化工儀表及自動化第11章

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1、化工儀表及自動化第十一章典型化工單元的控制方案內(nèi)容提要流體輸送設備的控制方案離心泵的控制方案往復泵的控制方案壓氣機的控制方案離心式壓縮機的防喘振控制傳熱設備的自動控制兩側(cè)均無相變化的換熱器控制方案載熱體進行冷凝的加熱器自動控制冷卻劑進行汽化的冷卻器自動控制精餾塔的自動控制工藝要求1內(nèi)容提要精餾塔的干擾因素精餾塔的控制方案化學反應器的自動控制化學反應器的控制要求釜式反應器的溫度自動控制固定床反應器的自動控制流化床反應器的自動控制升化過程的控制常用生化過程控制青霉素發(fā)酵過程控制啤酒發(fā)酵過程控制2第一節(jié)流體輸送設備的控制方案一、離心泵的控制方案3離心泵流量控制的目的

2、是要將泵的排出流量恒定于某一給定的數(shù)值上。離心泵的流量控制大體的三種方法1.控制泵的出口閥門開度當干擾作用使被控變量（流量）發(fā)生變化偏離給定值時，控制器發(fā)出控制信號，閥門動作，控制結(jié)果使流量回到給定值。第一節(jié)流體輸送設備的控制方案4圖11-1改變泵出口阻力控制流量圖11-2泵的流量特性曲線與管路特性曲線控制閥一般應該安裝在泵的出口管線上，而不應該安裝在泵的吸入管線上（特殊情況除外）。注意第一節(jié)流體輸送設備的控制方案52.控制泵的轉(zhuǎn)速圖11-3改變泵的轉(zhuǎn)速控制流量圖11-3中曲線1、2、3表示轉(zhuǎn)速分別為n1、n2、n3時的流量特性，且有n1＞n2＞n3。該方案從

3、能量消耗的角度來衡量最為經(jīng)濟，機械效率較高，但調(diào)速機構一般較復雜，所以多用在蒸汽透平驅(qū)動離心泵的場合，此時僅需控制蒸汽量即可控制轉(zhuǎn)速。第一節(jié)流體輸送設備的控制方案63.控制泵的出口旁路圖11-4改變旁路閥控制流量將泵的部分排出量重新送回到吸入管路，用改變旁路閥開啟度的方法來控制泵的實際排出量。控制閥裝在旁路上，壓差大，流量小，因此控制閥的尺寸較小。該方案不經(jīng)濟，因為旁路閥消耗一部分高壓液體能量，使總的機械效率降低，故很少采用。第一節(jié)流體輸送設備的控制方案二、往復泵的控制方案7往復泵多用于流量較小、壓頭要求較高的場合，它是利用活塞在汽缸中往復滑行來輸送流體的。往

4、復泵提供的理論流量可按下式計算（11-1）第一節(jié)流體輸送設備的控制方案81.改變原動機的轉(zhuǎn)速圖11-5改變轉(zhuǎn)速的方案該方案適用于以蒸汽機或汽輪機作原動機的場合，此時，可借助于改變蒸汽流量的方法方便地控制轉(zhuǎn)速，進而控制往復泵的出口流量。第一節(jié)流體輸送設備的控制方案92.控制泵的出口旁路圖11-6改變旁路流量該方案由于高壓流體的部分能量要白白消耗在旁路上，故經(jīng)濟性較差。第一節(jié)流體輸送設備的控制方案103.改變沖程s圖11-7往復泵的特性曲線計量泵常用改變沖程s來進行流量控制。沖程s的調(diào)整可在停泵時進行，也有可在運轉(zhuǎn)狀態(tài)下進行的。第一節(jié)流體輸送設備的控制方案三、壓氣

5、機的控制方案11壓力機的分類其作用原理不同可分為離心式和往復式兩大類；按進、出口壓力高低的差別，可分為真空泵、鼓風機、壓縮機等類型。第一節(jié)流體輸送設備的控制方案121.直接控制流量對于低壓的離心式鼓風機，一般可在其出口直接用控制閥控制流量。由于管徑較大，執(zhí)行器可采用蝶閥。其余情況下，為了防止出口壓力過高，通常在入口端控制流量。因為氣體的可壓縮性，所以這種方案對于往復式壓縮機也是適用的。為了減少阻力損失，對大型壓縮機，往往不用控制吸入閥的方法，而用調(diào)整導向葉片角度的方法。第一節(jié)流體輸送設備的控制方案13圖11-8分程控制方案圖11-9分程閥的特性第一節(jié)流體輸送設

6、備的控制方案142.控制旁路流量圖11-10控制壓縮機旁路方案對于壓縮比很高的多段壓縮機，從出口直接旁路回到入口是不適宜的。這樣控制閥前后壓差太大，功率損耗太大。為了解決這個問題，可以在中間某段安裝控制閥，使其回到入口端，用一只控制閥可滿足一定工作范圍的需要。第一節(jié)流體輸送設備的控制方案153.調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速壓氣機的流量控制可以通過調(diào)節(jié)原動機的轉(zhuǎn)速來達到，這種方案效率最高，節(jié)能最好。問題在于調(diào)速機構一般比較復雜，沒有前兩種方法簡便。第一節(jié)流體輸送設備的控制方案四、離心式壓縮機的防喘振控制161.離心式壓縮機的特性曲線及喘振現(xiàn)象圖11-11離心式壓縮機特性曲線圖11-

7、12喘振現(xiàn)象示意圖第一節(jié)流體輸送設備的控制方案17喘振是出現(xiàn)壓縮機工作點這種反復迅速突變這一現(xiàn)象時，由于氣體由壓縮機忽進忽出，使轉(zhuǎn)子受到交變負荷，機身發(fā)生振動并波及到相連的管線，表現(xiàn)在流量計和壓力表的指針大幅度擺動。喘振是離心式壓縮機固有的特性。負荷減小是離心式壓縮機產(chǎn)生喘振的主要原因；此外，被輸送氣體的吸入狀態(tài)，也是使壓縮機產(chǎn)生喘振的因素。一般講，吸入氣體的溫度或壓力越低，壓縮機越容易進入喘振區(qū)。第一節(jié)流體輸送設備的控制方案2.防喘振控制方案（1）固定極限流量法對于工作在一定轉(zhuǎn)速下的離心式壓縮機，都有一個進入喘振區(qū)的極限流量QB，為了安全起見，規(guī)定一個壓縮機

8、吸入流量的最小值QP，且有QP＜QB。