重油汽化炉出口流量控制系统

1、广西工业职业技术学院设计说明书课题名称：重油汽化炉出口流量控制系统设计组员：吴志强、吴雨冬.吴贵钟、杨家臣、黄远桂、欧庆明专 业：过程控制仪表及装置班 级：自动化1031起止日期：2011年10月25日2011年们月17日指导教师：秦 宇广西工业职业技术学院设计说明书重油汽化炉出口流量控制系统摘要2一、工艺背景3二、流量自动控制系统方案的确3三、过程检测控制仪表选4四、总结9参考文献摘要本文是关于用过程控制的方法对重油气化炉进行控制，通过控制器（p1d）, 使系统能根据生产负荷的需要，提供一定温度和流量的裂化气，使得重油气化炉 在安全经济的条件下运行，实现控制要求。此系统的监控清晰明确，能准确

2、把握 系统当前的运行情况，简化了系统监控的操作，减轻了个人的劳动强度；同时对 现场的重要参数进行设定，保证了系统运行的可靠，将操作错误的影响减小到最 低程度。该内容包括自动化控制方案的确定、仪表选型的原则、测量仪表的选用、 调节阀口径的计算等内容。关键词：重油气化炉过程控制p1d仪表选型一、工艺背景重油主要是由各种碳氢化合物组成，大致分为烷桂、环烷桂和芳香炷三类， 还含有少量的碳、氢、硫等几种元素组成，可用化学式cnhmsr （n表示碳原子 数，m表示氢原子数，r表示硫原子数）来表示，其中碳为85%88%,氢为11% 13%；重油是一种比重指数为99.9的稠油，黏度大，在常温下基本不流动。在

3、生产过程中必须把重油流量控制在一定的量；否则将造成重油过多、管道和气化 炉的裂解速率降低，这将对产量和质量以及对设备的使用和维护造成不良的影 响。现在所设计的自动控制系统是主要对气化炉的重油流量进行自动检测、报警 和防护等，但因重油气化炉的特殊因素，所以我们设计的系统和所选的仪表耍有 较高的可靠性和稳定性，必须有准、稳、快等特点。该气化炉是合成气车间的原料储存和原料供应源，所以控制系统的工作止常 与否，直接关系到合成车间原料的供应和生产的正常运行。二、流量自动控制系统方案的确定（一）流量控制系统方框图如下：设定值图a气化炉流量控制系统的方框图说明：a操纵变量q：隔膜阀的开度；b被控变量y：裂化

4、气出口流量；c扰动量f ：管道的阻力。重油气化炉中的油蒸汽送入炉中时流量可能不符合工艺要求，同时因管道内 阻力等因素导致气化炉中油蒸汽的流量不能保持在工艺要求之间，所以要通过隔 膜阀的开度对重油的流量进行调节，这样就要设计流量控制系统。1、被控变量y的确定由工艺背景得知重油是汽化炉工作产物的原料，它进入汽化炉的流量大小关 系着汽化炉产物的质量的好坏，所以选择汽化炉的重油入口流量作为被控变量。2、操纵变量q的确定能使重油气化炉岀口产物发生变化并偏离期望值的因素有：油蒸汽流量、氧 蒸汽温度、氧一蒸汽回收管流量、氧一蒸汽流量温度、软水入口流量温度、重 油入口温度流量、裂化气出口流量。在汽化炉中的温度

5、会因加热燃料的产热值与 环境的温度无法控制而导致不稳定，为了保证汽化炉产物的质量不受影响就耍随 炉内温度的变化调整重油流量的进入，因此选择汽化炉炉内温度作为操纵变量较 为理想。3、控制过程描述重油气化炉炉内温度由一体化热电偶温度变送器（s）测量，当气化炉内温度 因各种扰动而发生改变时，控制器接收到信号与设定值进行比较得出偏差，然后 进行p1d运算，并发出控制信号对汽化炉入口的重油流量调节阀进行控制，增大 或减小重油流量的进入，从而使气化炉的出口产物保持工艺要求值。三、过程检测控制仪表选用（一）仪表动力能源选择按现场安全考虑与工艺要求，此项目确定选用20到lookpa作为仪表动力源。（二）流量测

6、量仪表选型一体型电磁流量计不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的影响； 测量管内无阻碍流动部件，无压损，直管段要求较低测量介质：重油介质温度：0500°c安装方式：连接管道图b. xmpa-9000调节器确定选择：一体型电磁流量计 型号为jcld系列量程为 2.83282.60m3/h精度等级±0.5%（三）pid智能调节器选择xmpa系列智能调节器型号为xmpa-9000pid调节器技术参数（四）显示仪表选择按工艺要求，整个检测需要有一个能正确指示、记录、运算、报警、精度可 靠的监视系统，为减少成本的支出与减轻工作量，所以本项目选择的显示仪表为带指示、记录、运算、报

7、警、信号转换于一身的无纸记录仪。1、型号：jl-22a实时显示精度：误差小于土0.2%fs, 追忆精度：误差小于土02%fs 冷端误差：±2 °c时钟精度:2s/day2、输入信号直流电流：（420） ma热电偶：k, s, r, b, n, e, j, t3、四通道无纸记录仪外供电源24v dc电源：用于给变送器供电，负载能力m50nia4、记录间隔：1秒至240秒，共分为8档：1/2/5/20/40/60/120/240s 5、通讯接口（选择功能）rs485 标准(rs232)可选modbus rtu通讯协议与上位机通讯6、记录时间记录时间的长短与flash存储器容量、

8、记录间隔和输入点数有关，计算公 式如下:记录天数二0. 74*2m （记录容量）*记录间隔（秒）7、存储容量：2m8、通讯：可选rs485输出，采用开放式modbus rtu协议9、重量：0. 5kg u盘通讯功能：仪表配有标准u盘通讯口，用户可通过u盘将 储存于仪表内的数据拷贝至u盘，在将u盘插入电脑，由电脑来读取u盘内拷贝 的所有数据。10、四通道无纸记录仪仪表安装安装环境及注意事项a、环境温度：0°c-50°c ；环境湿度:10%-85% （无结露）。b、避免太阳光直射，及安装在有蒸汽、腐蚀性气体、电磁发生源的地方。c、仪表盘而板的钢板厚度不应低于lnrni,避免振动

9、。d、确保仪表周围通风良好，以利于仪表本身散热。e、定时对仪表进行检查校对：i2$8u216t9rt2. 3. 4j:匸coxt177bg10qfwr q4= _鶴线st人577mrs192021lt4.12 n14li腰.呂图d.四通道无纸记录仪安装接线图(五) 、调节阀的设计计算1、工艺参数介质为：裂化气压力为：0loompa介质温度：80150°c调节阀的选型要求裂化气出口管道可实现切断和全开，因此确定选择型号ovdf系列的气动隔膜阀气缸材质：聚酰胺pa、铝合金气动附件：限位开关、电磁阀、过滤减压阀定位器比例调节式气源压力：4 6bar公称通径：dn15-300mm公称压力：e

10、pdm膜片:lobarptfe 膜片：6bar适用温度：30+800°c连接方式：双由令、法兰阀体材质：pvc、pp、pph、pvdf阀座衬里：橡胶、衬氟膜片材质：epdm、ptfe、7br适用介质：强酸、强碱、强腐蚀介质2、阀口径确定(1) 判断是否为阻塞流查表得 x/二0.72k二 1.29比热系数："存罟=0.92x；=fvxr=o. 92x0. 72=0. 66f 广0. 92x；=0. 66压差比：x二乎嚅f08因为：x<fvxr hp： 0. 083<0. 66所以为非阻塞流情况(2) 正常流量系数计算气体膨胀系数为：y二二1_ °曲二0.

11、963fxxt 3x0.66计算正常流量系数7°°1_5 6936x0.958 v 0.083x 600x 4.36*(3) 计算最人流量系数scmax=l-n2 (1- sj=1-1.252 x (1-0.5) =0.2187c=m c =2x15. 69=31.38liulxfl选择c i()o=32. 0阀的口径为dg=50mmx=0.08选择二32. 0阀的口径为dg=50mm(六) 集中检测的温度仪表选型由于仪表所工作环境是一个高温高压、易燃易爆、带腐蚀、含毒场合，所以 综合考虑确定选择sbwr法兰式一体化热电偶温度变送器(s)型 号：ddz-s3000测量介质：

12、油蒸汽介质温度：120800°c安装方式：铠装插入式量程为501000°c精度等级:±0.5%温度探杆：材质sus 304长度500mm探杆插入深度：500mm连接螺纹：法兰补偿导线：sc型热电偶补偿导线（正极材料铜，负极材料铜镰合金）保护套管：因测量介质为油蒸汽因此需要设有保护套管，直径为2025mm 防护措施：a、热电偶使用法兰式安装并加装保护套管b、补偿导线采用钢带跌卷后再铺设c、工作地点严禁烟火、通风良好d、工作环境超警戒温生产线停止工作使用及维护注意事项：为保证仪表测量的准确性，探杆侵入被测介质的长度一般不应小于探杆长度 的2/3,补偿导线的止负极与热电

13、偶的止负极对应连接。定时对仪表进行检查校 对。四、总结（一）结论重油气化炉监控系统是随着科学技术的进步和工业生产现代化的发展而产 生的，本设计是以气化炉作为监控对彖，主要取得了如下结论：第一：对重油气化炉监控中所选择的仪表设备进行了分析，并制造了符合该 系统的特点的仪器、仪表第二：对监控系统进行报警的设计，可使得生产及报警的安全系统得到了提 高。第三：通过设计加深了自身的专业水平，达到了学习的目的。（二）体会经过半个多月的项目设计和对有关资料的收集，让我们感受到了自动化控制 技术在工业生产屮的广泛性和重要性，也培养了我们综合运用所学的基本理论、 基本知识和基本技术，分析和解决工程中实际问题的能

14、力，强化了我们在工程种 计算、工程制图和编制设计文件的能力。通过亲自动手，使我们对工业自动化工 程设计的基本程序有一个较全面、系统的了解。在此次设计屮，我怀着实事求是、理论联系实际、一切从实际出发的工作作 风，严肃认真、谦虚谍慎的工作态度为设计原则，在对有关资料的查找、收集和 编写屮，我学到很多新的知识。在设计屮我和同学或老师相互配合、相互帮助、 相互学习，让我们从屮培养了协作精神，也让我学会了学习别人的优点和长处， 來弥补自身的缺点和不足。本文是在老师秦宇的热情关怀和悉心指导下完成的。从个人项fi设计的内容 的讲解及本课题的设计分析及设计要求，无不凝聚了导师的心血，老师严谨的治 学态度、渊博的知识、丰富的实践经验、创新的思维，特别是孜孜不倦的育人态 度和对