采用这种控制方案,管路上无需安装控制阀。所以,控制阀两端的压差hV这一项等于零,减少了阻力损耗,泵的机械效率得以提高。然而,不论是采用调速电机还是蒸汽透平,实施调速的设备费用都比较高,故这种方式大多被应用在大功率、重要的泵装置上。
(2) 改变旁路回流量
将泵的部分排出量重新送回到吸入管路,用改变旁路开度的方法来控制泵的实际排出量,控制方案如图3.3。
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FC调转速 图3.2调节转速式控制方案
V-4FC
综上所述,直接节流法,方案简单易行,控制灵敏,但能耗大,所以一般用于流量变化较小的场合;调速法反应慢,实施调速的设备费用都比较高,但能耗小。改变回流量法,总的机械效率较低,但它具有可用小口径控制阀的优点。
在此设计中,对进料离心泵采用直接节流法作为控制方案[9]。
图3.3 改变回流量控制方案V-33.2 换热器的控制方案
在炼油化工生产中,换热设备应用广泛。进行换热的目的有四种: (1)使工艺介质达到规定的温度,以使化学反应或其他工艺过程能很好的进行。
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(2)在生产过程中加入吸收的热量或除去放出的热量是工艺过程能在规定的范围内进行。
(3)某些工艺过程需要改变物料的相态。 (4)回收量。
由于换热目的不同,其被控变量也不同。在大多数情况下被控变量是温度,为了保证出口温度平稳,满足工艺生产要求,从传热过程的基本方程可知,必须对热量进行调节。调节传热量有以下几种控制方案:
方案一:
凝液蒸V-1
TC汽
图3.4 调节载流体流量的方案17
方案二:
蒸汽
TCV-1凝液
方案三:
V-3图3.5 调节传热面积的方案TC载流体工艺介质
图3.6 将工艺介质部分旁路的方案18
方案一:以载流体流量作为操作变量的方案,应用较广,但当换热器的传热面积较小,而载流体流量已足够大,这时再开大调节阀,对提高工艺介质出口温度的效果就不大。
方案二:这种控制方案之后较大,只有在某些必要的场合才采用。
方案三:此方案使一部分流体的传热过程变为混过程,因此调节通道反应快,使原来对象的纯滞后减小,改善了调节质量。且工艺介质的总流量不变。
本文采用方案一。
3.3 加热炉的控制方案
加热炉是传热设备的一种,同样具有热量传递过程。热量通过金属管壁传给工艺介质,因此它们同样符合导热与对流传热的基本规律。对于加热炉来说,工艺介质受热升温或同时汽化,其温度的高低会直接影响后一工序的操作工况和产品质量。加热炉的最主要控制指标往往是工艺介质的出口温度,此温度为控制系统的被控变量,而操纵变量为燃料油或燃料气的流量。所以,加热炉出口温度必须严格控制。影响炉出口温度的扰动因素有:工艺介质进料的流量、温度、组分,燃料方面有燃料油(或气)的压力、成分(或热值)、燃料油的雾化情况,空气过量情况,喷嘴的阻力,烟抽抽力等。采用单回路控制系统往往很难满足工艺要求,因为加热炉需要将工艺介质(物料)从几十度升温到数百度,其热负荷很大。采用单回路控制时,当加热量改变后,由于传递滞后和测量滞后较大,控制作用不及时,而使炉出口温度波动较大,满足不了工艺生产要求。
为了改善控制品质,满足生产的需要,加热炉大多数采用串级控制系统。主要有以下几种:
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