流體輸送設(shè)備的控制

1、79第2篇過(guò)程控制工程?石油、化工等生產(chǎn)過(guò)程，是由一系列基本單元操作的設(shè)備和裝置組成的生產(chǎn)線來(lái)完成的。?單元操作主要有：流體輸送、傳熱、傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)等。?本篇主要介紹各典型單元操作的控制：典型單元操作的背景、控制的需要、動(dòng)靜態(tài)特性的分析、整體控制方案的確定。?單元操作中的控制方案設(shè)置主要考慮的四個(gè)方面：物料平衡控制、能量平衡控制、質(zhì)量控制、約束條件控制。第10章流體輸送設(shè)備的控制10.1概述?流體：輸送的物料流和能量流。流體分為液體、

2、氣體。?流體輸送設(shè)備：用于輸送流體和提高流體壓頭的機(jī)械設(shè)備。流體輸送設(shè)備分：泵（輸送液體和提高其壓頭的機(jī)械）、風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)（輸送氣體并提高其壓力的機(jī)械）。?對(duì)流體輸送設(shè)備的控制主要保證物料平衡的流量和壓力控制。?離心式壓縮機(jī)的防喘振控制是保護(hù)設(shè)備安全的約束控制。由于流體輸送設(shè)備的控制主要是保證物料平衡的流量控制，因此流量控制系統(tǒng)中的有關(guān)問(wèn)題再作簡(jiǎn)要敘述：1、流量控制對(duì)象的被控變量和操縱變量是同一物料的流量，因此控制通道的時(shí)間常數(shù)很小，基

3、本上是放大倍數(shù)接近1的放大環(huán)節(jié)。所以廣義對(duì)象特性中測(cè)量變送及控制閥的慣性滯后不能忽略，各環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)在數(shù)量級(jí)上相同且數(shù)值不大，組成的控制系統(tǒng)可控性較差、頻率較高。為此控制器的比例度必須放得大些，可引入積分作用消除余差?？刂崎y一般不安裝閥門(mén)定位器，以免造成振蕩。2、流量測(cè)量常用節(jié)流裝置，由于流體通過(guò)節(jié)流裝置時(shí)喘動(dòng)加大，使被控變量的信號(hào)常有脈動(dòng)情況出現(xiàn)，并伴有高頻噪聲。所以應(yīng)考慮對(duì)信號(hào)的濾波，在控制系統(tǒng)中也不能引入微分作用。工程上有時(shí)還在

4、變送器與控制器之間接入反微分器（相當(dāng)于慣性環(huán)節(jié)），以提高系統(tǒng)的控制質(zhì)量。3、流量系統(tǒng)的廣義對(duì)象靜態(tài)特性的非線性問(wèn)題。4、對(duì)于流量信號(hào)的測(cè)量精度要求，一般除直接作為經(jīng)濟(jì)核算外，無(wú)需過(guò)高，只要穩(wěn)定，變差小就行。10.2泵和壓縮機(jī)的控制泵可分為離心泵和容積式泵兩大類(lèi)。一、離心泵的控制方案1、離心泵工作原理離心泵主要由葉輪和機(jī)殼組成，葉輪在原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，離心泵的出口壓力由旋轉(zhuǎn)葉輪作用于液體而產(chǎn)生離心力，轉(zhuǎn)速越高，離心力越大，壓頭也

5、越高。2、離心泵特性由于離心泵的葉輪和機(jī)殼之間存在空隙，泵的出口閥全閉，液體在泵體內(nèi)循環(huán)，泵的排量為零，壓頭最大；隨著出口閥的逐步開(kāi)啟，排出量隨之增大，出口壓力將慢慢下降。泵的壓頭H，排量Q和轉(zhuǎn)速n之間的函數(shù)關(guān)系:H=R1n2–R2Q281注意：直接節(jié)流法的控制閥應(yīng)安裝在泵的出口管道上，而不能裝在泵的吸入管道上。否則會(huì)出現(xiàn)“氣縛”及“氣蝕”現(xiàn)象。?控制閥一般宜裝在檢測(cè)元件（如孔板）的下游，這樣將對(duì)保證測(cè)量精度有好處。?直接節(jié)流法的優(yōu)點(diǎn)是

6、簡(jiǎn)單易行。但在小流量時(shí)總的機(jī)械效率較低。一般不宜用在流量低于正常排量的30%的場(chǎng)合。2）改變泵的轉(zhuǎn)速n改變泵轉(zhuǎn)速的方法有兩類(lèi)：一類(lèi)是調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速：以汽輪機(jī)為原動(dòng)機(jī)時(shí)可調(diào)節(jié)蒸汽流量或?qū)蛉~片的角度；若以電動(dòng)機(jī)作原動(dòng)機(jī)時(shí)，采用變頻調(diào)速等裝置。另一類(lèi)是原動(dòng)機(jī)與泵之間的聯(lián)軸調(diào)速結(jié)構(gòu)上改變轉(zhuǎn)速比來(lái)控制轉(zhuǎn)速。采用這種方法，管道上無(wú)需裝控制閥，減少了阻力損耗，泵的機(jī)械效率得以提高。然而，調(diào)速裝置的設(shè)備費(fèi)比較高，故這種方式多應(yīng)用于大功率、重要的泵裝