9.第九章 典型过程单元控制解析

三、往复泵的控制方案 1．改变原动机的转速 2．控制泵的出口旁路 3．改变冲程s：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。
需要注意：往复泵的出口管道上不允许安装控制
阀，这是因为往复泵活塞每往返一次，总有一定体 积的流体排出。当在出口管线上节流时，压头H会 大幅度增加。 往复泵的前两种控制方案，原则上亦适用于其他位 移式的泵，如齿轮泵等。
于压缩比很高的多段压缩机，从出口直接旁路回到入口时； 因为控制阀前后压差太大，功率损耗太大。为此可在中间某 段安装控制阀，使其回到入口端。
3．调节转速
典型如变频调速。
五、 离心式压缩机的防喘振控制
1. 离心式压缩机的喘振现象 压缩机的出口与入口的绝对 压力之比p2/p1与进口体积 流量Q之间的关系曲线 如图。
①在连续性化工生产过程中，在油气输送过程中，除了某些 特殊情况，如泵的启停、压缩机的程序控制和信号联锁外， 对流体输送设备的控制，多数是属于流量或压力的控制，如 定值控制、比值控制及以流量作为副变量的串级控制等。 ② 还有为保护输送设备不致损坏的一些保护性控制方案， 如离心式压缩机的“防喘振”控制方案。
改变旁路阀开启度的方法来控制泵的实际排出量。
优点:流量控制平稳，实现简单; 缺点:旁路阀消耗一部分高压流
体能量，使总的机械效率降低 ；
应用：流量控制要求严格的场合
二、离心泵的控制方案
4. 泵控泵技术
原理1:串联变频调速小泵改变大泵入口压力，控制大泵出口 流量/压力。 原理2:并联变频调速小泵，直接改变大泵出口流量/压力。
二、离心泵的控制方案
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。 离心泵流量控制常用三种方法。 1. 控制泵的出口阀门开度 原理:
在一定转速下，离心泵的排出流量Q 与泵产生的压头H有一定的对应关系, 改变出口阀门的开启度就是改变管路 上的阻力， 即:使得H变化,Q变化。 优点:简单易行、应用广泛 缺点: 总的机械效率低，持别是控制 阀开度较小时，阀上压降较大，不 经济。
2．控制载热体旁路流量
当载热体是工艺流体、其流量不允许变动时，可采用三通控 制阀来改变进入换热器的载热体流量与旁路流量的比例，这 样既可以改变进入换热器的载热体流量，又可以保证裁热体 总流量不受影响。
§9.2 传热设备的自动控制
3．控制被加热流体自身流量 只能用在工艺介质的流量允许变化的场合 。
三、往复泵的控制方案
往复泵也是常见的流体输送机械，多用于流量较小、 压头要求较高的场合，它是利用活塞在气缸中往复 滑行来输送流体的 。
Байду номын сангаас
往复泵提供的理论流量可按下式计算：
Qi 60nFs (m3 / h)
式中 n——每分钟的住复次数； F——气缸的截面积，m2； S——活塞冲程，m。
控制原理： 改变n、F、s来控制流量。
二、离心泵的控制方案
2．控制泵的转速 原理:当泵的转速改变时，泵的流
量特性曲线会发生改变,如图。
优点:最为经济，机械效率较高; 缺点:调速机构一般较复杂； 应用： ①蒸汽透平驱动离心泵的场合，
控制蒸汽量即可控制转速。 ② 变频调速电机驱动离心泵
二、离心泵的控制方案
3．控制泵的出口旁路 原理:将泵的部分排出量重新送回到吸入管路，用
1. 离心式压缩机的喘振现象
对于离心式压缩机，若由于压缩机 的负荷(即流量)减少，使工作点进入 不稳定区(极限曲线之左） ，将会出 现一种危害极大的“喘振”现象。 示意如图。
P2/P1 B C A
D
n
从A点→ 负荷减小→ 沿 ABC运动到 B点→ 出口压力减小，出口压力小 于管网压力，气体导流→到达C点， →压缩机继续工作，压缩，向管网 排出气体，→ 迅速到达D点。→→ D、A、B、C→ D、A、B、C 。
4．控制被加热流体自身流量的旁路
§9.2 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
利用蒸汽冷凝来加热介质的加热器，在石油、化工中十分常 见。在蒸汽加热器中，蒸汽冷凝由汽相变为液相，放出热量， 通过管壁加热工艺介质。如果要求加热到200℃以上或30℃ 以下时，常采用一些有机化合物作为载热体。
由图可见，对应于不同转速n的 每一条p2/p1——Q曲线，都有一 个最高点。此点之右，降低压缩 比p2/p1会使流量增大。 此点之左，降低压缩比，反而使流量减少．这样的对象是不稳定 的，这时，如果因干扰作用使出口管网的压力下降时，压缩机不 但不增加输出流量，反而减少排出量，致使管网压力进一步下降， 因此，离心式压缩机特件曲线的最高点是压缩机能否稳定操作的 分界点。
第九章 典型过程单元控制
1 流体输送设备的控制方案 2. 传热设备的自动控制 3 油田集输站监控系统设计 4 天然气城市门站监控系统设计
§9.1流体输送设备的控制方案
一、流体输送设备 泵是液体的输送设备，压缩机则是气体的输送设备。 它们的基本任务是输送流体和提高流体的压头。 对它们的控制任务:
QB
Q
工作点反复迅速突变，好像工作点在“飞动”。 管网 “哮喘”
2．防喘振控制方案
由上可知，离心式压缩机产生喘振现象的主要原因是由于负荷 降低，排气量小于极限值QB而引起的，只要使压缩机的吸气 量大于或等于在该工况下的极限排气量即可防止喘振。
(1) 固定极限流量法
(2) 可变极限流量法
§9.2 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 1. 控制载热体的流量
改变裁热体流量是应用最为普通的控制方案，多适用于载热 体流量的变化对温度影响较灵敏的场合。 如果裁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
。
§9.2 传热设备的自动控制
四、压气机的控制方案
1. 控制出口阀门开度
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，这种方案对于往复式压缩机也适用。
2．控制旁路流量 它和泵的控制方案相同。但对