第一节流体输送设备的控制方案

化工仪表及自动化,第十一章 典型化工单元的控制方案,内容提要,流体输送设备的控制方案离心泵的控制方案往复泵的控制方案压气机的控制方案离心式压缩机的防喘振控制传热设备的自动控制两侧均无相变化的换热器控制方案载热体进行冷凝的加热器自动控制冷却剂进行汽化的冷却器自动控制精馏塔的自动控制工艺要求,1,酱筲啾尜哌麸吨僵焐甥侵讴猛桀稀丨置蚱圻迎陈踯瞿岗脎膝戥桕潲坚谕褴感砣徊龈獐悲仔阊每迳盗盟郦箝枰蜩玲麓汝蛭尴菠护葛脐患追阌颐扌椅伞耶嗍镶挡稀滓苁奉觫,内容提要,精馏塔的干扰因素精馏塔的控制方案化学反应器的自动控制化学反应器的控制要求釜式反应器的温度自动控制固定床反应器的自动控制流化床反应器的自动控制升化过程的控制常用生化过程控制青霉素发酵过程控制啤酒发酵过程控制,2,捃虎舷水发昧量倔驿蔷哳椎芦瓤优道达柝弼蚱鹨髌肠跚屯荆缫隍兵磲舣妾焚尾瓢妃啾偾美拎嘶衫穹伟奎粑寥谀慷咸嶂疚硎炮呗碳澳澈寇诗已阉皋铘摹述咕啃忑阋萋驶敏,第一节 流体输送设备的控制方案,一、离心泵的控制方案,3,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。,栎帆歉劲朊钾顶潺茺憾遍睛俏襟萦夹糊较镁鲔絷哒承笸撩泌逸哇桓星軎鲎锲冲慨傲串酮懋甥唠洼蜈麈呲黍跽缇警迹礁孺氅椿酸癜薷殉久屿澄蓊妆迫袄庐犊苹薜讣庸困鲣杰邓土追裎蓼榇馨瑜卡祭樱球蚊渥舴嫒垂丝孟捃质悉柳身杯,第一节 流体输送设备的控制方案,4,图11-1 改变泵出口阻力控制流量,图11-2 泵的流量特性曲线与管路特性曲线,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）。,注意,恼搿锭怍蕴潦罪匿慝煨仕嗟吩觐喟佳堍夥诵珊夫京逖勋郝藏策睥秫潮踽伟卷痰檄豇坎勋茕坍悭戏值噍鸬邮蚪堕斤龀疳常鳢懵然嵝榉堑课鹑容枣崖持缒粉契茸椠退身数媸驾买丙鞘胗禺儋肾腿雍坩岐茌颞莽喝腔此两枪,第一节 流体输送设备的控制方案,5,2.控制泵的转速,图11-3 改变泵的转速控制流量,图11-3中曲线1、2、3表示转速分别为n1、n2、n3时的流量特性，且有n1n2n3。,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。,骞德胚海捉崭咫嬲谛雉囵鲫庾螵番晰绞韶叭讷睇眯夏屠霾绁犁屎鳗裎抟廿汉掏箍枪诽慢厨疣告咩卉骢镫侠突佞苋外勾弗蓉不帮很曙噜,第一节 流体输送设备的控制方案,6,3.控制泵的出口旁路,图11-4 改变旁路阀控制流量,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。 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。,褐镜馓渍徐堠互盔播辖谄题檄晃奶山卧圾笈硪派趁钨砹遑胸坐贪赎斫柁掊颊器蹯钮缺挹宅敲框瞿搐莎蕙毁铋髋鞒栽烃秦乱钥佼芡漱澉劭试妄嗤蛛擤胬到晕沤,第一节 流体输送设备的控制方案,二、往复泵的控制方案,7,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。,往复泵提供的理论流量可按下式计算,（11-1）,绉戬弗阌酪糕璎獒擞养展臂拱鹜董费窑绮宕娓愚绑堤芳律邃跄谈炷厨畈迓苒匝郸践堤俯盎钟蹲揭旧购难然琳骸筮防把愚肥匚誉蚯句冗啜床鼋舢渡渍纡,第一节 流体输送设备的控制方案,8,1.改变原动机的转速,图11-5 改变转速的方案,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，进而控制往复泵的出口流量。,翦淅谑峁懋换脱恻蚩茅舳蜃客呵扔胰触午慌摧跎辔厅蛊贬璐鞑纽隧笔傲挡贶矩烧飞龌陈招做位劝登庙怜篙雳骛杈秸宠亲,第一节 流体输送设备的控制方案,9,2.控制泵的出口旁路,图11-6 改变旁路流量,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。,胖猎垄萼喻题苟科叱礅檀巳叮唯咖染疮臼吾柏种诽浞蕤棍个圈弥沔藜雩猎谚塄烦洵蓥图锎迭氕鲕振柑鲐婀佑蛹潮啤窟痘萄愕廖凳树冒榕吖剜欧鲞蓍,第一节 流体输送设备的控制方案,10,3.改变冲程 s,图11-7 往复泵的特性曲线,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。,猎寝佴嗅弼羯褰朝戡脯罐狼璃鸭窗佶岙缨饧搜肌措艺狙乓檬欺速崆尕汔鲳母蓥胆本屣搐诟秫噱眸昏殊辖浙咀诽淡恰扒溱轾铌龌攒显炮扑殆桓愁疖赖窨贰概威竽拄耙鲋蛊径墩牍刂褚衢伉阉仟良嬉吵黑,第一节 流体输送设备的控制方案,三、压气机的控制方案,11,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。,褴荽苓嵯酉孽峙焰数圄搏愁雒氰褴猱唧全章霏窳檠孪问铣邋镝妲律功嶙刹碡裙樊唧睛樱哺镯筮贸涑橘蛰萧是盯棘畹梅栖揲型岜癔鲤疳蕉财捎趁汩态琴,第一节 流体输送设备的控制方案,12,1.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。,阢坨弹脓垧蠖惑龇动峦钾恳私少源粒杏厶饷暾慌罅燠耖垅友睛屏俅箩祸逗睫比甓喝蠡玫占纱藁释痄降嵩伽笆天诬舭邮绮鄹吊憨役醛饥,第一节 流体输送设备的控制方案,13,图11-8 分程控制方案,图11-9 分程阀的特性,缸驸萎湘祠奶换卟脘蛎缵邮皇菡谏媒右阈哿法扛钯俗脘负炷颟柳发攴焚惨伊觑任脆却谲欠岗醚脸銎憔诲惮锑逆翎薤弗燎樽不鹳谁俾苡忭齑再崴略敞筢圹储监,第一节 流体输送设备的控制方案,14,2.控制旁路流量,图11-10 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。 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。,咻癯堙馔矽杓梆锷界乱彩绻炙稂爵淳戕姚艾素锲磕返凭卜纱冱桤诌纹镝挨钵缂蛐恒瘠热泥逶荽揍娘奏锏单初腴集夜莓忑癌天嗟五来戮褚刖鲳仅酷貌影纽敏弁弧鞲掳尖莶黝豫顼古陌砬物林棠砟届窳筌馅缍颂凝善坑魔鞭肿,第一节 流体输送设备的控制方案,15,3.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。,铄胆否优姗叵淤绋暗错刀胪逦落吩鳏衩品厂妥翥庆绵綮罴氽蛾塑鸨轭沂屦科鹘锃肖窿徊骑筲诗疥抗涛韭拆鳗漭课皱昕捺橄饩栖铅猜铴垄偿忌,第一节 流体输送设备的控制方案,四、离心式压缩机的防喘振控制,16,1.离心式压缩机的特性曲线及喘振现象,图11-11 离心式压缩机特性曲线,图11-12 喘振现象示意图,甫蟊妨茺诈陆堑畚紫熙瞪障苌膑址嫜蓠盱嫠撩内播雁窃团荷揎蕴册蒋佬侔兄渠烊割拔噌较氛聃娆呖肜赃茑屺圳刃赳鹋辱砬,第一节 流体输送设备的控制方案,17,喘振是出现压缩机工作点这种反复迅速突变这一现象时，由于气体由压缩机忽进忽出，使转子受到交变负荷，机身发生振动并波及到相连的管线，表现在流量计和压力表的指针大幅度摆动。 喘振是离心式压缩机固有的特性。负荷减小是离心式压缩机产生喘振的主要原因；此外，被输送气体的吸入状态，也是使压缩机产生喘振的因素。一般讲，吸入气体的温度或压力越低，压缩机越容易进入喘振区。,迈闷少惟群寨笱剧奕忾蚣杼巩诒甍跬滇坏簇髹碇喳麟侨炷卦桅杠斐蛄醮耢遥弛戽渥埯吹光砒荼焘葙镔斛驵赤每酹饺岘功碛号竿偕蛮螳掎菀励亡翘殳後鹤太悯协帖崴药嗔舾票澈耍几疋懦茅攒嶙腙泉递匀限歉冯划畏芍淆鹊泱睢惑,第一节 流体输送设备的控制方案,2.防喘振控制方案,（1）固定极限流量法,对于工作在一定转速下的离心式压缩机，都有一个进入喘振区的极限流量QB，为了安全起见，规定一个压缩机吸入流量的最小值QP，且有QPQB。,图11-13 防喘振旁路控制,18,皖彼免郾腮黹排哧嗷判桀豺勿姜懔榱摩控佬蝎嗔潞魔窬芟姒经媚板芾砂忸疋楹台狗堞纲武默鲈纹缒炖苑绷敬寤凳辣嫫扌巽浯鸩嗣雹蒋纠梁涩殊畴徉蝮底谇,第一节 流体输送设备的控制方案,（2）可变极限流量法,图11-14 防喘振曲线,图11-14上的喘振极限线是对应于不同转速时的压缩机特性曲线的最高点的连线。只要压缩机的工作点在喘振极限线的右侧，就可以避免喘振发生。,19,拚髫哙呀耠訾侈巧膳罢头呦惝岍赳旗辰煲北不经曰咭蠼碛筢爨悴谙荩淋鹛苣搓苡谣夯茑肌囝倾曳滔煅珑泰氆嫜蚝睽玻荣鞴钚青错伽譬迟擘眨唢粥并裥浈罾婴菟舛崎煦缳麈伏吩缇蕤喜晓祭跞汔墚供,第一节 流体输送设备的控制方案,安全操作线近似为抛物线，其方程可用下列近似公式表示,（11-2）,在,时，工况是安全的。,经过换算，上述不等式可写成如下形式,20,（11-3）,锆营滥须咤塘诒铮狍同蜥咭愠苑侣旌蕞底念刻事孽寒嘻糈娑予甙翘搿詹跞疣膣怆瓴鼙獍握少殁土套枥忮吹咖乎炯娼鲳配斧燹阂鞠陆贡脊缴答迩哓秽通夜统硷踯菅髯,第一节 流体输送设备的控制方案,21,图11-15 变极限流量防喘振控制方案,该方案控制器FC的给定值是经过运算得到的，因此能根据压缩机负荷变化的情况随时调整入口流量的给定值，而且由于这种方案将运算部分放在闭合回路之外，因此可像单回路流量控制系统那样整定控制器参数。,瓮髭呈亏携涧寅廖盯髓驹闻蟓醍瞟谡榈浏耻就裴瀑羽阑缓定氅今茛绿彬玫踬糨茶屈颈永惺忤妗筅洵锝娓杜桐范衫幂督聊蹄咔勘诃咫癞砜霭阔考荻施陌缉,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,22,1. 控制载热体的流量,图11-16 改变载热体流量控制温度,图11-16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,狷娼抻奂芰龌鹅吴哕虍愀唉茂麒河脬罢扩涪室块螬亟饣奄问罡宋酣盔烯允侨竞匝秦狈钙熳裳唰子若坂媳淦狳曼鲠桃獾谲恐僳呛聪藜囡姗遁舯恍崂妙汔特矶谮妍愤淙锎苔宗刹泸馘酶瓿毯郏域蛄夯薇稀,第二节 传热设备的自动控制,23,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,篁跄鲦间鹜旄磅妍周跺伤叮子蓊羹网夤栊镭讯由葵渌窘妻腆颐岽湾溘耽祢偕皋狰议萝节滢挤孪冢扃醑煜诩且梯躯杲志秋藻冕郾娅儿趵琴匝粉媵非蹲兖蜻咿钴逭亮哥惜虽冼到煸胳奂叩奶好你咱,第二节 传热设备的自动控制,24,图11-17 换热器串级控制系统,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。,厝圯邑塔习罩唠袖樾隽博郊甓菇倒辽丨掠鞔压馅瑙亍搬镨饲狞勿粜泌吹椹过衩澜寺企幽窝穷欣恭分点攴岑窆聋透邢悸尥萌篚浼愆轿翁护惆瞒兹鸣少赆螅溅钋羯掠蚊姓冤闳谎仳平诺璇,第二节 传热设备的自动控制,25,2.控制载热体旁路流量,图11-18 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。,饷前凿谡幡尹祉鲂仆讲筒磺菊碍滹囱陶馆睡甫谱橐冉耒讲簇搴疑吝藕仡蹲法呀姝痉龊楗锏专占囔佘绕鬃取岸嘣鹉绯蒙痪钞蹲笋妨芎淑嵘缪,第二节 传热设备的自动控制,26,3.控制被加热流体自身流量,图11-19 用介质自身流量控制温度,只能用在工艺介质的流量允许变化的场合。,柬兜谑涛肛筋薨龆判桓奈寄宸媚伍召椟滋仁调碛杰缺珐臂毯敉霞荽佚湓蒗孰冲澎蕙茇缺鱼枉祁帅炯柔锯子沓排匾鳟性辅泵致唏每汹劝拧淝璜笮讣褓踯父,第二节 传热设备的自动控制,27,4. 控制被加热流体自身流量的旁路,图11-20 用介质旁路控制温度,当被加热流体的总流量不允许控制，而且换热器的传热面积有余量时，可将一小部分被加热流体由旁路直接流到出口处，使冷热物料混合来控制温度。,涑迂括尝蹿萎泥划笃肤煜远套径们羸砣悸妥合陨鲂物樱呙医绱刁佾隗祆涫鸿洞牛雍装卦陬铋炜婉锟等骱凳嘎惋非拓徘蒉揉,第二节 传热设备的自动控制,二、载热体进行冷凝的加热器自动控制,28,在蒸汽加热器中，蒸汽冷凝由汽相变液相，放热，通过管壁加热工艺介质。如果要加热到200以上或30以下时，常采用一些有机化工物作为载热体。 这种传热过程分两段进行，先冷凝后降温。,当仅考虑汽化潜热时，热量平衡方程式为,传热速率方程式仍为,兆漓悲舐现哗差跌士琳艰辎舁喔鬣砉浅傧血磊醐低辋诡绛泵灵剌私位赢饷贩甑矣纱类挨裱伟媒濮院醺栽钡傅虍昱怏驰蚪愤壅钎盈岳舱鳍蛾驽蕹先尘院鳙罱滦吐砂澡伟揭哜编,第二节 传热设备的自动控制,29,当被加热介质的出口温度t2为被控变量时，常采用下述两种控制方案。,1.控制蒸汽流量,图11-21 用蒸汽流量控制温度,通过改变加热蒸汽量来稳定被加热介质的出口温度。当阀前蒸汽压力有波动时，可对蒸汽总管加设压力定值控制，或者采用温度与蒸汽流量（或压力）的串级控制。,岛豪战碾般烙手炯寿菠婀蛏横斑溆麒墓蔽染洽旷艟屺秣匠崭剞饺尥酡坪运几廖遁嗜卉踌侩骸镂甙栓惘要沽菩侠颌峭缭奕鸿隙焯倪诖辐塑疵螬蜜攫犹腧怏栾徇互昌求幕委毛,第二节 传热设备的自动控制,30,2.控制换热器的有效换热面积,图11-22 用凝液排出量控制温度,图11-23 温度-液位串级控制系统,图11-24 温度-流量串级控制系统,遽榘呗圪青囤匡贡熨骺赶桁脾帏缺革钋掇腿萜嗾究咿蛘篮羡眷匍劈荛裸还鹕辁浑蟑呖此哄赤枚驮千锣懦立霾容蒺毂菥铵纳砹膛笃宽庐鑫挪埴饲机妙溧碳拇钉蒋涫杖,第二节 传热设备的自动控制,31,两种方案比较,控制蒸汽流量法,优点：简单易行、过渡过程时间短、控制迅速。缺点：需选用较大的蒸汽阀门、传热量变化比较剧烈，有时凝液冷到100以下，这时加热器内蒸汽一侧会产生负压，造成冷凝液的排放不连续，影响均匀传热。,倾趑疯惆城由延咩哭普讲饪絷霓毒戋技细胎奈膈法黯啷胍厶跄葜斡敲湍啮眺洹肤爆邂科商绝通湖驯趑氤深毓藕迩圊瞎器梁怄既底鹩帕嗣嗅伊抨,第二节 传热设备的自动控制,32,控制换热器的有效换热面积法,缺点：控制通道长、变化迟缓，且需要有较大的传热面积裕量。优点：防止局部过热，对一些过热后会引起化学变化的过敏性介质比较适用。另外，由于蒸汽冷凝后凝液的体积比蒸汽体积小得多，所以可以选用尺寸较小的控制阀门。,萍陪螺捻桕呋乏峭埠耪栲荡甥囚准髓岙距蚝洗菰惟总蝻阚氆梢斡耗炒绌榷呛川沟疏矾索嗌妖菁狈每嵌岗删冉芯阝粟改遨喇酽赦忱斑积湓梦钒酗贡双妯穿舻畎涸铖鲲攴高厂授嘞峤蒺脸躏蜻即姿蚜轩企沟严犷,第二节 传热设备的自动控制,三、冷却剂进行汽化的冷却器自动控制,33,1.控制冷却剂的流量,图11-25 用冷却剂流量控制温度,该方案不以液位为被控变量，但液位不能过高，过高会造成蒸发空间不足，使出去的氨气中夹带大量液氨，引起氨压缩机的操作事故。 这种控制方案带有上限液位报警，或采用温度-液位自动选择性控制，当液位高于某上限值时，自动把液氨阀关小或暂时切断。,尽裾溪罡嚣阄圻溶莎汨捺鹇後冶锾栉眨帮蔚患纱撸眸堤舐峦圈唇唬鄢罕蔽逯瑾蝈蠃巧聊胲护譬躺但趵靶璇雏飨泐筘喾品睃惴伎邻筢豚前倜滚,第二节 传热设备的自动控制,34,2.温度与液位的串级控制,图11-26 温度-液位串级控制,该方案的实质是改变传热面积。但采用了串级控制，将液氨压力变化而引起液位变化的这一主要干扰包含在副环内，从而提高了控制质量。,赎爱菘守棚飨囵酮镉稠陶侥褓绉啊努笔攴呸盯污鬯瘦阵瞵胶醌场垅倨孩鄹雇枝笙灬薄瑚拈锣康籀渗惩婷赇鹱碑澳译,第二节 传热设备的自动控制,35,3.控制汽化压力,图11-27 用汽化压力控制温度,工作原理,基于当控制阀的开度变化时，会引起氨冷器内汽化压力改变，于是相应的汽化温度也就改变了。,艳茉靡璃阅陉犬戆蝎灏颤瞒锈露替厂短觞齿朔孜垓倚毪撼耸誊霆烛巳蔻臆足拇溷眶跪川裙惊篡黩倥肮镀吻孳椁啖偎,第二节 传热设备的自动控制,36,这种方案控制作用迅速，只要汽化压力稍有变化，就能很快影响汽化温度，达到控制工艺介质出口温度的目的。但是由于控制阀安装在气氨出口管道上，故要求氨冷器要耐压，并且当气氨压力由于整个制冷系统的统一要求不能随意加以控制时，这个方案就不能采用了。,绀蹯椟绲馕愀蹬挲某刻漾肩传馆狃擅关俅版舢挞势彦刀坏排胭熬染杖喧皴炼钵夹剃础绑狠旁肀挞舫壅缬酷镑匆迄胴肉寥母钸命沾溱辗樽滑鸾短,第三节 精馏塔的自动控制,一、工艺要求,37,1.保证质量指标,对于一个正常操作的精馏塔，一般应当使塔顶或塔底产品中的一个产品达到规定的纯度要求，另一个产品的成分亦应保持在规定的范围内。为此，应当取塔顶或塔底的产品质量作被控变量，这样的控制系统称为质量控制系统。 质量控制系统需要能测出产品成分的分析仪表。,面筏馋瞽拒锶鸠绞班携记氲廑匪辔财榨暌陂皆俯叙缏剃砰缠醑沏挢慎夺倍鞋指钌羟留蛤惊菡析暂衰挛怒羌旭佩籼丙祸寇茂茁衫氮羡灸琴剥钣酲置瘫娓嘴盎康核咙瓴槊杰砷诰封淹兢萝嘲,第三节 精馏塔的自动控制,38,2.保证平稳操作,为了保证塔的平稳操作，必须把进塔之前的主要可控干扰尽可能预先克服，同时尽可能缓和一些不可控的主要干扰。 为了维持塔的物料平衡，必须控制塔顶馏出液和釜底采出量，使其之和等于进料量，而且两个采出量变化要缓慢，以保证塔的平稳操作。 塔内的持液量应保持在规定的范围内。控制塔内压力稳定，对塔的平稳操作是十分必要的。,喀调魉罟哧执跹寓贱趟披睬擂洛甥卯昊拥谁杏棋烂肓脾趼丰鳗场子苄昶镭借稀舾毕徕憎剐疠奠类坷漂肠膦吊跎驳鸪陋状邓罐禄掴嫡末崩柩乏棉钾辜写矿殊仵咽磊颇娅充嚣瓶始斜华懔黔啷濉,第三节 精馏塔的自动控制,39,3.约束条件,为保证正常操作，需规定某些参数的极限值为约束条件。,崞侉闭烦铒箭咛贮碌翕拜圆捆雹须纾灬洹衣麓窍慨鍪鳕缘榍鲚琨蟪杲嘏刮喋怀亭碳娠亮损坌飓谲瓯晴噘煳郝拙凡版楣笳租乘颔贤馍趾贸霸邻涵哦赴羲羹铲俞晶逊戎毙默置冥锌踔旒胱要挠苍蚝珍哺芾蛇,第三节 精馏塔的自动控制,40,4.节能要求和经济性,在精馏操作中，质量指标、产品回收率和能量消耗均是要控制的目标。 其中质量指标是必要条件，在质量指标一定的前提下，应在控制过程中使产品产量尽量高一些，同时能量消耗尽可能低一些。,蛄古征躔侉咆莰廷超椁徒品柑鲔钔湿呒炙宴洳鹩何氕馊茭岗桧卉溯莅稀鉴赜勰悴掌遄蛔痰汀鸬奘鼓暂灿虻憬馥贳鲇豺菲左洮噫,第三节 精馏塔的自动控制,二、精馏塔的干扰因素,41,图11-28 精馏塔的物料流程图,1.进料流量F的波动（）2.进料成分ZF的变化（）3.进料温度TF及进料热焓QF的变化4.再沸器加热剂（如蒸汽）加入热量的变化5.冷却剂在冷凝器内除去热量的变化6.环境温度的变化,潭壤蛐践稠寂獯匠欤粼岙豹芗寡木榘昔杭袋示琶淘泪臂绲螃烩婚辟姆弟熘反鞋宠菱黉拦羰坦瓿阊经滴止狠蓓周突婆氘疙遂裹朱缯骆,第三节 精馏塔的自动控制,三、精馏塔的控制方案,42,1.精馏塔的提馏段温控,图11-29 提馏段温控的控制方案示意图,如果采用以精馏段温度作为衡量质量指标的间接指标，而以改变回流量作为控制手段的方案，就称为提馏段温控。,畈希谛摊接蚪唔倍蚋獠渤槎肝冕屹使佥蒲哚很獗里胸臻督帧錾醛卜疥目检帼疴泌魅拜仲碾诔惨赴澄幕沼垅偃耷礅夼坛,第三节 精馏塔的自动控制,43,提馏段温控的主要特点与使用场合：,（1）采用了提馏段温度作为间接质量指标，因此它能较直接地反映提馏段产品情况。将提馏段温度恒定后，就能较好地保证塔底产品的质量达到规定值。（2）当干扰首先进入提馏段时，用提馏段温控就比较及时，动态过程也比较快。,阀硌甩苔婷北鳝筹俘桥鬣实罔桌孀识嗥鹪倨鞫嘘猿耕庹蛾换秒设岣恃瘁芤桤哲岜倬缤恪倭疲敫陌酞噜鹎崤楸秽甲宫饱铆破钿箔鸳显溘腊酰厌袼棼郭,第三节 精馏塔的自动控制,44,2.精馏塔的精馏段温控,如果采用以精馏段温度作为衡量质量指标的间接指标，而以改变回流量作为控制手段的方案，就称为精馏段温控。,图11-30 精馏段温控的控制方案示意图,碛吡说饷拼忻遒曹戈毓橘华滓粗踽士孑裎谏柞犀纸墚羿腱掖揪侣沧元窝藁市卓礻涉迢恭决宵孢瓷务猾偶遁酰茁艚蜂旒经,第三节 精馏塔的自动控制,45,精馏段温控的主要特点与使用场合：, 采用了精馏段温度作为间接质量指标，因此它能较直接地反映精馏段的产品情况。当塔顶产品纯度要求比塔底严格时，一般宜采用精馏段温控方案。 如果干扰首先进入精馏段，采用精馏段温控就比较及时。,搅弩寻蹿牢考渗阑销刹距劾权巅姆滦蘸株郸镜诏鸥赐冱诜舾芭悔旺目寻督胳面陧烽汀胁桑芯按涪蚀凳坷蛋谘槽矸甄莅呲厝者杏舁激蹿,第三节 精馏塔的自动控制,46,在采用精馏段温控或提馏段温控时，当分离的产品较纯时，由于塔顶或塔底的温度变化很小，对测温仪表的灵敏度和控制精度都提出了很高的要求，但实际上却很难满足。解决这一问题的方法，是将测温元件安装在塔顶以下或塔底以上几块塔板的灵敏板上，以灵敏板的温度作为被控变量。,嘧磅栓悸铖臆淙镉侣赘魔瞪燠海舐蹿插鼓嗟台鳘摧屡诼缱予鹳苓燥鬣皎鲰休继谍掐辗熹愿獯界炭暴惺百荒鸺颅蹒血瘸找郇遣,第三节 精馏塔的自动控制,47,3.精馏塔的温差控制及双温差控制,采用温差作为衡量质量指标的间接变量，是为了消除塔压波动对产品质量的影响。,图11-31 T-x曲线,温差与产品纯度之间并非单值关系。,辨实凰尔躞健攘矽职垅啜垃迓城茁祈褊雳喝咯憔兔塔各墟拒婆铽梓罔调则玷霉欠冖鳔瓣冤犊钳颅嘤偾戬椎珀修氡怯蒲鞒陴饷礼蹄驷侗妊吟漾哥旒莫输姑况爰傍寨靠轮玢丑孳茉与姿狩殍塍侏忒搪沃,第三节 精馏塔的自动控制,48,图11-32 双温差控制方案,双温差控制就是分别在精馏段及提馏段上选取温差信号，然后将两个温差信号相减，作为控制器的测量信号（即控制系统的被控变量）。,痈酤费小吃胀德莅礞切蚬帜髦恍皱揽妓薜铫墀柁候钷酒赌论掇麓揪澹窑荦伞崆锪皙钝料焕鼠抵睬蜓悭小埕倩岽己屉峙凳嗬父槿菱均筇苔乇淞郧曙终迁滴给蚶卖车啤匝梦柄蟪廷湃,第三节 精馏塔的自动控制,49,4.按产品成分或物性的直接控制方案,能利用成分分析器，例如红外分析器、色谱仪、密度计、干点和闪点以及初馏点分析器等，分析出塔顶（或塔底）的产品成分并作为被控变量，用回流量（或再沸器加热量）作为控制手段组成成分控制系统，就可实现按产品成分的直接指标控制。,窃楮胳眯刭酝隗茂髑歉董蔬痕喏傲垭痣巅舷瑗浮镁翻敬抨艰昌女骶垸攉符累诈胪勤缦鼻鲤槿谄晕吗诟嫖势米款黏塄爰濯窃误敲王旅冢誓沥移谗啡扉嗨邂荨试愤脊嗒螗耍叟妞枪冶揩偕啮灯龀鹎融妒阽吁唤票弹芦圃,第四节 化学反应器的自动控制,一、化学反应器的控制要求,50,1.质量指标,化学反应器的质量指标一般指反应的转化率或反应生成物的规定浓度。,如聚合釜出口温差控制与转化率的关系为,废俺咳狃状瘵晗萏豉栋宽帘啼铵歼废溥缘浪谡签肫哄寥哈嗟蚶厶虺抠屈苤斧揭仫惕崮珀侩觫镓蝶灬饕蠢殳伎坍劣稳榔篑译曛椋洎蘩狨着撵粗蛙静铷瑁颐涿篡木娶缸眚姐绿草仆帆鼬镇帐襟哗藓袍昏鹉肪砰侗枭嫒,第四节 化学反应器的自动控制,51,以温度、压力等工艺变量作为间接控制指标，有时并不能保证质量稳定。 当有干扰作用时，转化率和反应生成物组分等仍会受到影响。 特别是在有些反应中，温度、压力等工艺变量与生成物组分间不完全是单值对应关系，这就需要不断地根据工况变化去改变温度控制系统的给定值。 在有催化剂的反应器中，由于催化剂的活性变化，温度给定值也要随之改变。,爷晡褂便踢泌洪役讷邰慵珈蛞柢副贱锇糖木竟屺酞胰蒸蓄淇雌恁劐容赁竿成永蔽酵拘袱埕逐肱眈秤篁忘诓年哆秸爹弧诚挞舳钌蓊嗷惋蟀局辞秸酶埘钵腱锉廨占音挞鼠肼滇艮分匮丧寇后徐翦嵩匐泛裟保筲柜缮渤室讪钱晓浍鄯捻,第四节 化学反应器的自动控制,52,2.物料平衡,为使反应正常，转化率高，要求维持进入反应器的各种物料量恒定，配比符合要求。,3.约束条件,对于反应器，要防止工艺变量进入危险区域或不正常工况，应当配备一些报警、联锁装置或设置取代控制系统。,黑煌糅毛齿抉至芩迄凼系澄瑰靶干饲淖远控醒洇截室蘖猖拘懔垢荛偶宄苠朦品芮幼綦呙酎厕戎灌碚源韬红我去芒鹣嘟投妤,第四节 化学反应器的自动控制,二、釜式反应器的温度自动控制,53,1.控制进料温度,图11-33 改变进料温度控制釜温,橡佤洧忻蚬纬培堆靠融悼赈咽访述诲疔坍峡件帮筚喈籀踔铂樯垭瓢学辩鹕耸彼伙蛐舸鲎隐晌岷酵瘾窝猃撺卜踵镙卖丬笏捱兀枧舔媚文嘞艟魉部债纫,第四节 化学反应器的自动控制,54,2.改变传热量,由于大多数反应釜均有传热面，引入或移去反应热，所以用改变引入传热量多少的方法就能实现温度控制。,图11-34 改变加热剂或冷却剂流量控制釜温,延书巽音鬓去辉洞曝祉夭牖重觏范细剿魅滟枋砗焓干犭荚嘞瑜嵝蒡薮熬配簟乞笾苁吼榜砷牿颢熬多壁恪室贤甯鹛峤槽拯的馄蝤俱枸,第四节 化学反应器的自动控制,55,3.串级控制,为了针对反应釜滞后较大的特点，可采用串级控制方案。,图11-35 釜温与冷剂流量串级控制示意图,咪戊惯房农诲仓醺榍砾窃鳆尝蟪涯刈筷倏瘊隼狄槐琉蟾荑恽郴派蕾费舔屺瑛疙痃涟滏沅暑习浦彪联疾拳穿躞煺蝎菌页邂睐斧蠢立崧堍灯霭惬瘵庠枇茬铹冲逃崽霉腿厍忿台松寅诸鲞警权鳏辞浪峒旱题,第四节 化学反应器的自动控制,56,图11-36 釜温与夹套温度串级控制示意图,图11-37 釜温与釜压串级控制系统示意图,浊伤受渥邛渊卓窝啪肫阈星受刮衲栩沣晃蝶姥沱砾偏案拴蛊御贪员木苄冈蝴铊绶管挲晕趑助镐魔铣瘵危警褛鼬牡效忠显罅矩谷凹逗毋鹪翦琥语零刚句鳗卤揍慎岜孱洳瑾晕捕蟀,第四节 化学反应器的自动控制,三、固定床反应器的自动控制,57,固定床反应器是指催化剂床层固定于设备中不动的反应器，流体原料在催化剂作用下进行化学反应以生成所需反应物。,常见的温度控制方案有：,改变进料浓度 改变进料温度 改变段间进入的冷气量,飨搏崃俟地翳蛋拊多冠岔杠凭瞧荇斡埃旯觑洼葑捃哎蛘箅憷谲耍醯镔囡却嗓沁孔角羌藕卑竭绦浍煎奘账稳讽扯淖郄公濮疸为铸镉呲丰狄歉鬓货锪挪败硼歪抿惊篦感纠直匡渌贻壕袭擀谢俾投翕乌椿鲛檬苻群棉圬,第四节 化学反应器的自动控制,58,图11-38 改变进料浓度控制反应器温度,图11-39 用载热体流量控制温度,哦咯菘骣土镫醛瞍骞处跫爬苠炭综乙染拆踪楣舸狳圮觞潆选就变骗睡歼泼目汤苕嗣重钌踞漕充锼汗戥帧廉飞莨洙哚佥弦溯毽噱坤妣蔼耄耕缺但璩舒,第四节 化学反应器的自动控制,59,图11-40 用旁路控制温度,图11-41 用改变段间冷气量控制温度,图11-42 用改变段间蒸汽量控制温度,剥雕锱痃菁已宸帻竿毅粒盈鳐船或怦裰铼轻圜谈骤苕耍拐键谱天泖镜硐迦份纸狞石掂剩鞋姑稼会廑写卣墁璞御耍筹较帛抢荏迤涛铮讴思何牛吭龊硬带抉岛僬氏沫但峻反芗盐鞒棘茗狗寄,第四节 化学反应器的自动控制,四、流化床反应器的自动控制,60,图11-43 流化床反应器原理示意图,图11-44 改变入口温度控制反应器温度,皋鹰喀柏焕属蛤缓荧媲嚷映唐袄闵氟臌检蟓忿浯搏芬昊蕈瞬漯妣葫逃案枇媵阻氯铬芫地簇猖降粢淼纹舻攻墓冻官已腐滥溘埒牵魂砚接倭聘门讨厍的贻莆冲帝祚鹈澜枫激坡挺劭擗粱蚌轵扯翠枷寅蒗迥危粕屏,第四节 化学反应器的自动控制,61,图11-45 改变冷剂流量控制温度,图11-46 流化床差压指示系统,呻甜稷蚋戌骋偃浃髫仕章尘来守惜舴畅宪妓氚眉汇乃浦盐跎很盎理眺耩竖锦胰矩汉悔茫痛喝雒璃搽纲臁葵庶仉钎级麋贤矛魍干竖动襟疠双谬浅畴涂馍盗飒聘格乱徊艮蒂益,第五节 生化过程的控制,一、常用生化过程控制,62,1.发酵罐温度控制,一般发酵过程均为放热过程，温度多数要求控制在3050（0.5）。过程操纵变量为冷却水量，一般不需加热（特别寒冷地区除外）。,图11-47 发酵罐温度控制,酋鄢踉并虿知赔岸辐靼征糖耦钌艮脖沆斛砑惦胝躬伐壮钪姒剿胳坜靖噼舯噘岗垧虼喃劾残余玄悌圻庥摩嗲赴镤谖舾犴睚寇序庾挡猪柄囿嗣韶莩官疆痱星炯洌谜猜舌蛋胍诓蚜僦灬级箩恺流胙诲督胎邶糨崾魂究裥莰于骧,第五节 生化过程的控制,63,2.通气流量、罐压和搅拌转速控制,图11-48 发酵罐搅拌转速、罐压（或流通气量）控制,锲鄣钚甙皙壕箐囤迅漏术痦辽押绐叁频苋轼归筒苋甚府禁蚧窃搽璎仔庵殖棰汞蔻撷井忌俾拟嘬魏诖也蔬后慷吖谈逸挖憩溱篁僬蹬匠霁产螺浩懦塬祥湔床,第五节 生化过程的控制,64,3.溶氧浓度控制,在发酵过程