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15 第十六章 典型操作单元的控制方案.ppt

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本课件面向典型操作单元,讲解传热设备的载热体流量与工艺介质分路控制方案,加热炉出口温度的五种控制方案与燃烧系统控制,锅炉汽包水位的单冲量、双冲量与三冲量控制及燃烧系统控制,以及化学反应器的单回路、串级与前馈温度控制。

第十六章典型操作单元控制方案导览页,列出传热设备、加热炉与锅炉的控制方案等重点
传热设备控制方案页,说明改变载热体流量会引起传热系数与平均温度变化及上游压力不稳时的串级方案
工艺介质分路与前馈反馈页,说明主要干扰为生产负荷且出口温度要求高时采用前馈-反馈控制
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第1页:第十六章 典型操作单元控制方案

第十六章典型操作单元控制方案:重点讲解传热设备、加热炉、锅炉以及化学反应器等典型操作单元的控制方案设计思路与系统构成。

第2页:传热设备的控制方案

  • 控制载热体流量:改变载热体流量将引起传热系数和平均温度的变化;若载热体上游压力不平稳,应采取稳压措施,或采用温度与流量(或压力)的串级控制系统

第3页:工艺介质分路控制方案

  • 工艺介质分路:把工艺介质分成两路,一路经换热设备,另一路旁路,通过调节两路流量比例控制出口温度

当主要干扰是生产负荷(即工艺介质),且工艺对出口温度要求较高时,可采用前馈—反馈控制方案。

第4页:加热炉的温度控制方案

加热炉的主要质量指标是工艺介质经加热后的出口温度,不少加热炉允许波动范围仅 1~2℃。主要干扰有工艺介质流量温度组分、燃料油(气)压力成分与热值、雾化情况、空气过量情况、喷嘴阻力及烟囱抽力等,操纵变量一般是燃料油(或气)的流量。

  • 单回路控制系统
  • 炉出口温度与炉膛温度的串级控制
  • 炉出口温度与燃料油(或气)流量的串级控制
  • 炉出口温度与燃料油(或气)压力的串级控制
  • 前馈—反馈控制系统

第5页:加热炉燃烧系统的控制

燃烧系统控制的目的:一是保证燃料充分完全燃烧以发挥燃料热效;二是防止燃料波动造成干扰影响出口温度控制质量;三是出自安全目的防止事故。

控制内容包括燃料油(或气)的压力控制、使用燃料油时的雾化蒸汽压力控制,以及安全联锁保护等。

第6页:锅炉设备的控制任务

锅炉设备的控制任务主要是根据生产负荷需要供应一定规格(压力、温度等)的蒸汽,同时使锅炉在安全、经济的条件下运行:

  • 锅炉供应的蒸汽量适应负荷变化或保持给定负荷
  • 蒸汽压力保持在一定范围内
  • 过热蒸汽温度保持在一定范围内
  • 汽包水位保持在一定范围内
  • 保持燃烧的经济性和安全运行
  • 炉膛负压保持在一定范围内

第7页:汽包水位控制系统(上)

汽包水位控制方案:

  • 单冲量水位控制系统:只按汽包水位一个信号控制给水
  • 双冲量水位控制系统:引入蒸汽流量信号,可克服「虚假水位」影响

第8页:三冲量水位控制系统

三冲量水位控制系统同时引入汽包水位、蒸汽流量与给水流量三个信号构成给水控制系统,具体结构与参数以课件图示为准。

第9页:锅炉燃烧系统的控制

锅炉燃烧系统控制包括蒸汽压力控制、燃料与空气比值控制、炉膛负压控制:

  • 蒸汽出口压力与燃料流量串级控制系统
  • 燃料流量与空气量的单闭环比值控制系统
  • 空气量过少时自动减少燃料流量的选择性控制系统
  • 蒸汽出口压力降低时自动加大空气量的选择性控制系统

第10页:化学反应器的单回路温度控制

两个单回路温度控制系统均以冷剂带走反应热量:

  • 控制冷剂流量稳定反应温度:冷剂流量相对较小、釜温与冷剂温差较大,反应器内部温度不均匀时易造成局部过热或过冷
  • 控制冷剂温度变化保持反应温度不变:冷剂强制循环、流量大、传热效果好,但釜温与冷剂温差较小

第11页:化学反应器的串级与前馈控制

单回路温度控制系统常用载热体作为操纵变量,滞后时间较大,对温度调节质量影响较大,可采用串级控制方案:

  • 反应温度对载热体流量的串级控制
  • 反应温度对夹套温度的串级控制

具体方案应视扰动情况而定;若生产负荷(进料流量)变化较大,可采用以进料流量为前馈信号的控制系统。

习题:5、9、10

第12页:全部课程完

本页为《测量仪表与自动化》全套课件的结束页,标示全部课程内容完结。

课程从过程测量仪表(压力、物位、流量、温度与显示仪表),到过程控制仪表(调节规律、调节器、执行器与防爆知识),再到过程控制系统(对象特性、自动调节系统、简单与复杂控制系统及典型操作单元控制方案),完整覆盖测量、变送、显示、调节与执行各环节。

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