使用电桥测定电阻。这种工业测量仪器外表上看起来像热电偶温度计，但其探测端带有弯曲的线圈电阻。然而，热电偶温度计测量的是测量点的温度，电阻温度计测量的是一个更大的热敏元件的平均温度。（d）类型的温度测量仪器用于高温的测量中(400)，光测高温计原理是将未知温度的高温物体发出的单色辐射与某个标准相比较。这种辐射高温计也是将从辐射体辐射出来的能量集中到一个热电偶的连结点来进行测量。液位测量液位通常依靠漂浮物，利用液体静压或者利用电桥来确定。液体静压可以由适当的压强测量设备来测定。图6.15为典型的挥发性液体液位测量装置。如果液体是非挥发性的，则不需要进行冷凝贮存，高压和低压系统应该颠倒过来，并且连接单元也应断开。漂浮物漂浮状态与液体静压无关，有可能是浮于液体表面，也有可能位于液体之中。前种状况下漂浮物的密度小于液体密度，漂浮物小部分浸入液体中，后种情况是漂浮物密度大于液体密度。所以，静止漂浮的物体会有一定的漂浮位置，运动的漂浮物也会在液体平面上下等距离稳态跳动。任何时刻的漂浮位置都可以测取，这样液位就可以靠漂浮物净重来测定了。应用电容的测定方法测定液位时，一般为大的圆柱型容器。一个电极插入罐体中心，罐壁则作为另一个电极。罐体则可以作为一个通州的电容器，电容量随着液位不同而不同。电容（进而得出液位）则可用稳定电桥测量。阅读材料29管制行动（II的模式）3、比例控制一些化学过程不允许的变化和不断循环所产生的开关控制对照。一个顺畅的控制作用，可同比例控制对照。在一个固定的线性关系的价值之间存在的控制变量和位置的最终控制元素。比例控制动作的最终控制元素为每个值确定的位置控制变量。这种行动方式如图6、 17所示。假设回路温度控制器是一个比例控制器。控制阀位置和出口温度之间的关系可由图6、17中罐蒸汽代表。这项控制回路设置点为200，具有扩大行动范围从150至250。当控制变量在150以下，阀门是敞开的。但是，当温度在150至200，比例控制的变量（i，e，温度）的比例的行动中显示的数字。例如，在175阀只有75敞开；在200的只有50等。最后，当变量达到250或以上的阀门完全关闭。通过这些操作发生比例控制称为控制器的比例带。如图6、17所示，例如，比例带的延伸从150至250。带的比例通常是用控制器的全量程的百分比表示。例如，在文书中显示的满量程范围如图6、17所示是100至300。由于比例控制行动在150至250时，比例带为（250-150）/（300-100），或50。然而，如果该控制器具备充分量程范围为1000，则比例带将为100/ 1000，或10。控制变量（温度，）图6、17比例控制行动这个比例带是可在大多数的控制器和领域调谐向最佳反应工艺变化的。在调谐控制器，它应该记住的是，比例带的宽度是决定的任何改变阀的控制运动量的变量。遵循的规则是：“大的比例带，小的控制变量对任何阀而言：位置改变则控制变量随之改变。虽然比例控制器提供较平滑的开关控制型，但它有一个重要的限制。例如，假设水箱中的液体温度被控制在200温度时，比例控制器显示如图6、17。在这种情况下，温度在设定点时，控制阀开放50。现在，如果进口的主要入口流量增加，从而给控制系统增加了负载，罐的温度将下降且控制阀门开放程度也会增加。最后，控制阀会找到新的位置，这一过程将是200温度出口流平衡的回归。然而，当平衡是在一些新的位置重新确立了控制阀门的位置时，即从开放50的位置偏移，我们就开始控制这一过程。这是所有比例偏置型控制系统的特点，因为该机制是无法应付负载发生变化的进程。大部分比例控制器都具有手动复位调整，消除了比例带设定点的偏移问题。当复位完成自动，它被称为比例加复位控制的作用。4、比例加复位控制在控制比例加复位模式下，自动复位。在这种控制模式下，尽快控制控制变量偏离上方或下方的设定点（i、e，只要一些偏移发展），还有一渐进和自动转变的比例带，使得变量返回设定点。因此，当比例控制仅限于单个阀门位置控制变量时，就可以控制比例加复位控制阀门位置以适应负载的变化。图6、18通过一个典型的例子说明并展示了复位功能的用途。测量变量的控制和无复位。由于控制机制自动复位集合在系统偏差的控制点，比例加复位控制通常被称为“整体”的控制作用。比例加复位控制广泛应用于化工过程，它特别适用于超负载变化过程。时间（a）时间（b） 图6、18（一）同一个变