減壓爐控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(課設(shè))

1、東 北 石 油 大 學(xué)課 程 設(shè) 計(jì)課 程 PLC控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 題 目 院 系 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué)生學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 2015年 11 月 13 日東北石油大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)課程 自控工程課程設(shè)計(jì)題目 減壓塔控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè) 自動(dòng)化 姓名 學(xué)號(hào) 主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等主要內(nèi)容： 1.掌握利用Auto-CAD繪制常減壓裝置減壓塔控制工藝流程圖。 2.掌握節(jié)流裝置的計(jì)算方法和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)計(jì)算方法，完成減壓爐進(jìn)料指示調(diào)節(jié)。 3.掌握調(diào)節(jié)閥的選型及口徑計(jì)算方法，完成減壓塔釜液位調(diào)節(jié)?；疽螅?1.在工程設(shè)計(jì)中，必須嚴(yán)格貫徹執(zhí)行一系列國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定。 2.邊學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，邊上

2、機(jī)設(shè)計(jì)。 3.必須按階段完成任務(wù)。 4.設(shè)計(jì)完成后交出一份包括上述三個(gè)部分符合撰寫(xiě)規(guī)范的設(shè)計(jì)報(bào)告。主要參考資料： 1HG/T2063620639-1998，化工裝置自控工程設(shè)計(jì)規(guī)定(上下卷)S . 2GB/T2624-1993，流量測(cè)量節(jié)流裝置 S . 3奚文群，翁維勤.調(diào)節(jié)閥口徑計(jì)算指南M.蘭州：化工部自控設(shè)計(jì)技術(shù)中心站，1991. 4董德發(fā)，張?zhí)齑?自控工程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)M.大慶：大慶石油學(xué)院，1999. 5王驥程，祝和云.化工過(guò)程控制工程M .北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.完成期限 2015.11.22015.11.13 指導(dǎo)教師 專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)人 2015年 10 月 20 日目 錄第1章 繪制

3、控制工藝流程圖11.1 工藝生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)介11.2 減壓爐主要工藝參數(shù)及干擾因素41.3 減壓爐一般的控制方案4第2章 節(jié)流裝置的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)計(jì)算72.1 GB/T2624-93概述72.2 程序框圖82.3計(jì)算實(shí)例9第3章 調(diào)節(jié)閥口徑計(jì)算133.1調(diào)節(jié)閥的選型和口徑計(jì)算133.2 調(diào)節(jié)閥口徑計(jì)算方框圖及相關(guān)參數(shù)表143.3 計(jì)算實(shí)例15參 考 文 獻(xiàn)17附 錄18PLC控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)第1章 減壓塔控制系統(tǒng)實(shí)例1.1 工程背景及說(shuō)明現(xiàn)代動(dòng)力工程和熱能技術(shù)要求高溫-高壓鍋爐產(chǎn)生過(guò)熱度極高的過(guò)熱蒸汽。但對(duì)某些設(shè)備工藝要求，這樣的蒸汽也許是過(guò)干或過(guò)熱的。例如：當(dāng)換熱器用于制程操作時(shí)，使用過(guò)熱蒸汽由

4、于低的傳熱系數(shù)而降低效率，使用飽和蒸汽更加適合。另外當(dāng)高壓的干飽和蒸汽減壓至低壓時(shí)，在下游出口會(huì)產(chǎn)生過(guò)熱度。這樣都需要將過(guò)熱的蒸汽降溫至所需的接近飽和的溫度，這就需要減溫器。在很多情況下需要對(duì)高壓過(guò)熱的蒸汽同時(shí)進(jìn)行減溫和減壓。對(duì)原油蒸餾，國(guó)內(nèi)大型煉油廠一般采用年處理原油250270萬(wàn)噸的常減壓裝置，它由電脫鹽、初餾塔、常壓塔、減壓塔、常壓加熱爐、減壓加熱爐、產(chǎn)品精餾和自產(chǎn)蒸汽系統(tǒng)組成。該裝置不僅要生產(chǎn)出質(zhì)量合格的汽油、航空煤油、燈用煤油、柴油，還要生產(chǎn)出催化裂化原料、氧化瀝青原料和渣油；對(duì)于燃料一潤(rùn)滑油型煉油廠，還需要生產(chǎn)潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油。各煉油廠均使用不同類(lèi)型原油，當(dāng)改變?cè)推贩N時(shí)還要改變生產(chǎn)方

5、案?？刂葡到y(tǒng)的應(yīng)用軟件一部分是通過(guò)連續(xù)控制功能塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，另一部分則用高級(jí)語(yǔ)言編程來(lái)實(shí)現(xiàn)。常減壓裝置是用來(lái)加工原油的第一個(gè)裝置，是根據(jù)原油的沸點(diǎn)不同，用蒸餾的方法從原油中分離出各種石油組份，即汽油、煤油、柴油及各種組份的潤(rùn)滑油料和二次加工原料。常減壓裝置一般包括三個(gè)部分，即初餾部分、常壓部分和減壓部分。常減壓工藝流程可以簡(jiǎn)化為：根據(jù)原油中各組份的沸點(diǎn)（揮發(fā)度）不同，將混合物切割成不同沸點(diǎn)的“餾份”。即是利用加熱爐將原油進(jìn)行加熱，生成汽、液兩相，在常壓塔中，使汽、液兩相充分的熱交換和質(zhì)量交換，在提供塔頂回流的條件下對(duì)原油進(jìn)行精餾，從塔頂分餾出沸點(diǎn)較低的產(chǎn)品，汽油。從塔底分出沸點(diǎn)較高的產(chǎn)品，重油。塔

6、中間抽出，得到側(cè)線產(chǎn)品，即煤油、柴油、蠟油等。常壓蒸餾后剩下的重油組份分子量較大，在高溫下易分解（500°C左右），為了將常壓重油中的各種沸點(diǎn)的潤(rùn)滑油組份分離出來(lái)，采用在減壓塔（真空蒸餾方法）塔頂使用蒸汽噴射泵、間冷器抽真空的方法，使加熱后的常壓重油在負(fù)壓條件下進(jìn)行分餾，從而使高沸點(diǎn)的組份在相應(yīng)的溫度下依次餾出做為潤(rùn)滑油料。這是因?yàn)槭头悬c(diǎn)與壓力的關(guān)系是：壓力低，油品的沸點(diǎn)就越低。另外，還采用水蒸汽汽提法來(lái)提高拔出率和質(zhì)量。減壓部分由減壓塔、汽提塔、減壓爐組成。減壓爐是煉油廠常減壓蒸餾裝置的重要設(shè)備之一，處理量和熱負(fù)荷杜比較大，也是裝置主要的耗能設(shè)備，其能耗占常減壓蒸餾裝置總能耗的5

7、0%以上。0減壓爐07MPa蒸汽的壓力是通過(guò)補(bǔ)充11MPa蒸汽或向04MPa乏氣管網(wǎng)排氣來(lái)調(diào)節(jié)。用DCS控制07MPa蒸汽壓力，是通過(guò)計(jì)算器功能進(jìn)行計(jì)算和判斷，實(shí)現(xiàn)蒸汽壓力的分程控制。07MPa蒸汽壓力檢測(cè)信號(hào)送入功能塊調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器輸出412mA段去調(diào)節(jié)11MPa蒸汽入管網(wǎng)調(diào)節(jié)閥，輸出1220mA段去調(diào)節(jié)04MPa乏氣管網(wǎng)調(diào)節(jié)閥。這實(shí)際是仿照常規(guī)儀表的硬分程方案實(shí)現(xiàn)分程調(diào)節(jié)，以保持07MPa蒸汽壓力穩(wěn)定。煉油廠通常包括常壓蒸餾和減壓蒸餾系統(tǒng)。減壓爐是屬于減壓蒸餾系統(tǒng)的加熱爐。在石油化工生產(chǎn)中常見(jiàn)的加熱爐是管式加熱爐，其形式可以分為箱式、立式和圓筒爐三大類(lèi)。它利用燃料在爐膛內(nèi)燃燒時(shí)產(chǎn)生的高溫氣

8、焰與煙氣作為熱源，來(lái)加熱爐管中流動(dòng)的油品，使其達(dá)到工藝規(guī)定的溫度，以供給原料油或油品進(jìn)行分餾、裂解和反應(yīng)等加工過(guò)程中所需要的熱量，保證生產(chǎn)正常運(yùn)行。例如：在常減壓裝置中常壓爐就是將原油加熱到一定溫度，使之汽化從而達(dá)到分餾的目的。管式加熱爐的一般結(jié)構(gòu)如下：圖1-1 管式加熱爐由圖可知，它由煙囪，對(duì)流室，輻射室和燃燒器四部分組成。管式加熱爐，包括加熱爐本體和余熱回收系統(tǒng)，余熱回收系統(tǒng)包括空氣預(yù)熱器，其中空氣預(yù)熱器由非冷凝式空氣預(yù)熱器和冷凝式空氣預(yù)熱器兩段組成，余熱回收系統(tǒng)中另設(shè)有冷凝液收集池、引風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)，冷凝液收集池直接設(shè)在冷凝式空氣預(yù)熱器下方，冷凝液收集池與引風(fēng)機(jī)相連接，鼓風(fēng)機(jī)與冷凝式空氣預(yù)

9、熱器相連。使用本加熱爐，其加熱爐的排煙溫度可降低到100°C左右，實(shí)現(xiàn)煙氣中含酸水蒸氣的部分冷凝，且在回收煙氣低溫顯熱的同時(shí)，能回收部分含酸水蒸氣的汽化潛熱，進(jìn)一步提高加熱爐熱效率，節(jié)約能源。下面是一個(gè)減壓爐控制系統(tǒng)圖。1.2 CAD流程圖圖 1-2 工藝流程圖1.2.1爐管表面熱強(qiáng)度 單位時(shí)間內(nèi)單位爐管表面積所傳遞的熱量稱(chēng)為爐管表面熱強(qiáng)度，單位為kJ/m2·h或W/m2。爐管表面熱強(qiáng)度越大，完成相同熱任務(wù)所需的傳熱面積越小，使用的爐管就越少，爐子體積可減小，投資可以降低。應(yīng)注意的是爐管表面熱強(qiáng)度一般指平均值。1.2.2爐膛溫度（又稱(chēng)火墻溫度）爐膛溫度指煙氣離開(kāi)輻射室進(jìn)入對(duì)

10、流室時(shí)的溫度，它表征爐膛內(nèi)煙氣溫度的高低，是爐子操作中重要的控制指標(biāo)。1.2.3 熱負(fù)荷 每臺(tái)加熱爐單位時(shí)間內(nèi)向管內(nèi)介質(zhì)傳遞的總熱量，單位為W或kJ/h。爐子的熱負(fù)荷越大，其生產(chǎn)能力越大。計(jì)算公式為： 1.2.4爐膛熱強(qiáng)度 燃料燃燒的總發(fā)熱量除以爐膛體積，稱(chēng)之為爐膛熱強(qiáng)度（又稱(chēng)體積熱強(qiáng)度），它表示單位體積的爐膛在單位時(shí)間里燃料燃燒所放出的熱量，單位為kJ/m3·h或W/m3。爐膛熱強(qiáng)度越大，完成相同的熱任務(wù)所需的爐子越緊湊。1.2.5管內(nèi)流速及壓力降液體在管內(nèi)的流速越低，則邊界層越厚，是傳熱系數(shù)越小，管壁溫度越高，介質(zhì)在爐內(nèi)停留的時(shí)間越長(zhǎng)。其結(jié)果，介質(zhì)易結(jié)焦，爐管易損壞。但流速過(guò)高有

11、增加管內(nèi)壓力降，增加了管路系統(tǒng)的動(dòng)力消耗。1.3 減壓爐一般的控制方案1.3.1加熱爐的單回路控制 加熱爐出口總管溫度是加熱爐環(huán)節(jié)最為重要的參數(shù)，出口溫度的穩(wěn)定對(duì)于常壓塔等后續(xù)工藝的生產(chǎn)穩(wěn)定、操作平穩(wěn)甚至提高收率至關(guān)重要。最簡(jiǎn)單的控制方法就是采用單回路的反饋控制。單回路反饋控制簡(jiǎn)單實(shí)用，有它的使用價(jià)值。但該方法沒(méi)有考慮燃料量變化的影響，所以出口溫度不容易穩(wěn)定，在一定程度上也會(huì)造成燃料的浪費(fèi)。在簡(jiǎn)單反饋控制方案的基礎(chǔ)上，加入燃料量控制回路，就可以構(gòu)成加熱爐的串級(jí)控制系統(tǒng)。這種控制方案也比較簡(jiǎn)單，效果比簡(jiǎn)單控制的效果要好一些，但因?yàn)闆](méi)有考慮原油進(jìn)料量的波動(dòng)，所以出口溫度仍不容易穩(wěn)定，另外沒(méi)有考慮空

12、氣量與燃料量之間的配比控制，燃燒也不能達(dá)到較為理想的狀態(tài)，這也是出口總管溫度不容易穩(wěn)定的一個(gè)原因。串級(jí)控制系統(tǒng)也可以引入爐膛溫度的控制回路來(lái)構(gòu)成：出口溫度控制器的輸出作為爐膛溫度的設(shè)定值，爐膛溫度控制器的輸出作為燃料量的給定值，燃料量控制器再去控制調(diào)節(jié)閥。這種串級(jí)控制利用爐膛溫度的重要信息，有利于克服某些裝置燃料壓力的波動(dòng)，但反過(guò)來(lái)對(duì)爐膛溫度測(cè)量的準(zhǔn)確性要求較高。在串級(jí)控制的基礎(chǔ)上，再引入原油進(jìn)料前饋，可以構(gòu)成靜態(tài)前饋控制或動(dòng)態(tài)前饋控制。采用原油進(jìn)料前饋控制后，在原油進(jìn)料流量有變化時(shí)，控制系統(tǒng)能很快使燃料流量發(fā)生相應(yīng)的變化，從而得到補(bǔ)償，使進(jìn)料流量波動(dòng)對(duì)出口溫度的影響較小。國(guó)內(nèi)大多數(shù)的煉油廠目

13、前均采用以上幾種方法進(jìn)行出口總管溫度控制，其中簡(jiǎn)單的串級(jí)控制應(yīng)用較多，控制多采用經(jīng)典的PID控制器。實(shí)際上，由于系統(tǒng)的大時(shí)延、非線性以及時(shí)變特性，PID控制很難取得理想的控制效果，采用先進(jìn)控制如目前在工業(yè)過(guò)程中應(yīng)用最廣泛的預(yù)測(cè)控制成為改善控制品質(zhì)的必要手段。1.3.2加熱爐的前饋-反饋控制 在加熱爐的自動(dòng)控制系統(tǒng)中，有時(shí)遇到生產(chǎn)負(fù)荷即進(jìn)料流量，溫度變化頻繁，干擾幅度有較大時(shí)，此時(shí)采用串級(jí)控制難以滿足生產(chǎn)要求，而采用前饋-反饋控制系統(tǒng)，往往是行之有效的。前饋控制部分克服進(jìn)料流量（或溫度）的干擾作用，而反饋控制克服其余干擾作用。1.3.3加熱爐出口溫度控制減壓爐進(jìn)料一般分為幾個(gè)支路。常規(guī)的控制方法

14、是：在各支路上安裝各自的流量變送器和控制閥，而用爐出口總管溫度來(lái)調(diào)節(jié)爐用燃料量。這樣的調(diào)節(jié)方法根本沒(méi)有考慮支管溫度均衡的控制，支管溫度均衡的控制由操作工憑經(jīng)驗(yàn)根據(jù)分支溫差來(lái)調(diào)節(jié)分支流量差。這種人為操作顯然無(wú)法實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的均衡控制，往往是各支管流量較均衡，而分支溫度有相當(dāng)大的差異，某一爐管因局部過(guò)熱而結(jié)焦的可能性很大。為了改善和克服這種情況，需要采用支路均衡控制方法。1.3.3加熱爐燃燒控制加熱爐燃燒控制的任務(wù)是提高加熱爐的熱效率，以達(dá)到節(jié)能增效的目的。由于加熱爐是常壓蒸餾裝置中耗能最大的環(huán)節(jié)，能耗占整個(gè)裝置的70%以上，因此加熱爐熱效率的提高對(duì)于整個(gè)常壓蒸餾裝置的節(jié)能具有決定性的意義。常規(guī)的控制

15、系統(tǒng)中，加熱爐出口溫度、爐膛負(fù)壓、煙氣氧含量等變量是獨(dú)立的、互不關(guān)聯(lián)的，而實(shí)際上各變量之間相互影響。一般可以采用前饋加反饋的控制方法。如：反饋調(diào)節(jié)對(duì)象選擇加熱爐的熱效率或煙氣氧含量，執(zhí)行手段采用調(diào)節(jié)控制量；前饋系統(tǒng)采用單參數(shù)或多參數(shù)前饋，如選干擾源為燃料流量或燃料壓力等。在燃燒控制的基礎(chǔ)上可進(jìn)一步實(shí)施燃燒優(yōu)化，即采用高級(jí)優(yōu)化策略通過(guò)煙氣氧含量或熱效率反饋尋求最佳的過(guò)?？諝庀禂?shù)。一般情況下，采用燃燒優(yōu)化控制后能顯著的提高加熱爐的熱效率。加熱爐燃燒系統(tǒng)自動(dòng)控制的基本任務(wù)是使燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量，滿足原油蒸餾的需要，同時(shí)還要保證經(jīng)濟(jì)燃燒和加熱爐的安全運(yùn)行，主要有下列控制任務(wù)：1、保持加熱爐出口總管溫

16、度在365±1ºC范圍內(nèi)；2、保證四路支管溫差在5°C以?xún)?nèi)，流量差在3噸以?xún)?nèi)；3、控制爐膛壓力在規(guī)定的范圍內(nèi)；4、控制煙道氧含量在設(shè)定值附近波動(dòng)。其中前兩個(gè)控制任務(wù)是為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量合格；后兩個(gè)控制任務(wù)是為了保證加熱爐安全、平穩(wěn)、高效運(yùn)行，當(dāng)加熱爐運(yùn)行平穩(wěn)后，也有利于實(shí)現(xiàn)前兩個(gè)控制任務(wù)。1.3.4 加熱爐煙道氧含量控制煙氣氧含量是標(biāo)志燃燒狀況的重要參數(shù)。爐膛溫度、燃料量（主要是燃料油量和燃料氣量），甚至燃料油與燃料氣的比例等對(duì)煙氣氧含量有直接的影響。根據(jù)燃料量的變化對(duì)進(jìn)風(fēng)量作補(bǔ)償，能夠快速響應(yīng)系統(tǒng)因負(fù)荷突然變化而引起的燃料變化，不會(huì)出現(xiàn)燃料因負(fù)荷突變而變化燃燒狀

17、況卻因進(jìn)風(fēng)量反應(yīng)過(guò)慢而惡化的現(xiàn)象。    加熱爐運(yùn)行過(guò)程中，操作工每隔一小時(shí)會(huì)觀察爐子燃燒狀況，如果發(fā)現(xiàn)有那一路火嘴燃燒不好，就會(huì)到爐底不斷地調(diào)節(jié)燃油和進(jìn)風(fēng)量的手動(dòng)調(diào)節(jié)閥，這樣就會(huì)引起氧含量與鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)門(mén)擋板開(kāi)度之間模型的變動(dòng)，并且加熱爐的燃料、燃燒狀況也是在不斷的變化，如果只采用固定的模型，那么在某段時(shí)間控制效果比較理想，但一旦工況變動(dòng)較大時(shí)，控制效果就不會(huì)令人滿意。廣義預(yù)測(cè)控制雖然對(duì)模型失配具有較好的魯棒性，但在工作點(diǎn)大幅度漂移時(shí)，引入自校正控制是最好的選擇。自校正廣義預(yù)測(cè)控制控制，它通過(guò)在線辨識(shí)系統(tǒng)模型，得到新的模型參數(shù)后，重新設(shè)計(jì)控制器參數(shù)，再使用

18、新的模型參數(shù)和控制器參數(shù)對(duì)變化了的對(duì)象實(shí)施控制，是較好的控制方案。第2章 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置設(shè)計(jì)及計(jì)算程序設(shè)計(jì)2.1 GB/T2624-93概述GB/T2624-93全稱(chēng)為流量測(cè)量節(jié)流裝置 用孔板、噴嘴和文丘里管測(cè)量充滿圓管的流體測(cè)量。1993年2月3日由國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局批準(zhǔn)GB/T2624-93代替GB2624-81，1993年8月1日實(shí)施。該標(biāo)準(zhǔn)第一次等效采用ISO5167（1991）與國(guó)際接軌，標(biāo)志著我國(guó)現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，在推廣采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)上的研究成果、提高測(cè)量精度方面，以取得了突破性的進(jìn)展。GB/T2624-93主要特點(diǎn)有： 以流出系數(shù)C代替流量系數(shù)；C值的計(jì)算中的降階計(jì)算由原流量系數(shù)0計(jì)算

19、中的最高階20降至流出系數(shù)C計(jì)算中的最高階8次冪。 提出5種命題以適應(yīng)自控工程設(shè)計(jì)中各方面的需要。提出迭代計(jì)算方法，給出計(jì)算機(jī)計(jì)算程序框圖。 差壓上限不再計(jì)算，而要由用戶自行選定，要求設(shè)計(jì)者有更多的經(jīng)驗(yàn)。 管道粗糙度不再參加計(jì)算，而是在計(jì)算結(jié)果出來(lái)后驗(yàn)證。在GB/T2624-93中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置有以下幾種：標(biāo)準(zhǔn)孔板：角接取壓；法蘭取壓；徑距取壓（D-D/2）。標(biāo)準(zhǔn)噴嘴：ISA1932噴嘴；長(zhǎng)頸噴嘴。文丘里管：文丘里噴嘴；經(jīng)典文丘里管。2.2 程序框圖 圖2-1 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置程序框圖注：流量標(biāo)尺為：1；1.25；1.6；2；2.5；3.2；4；5；6.3；8；×10n n為正負(fù)整數(shù)

20、或零2.3計(jì)算實(shí)例標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置設(shè)計(jì)計(jì)算任務(wù)書(shū) 序號(hào)項(xiàng) 目符 號(hào)單 位數(shù) 值123456789101112已知條件：被測(cè)介質(zhì)名稱(chēng)被測(cè)介質(zhì)溫度被測(cè)介質(zhì)壓力管內(nèi)徑（20下實(shí)測(cè)）節(jié)流件形式取壓方式管道材料熱膨脹系數(shù)節(jié)流件材料熱膨脹系數(shù)最大質(zhì)量流量（或體積流量）工作狀態(tài)下密度工作狀態(tài)下粘度tPD20DdQv11Pammm/mm.mm/mm.m3/hKg/m3CP常底油35395000000.100孔板角接0.000013380.000017587.56771.13913管道材料：20#鋼，新軋制無(wú)縫鋼管1 輔助計(jì)算 計(jì)算流量標(biāo)尺因被測(cè)介質(zhì)為液體，應(yīng)求出質(zhì)量流量。所以=87.5×677=5923

21、7.5Kg/h根據(jù)流量標(biāo)尺取標(biāo)準(zhǔn)流量為63000Kg/h，即為17.5000Kg/s。 計(jì)算差壓上限再根據(jù)公式計(jì)算其中C=0.6,=1,=0.5,d=×，代17.5000Kg/s，全部代入得=135078.47因國(guó)產(chǎn)差變的系列值為1.0，1.6，2.5，4.0，6.0×10n ，取=160000.00 求工況下管道直徑D= 1+（t-20）=0.100*1+0.00001338*(353-20)=0.100446 m 求雷諾數(shù)ReD= = =183127.498360 求A2A2= =0.1535482 計(jì)算初值 求 設(shè)： =0.6060，=1 令 =0.253379541

22、3 又 =0.4955983337 求因被測(cè)介質(zhì)為液體，所以 求=0.5959+0.031212.10.184018+0.002912.5（106/ReD）0.75故=0.5959+0.0312×（0.4955983337）2.10.1840×（0.4955983337）8+0.0029×（0.4955983337）2.5×（106/183127.498360）0.75=0.6041653582因此 = =0.0004648607 精確度判斷所以 =0.00302746173 進(jìn)行迭代計(jì)算，設(shè)定第二個(gè)假定值X2 X2= =0.2541489676 = =

23、0.4963047208=1=0.5959+0.03120.1840 +0.0029 =0.6041854730因此 =-0.0000051122所以 4 進(jìn)行迭代計(jì)算，設(shè)定第三個(gè)假定值，利用快速收斂弦截法公式（n=3起用）=0.2541405981 =0.4962970445=1 =0.6041852546因此 =0.0000000001所以 由于 =0.0000000005精確度達(dá)到要求。5 此題用計(jì)算機(jī)編程求解時(shí)：工作溫度下的管道直徑D=0.100446雷諾數(shù)=183127.498360不變量=0.153548把精確度判斷定為5*10-10計(jì)算結(jié)果列于下表。 計(jì)算結(jié)果表n123X0.25

24、337954130.25414896760.25414059810.49559833370.49630472080.4962970445C0.60416535820.60418547300.60418525460.0004648607-0.00000511220.0000000001E0.00302746170.00003329360.00000000056 計(jì)算結(jié)果可得：=0.4962970445 C = =0.6041852546求得：d = D =0.100446×0.4962970445 =0.04985(m) =49.85(mm)求 = =49.562最后得：=49.562

25、（mm）第3章 調(diào)節(jié)閥選型及計(jì)算3.1調(diào)節(jié)閥的選型和口徑計(jì)算3.1.1調(diào)節(jié)閥的選型調(diào)節(jié)閥又稱(chēng)控制閥，是執(zhí)行器的主要類(lèi)型，通過(guò)接受調(diào)節(jié)控制單元輸出的控制信號(hào)，借助動(dòng)力操作去改變流體流量。調(diào)節(jié)閥一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥門(mén)組成。如果按其所配執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用的動(dòng)力，調(diào)節(jié)閥可以分為氣動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)三種，即以壓縮空氣為動(dòng)力源的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，以電為動(dòng)力源的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，以液體介質(zhì)(如油等)壓力為動(dòng)力的電液動(dòng)調(diào)節(jié)閥，另外，按其功能和特性分，還有電磁閥、電子式、智能式、現(xiàn)場(chǎng)總線型調(diào)節(jié)閥等。調(diào)節(jié)閥的產(chǎn)品類(lèi)型很多，結(jié)構(gòu)也多種多樣，而且還在不斷更新和變化。一般來(lái)說(shuō)閥是通用的，既可以與氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)匹配，也可以與電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)或其它執(zhí)行

26、機(jī)構(gòu)匹配。提供調(diào)節(jié)閥的優(yōu)選次序如下： 全功能超輕型調(diào)節(jié)閥蝶閥套筒閥單座閥雙座閥偏心旋轉(zhuǎn)閥 球閥角形閥三通閥隔膜閥。 在這些調(diào)節(jié)閥中，我們認(rèn)為應(yīng)該盡量不選用隔膜閥，其理由是隔膜是一個(gè)極不可靠的零件，使其隔膜閥也成為了可靠性差的產(chǎn)品。3.1.2調(diào)節(jié)閥口徑計(jì)算從調(diào)節(jié)閥的Kv計(jì)算到閥的口徑確定，一般需經(jīng)以下步驟:    計(jì)算流量的確定?，F(xiàn)有的生產(chǎn)能力、設(shè)備負(fù)荷及介質(zhì)的狀況，決定計(jì)算流量的Qmax和Qmin.    閥前后壓差的確定。根據(jù)已選擇的閥流量特性及系統(tǒng)特點(diǎn)選定S(阻力系數(shù))，再確定計(jì)算壓差。  

27、  計(jì)算Kv。根據(jù)所調(diào)節(jié)的介質(zhì)選擇合適的計(jì)算公式和圖表，求得Kvmax和Kvmin.    選用Kv。根據(jù)Kvmax,在所選擇的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)系列中選取>Kvmax且與其最接近的一級(jí)C.    調(diào)節(jié)閥開(kāi)度驗(yàn)算。一般要求最大計(jì)算流量時(shí)的開(kāi)度90%，最小計(jì)算流量時(shí)的開(kāi)度10%。   調(diào)節(jié)閥實(shí)際可調(diào)比的驗(yàn)算。一般要求實(shí)際可調(diào)比10。   閥座直徑和公稱(chēng)直徑的確定。驗(yàn)證合適后，根據(jù)C確定。3.2 調(diào)節(jié)閥口徑計(jì)算方框圖及相關(guān)參數(shù)表 圖3-1 調(diào)節(jié)

28、閥口徑計(jì)算程序框圖3.3 計(jì)算實(shí)例 調(diào)節(jié)閥口徑計(jì)算任務(wù)書(shū)序號(hào)項(xiàng) 目符 號(hào)單 位數(shù) 值12345678910111213141516171819202122已知條件：調(diào)節(jié)閥類(lèi)型理想流量特性被測(cè)介質(zhì)名稱(chēng)被測(cè)介質(zhì)溫度最大質(zhì)量流量最大體積流量正常質(zhì)量流量正常體積流量最小質(zhì)量流量最小體積流量閥前壓力閥后壓力最大壓差最小壓差上游管內(nèi)徑上游管內(nèi)徑飽和蒸氣壓工作狀態(tài)下密度工作狀態(tài)下運(yùn)動(dòng)粘度工作狀態(tài)下等熵指數(shù)工作狀態(tài)下壓縮系數(shù)臨界壓力tWmaxQmaxWnQnWminQminP1P2PmaxPminD1D2Pv111Z1Pckg/hm3/hkg/hm3/hkg/hm3/hkPakPakPakPammmmkPag

29、/cm3ctskPa直通雙座直線蒸汽2506604502208200720080800.00420.0231.31計(jì)算過(guò)程:(1)計(jì)算(2)選定口徑值圓整、放大查產(chǎn)品目錄，附表3，取=16（）,選雙座閥（Vn）其放大系數(shù)為：查表12-9，知滿足m=1.18時(shí)，閥最大開(kāi)度90%，所以值應(yīng)再向上取一擋，即取=25（），此時(shí)開(kāi)度驗(yàn)算，即開(kāi)度82%可滿足要求(3)結(jié)論選定雙座閥，取為選定口徑，因?yàn)榉亲枞鞴r，故不作噪音預(yù)估及管件形狀修正。因?yàn)椋?可調(diào)比滿足要求。第4章 課程設(shè)計(jì)心得參 考 文 獻(xiàn)1GB/T2624-1993，流量測(cè)量節(jié)流裝置 S 2HG/T2063620639-1998，化工裝置自控工程設(shè)計(jì)規(guī)定(上下卷)S3董德發(fā)，張?zhí)齑?自控工程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)M.大慶：大慶石油學(xué)院，19994王驥程，祝和云.化工過(guò)程控制工程M .北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20035奚文群，翁維勤.調(diào)節(jié)閥口徑計(jì)算指南M.蘭州：化工部自控設(shè)計(jì)技術(shù)中心站，1991附 錄#include "math.h"main()double D20=0.1,zp=