典型單元操作控制案例

第七章典型單元操作案例第一節(jié)流體輸送設(shè)備的掌握泵和壓縮機(jī)是生產(chǎn)過(guò)程用來(lái)輸送流體或者提高流體壓頭的一種重要的機(jī)械設(shè)備，泵是液體的輸送設(shè)備，壓縮機(jī)是氣體的輸送設(shè)備。流體輸送設(shè)備自動(dòng)掌握的主要目的：一是為保證工藝流程所要求的流量和壓力二是為確保機(jī)泵本身的安全運(yùn)轉(zhuǎn)一、離心泵的掌握離心泵的工作原理是將機(jī)械能通過(guò)泵體內(nèi)作高速旋轉(zhuǎn)的葉片給液體以動(dòng)能，再由動(dòng)能轉(zhuǎn)換成靜壓能,然后排出泵外。由于離心力的作用,使葉輪通道內(nèi)的液體被排出時(shí),葉輪進(jìn)口處在負(fù)壓狀況之下,液體即被吸進(jìn)。1．工作特性1)機(jī)械特性對(duì)于一個(gè)離心泵，其壓頭H和流量Q及轉(zhuǎn)速n之間的關(guān)系，稱為泵的機(jī)械恃性，以閱歷公式表示則為：H=K1n2-K2Q2

式中，K1、k2——比例系數(shù)。特性曲線隨著離心泵出口閥的開啟，排出量就漸漸增大，使壓頭漸漸下降。假設(shè)將泵的出口閥完全關(guān)閉，由于葉輪與機(jī)殼有空隙，液體可在泵體內(nèi)打循環(huán)，此時(shí)排出量Q=0，壓頭H達(dá)某一最高值，但不等于∞。依據(jù)這一原理，可用出口閥的開度變化來(lái)掌握泵的出口流量。固然在泵運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，不宜長(zhǎng)期關(guān)閉出口閥門。由于此時(shí)液體在泵內(nèi)打循環(huán)，其排量為零，泵所作的功將轉(zhuǎn)化為熱能，使泵內(nèi)液體發(fā)熱升溫。2)管路特性實(shí)際工作點(diǎn)的位置考慮管網(wǎng)特性一一管網(wǎng)中流體和管網(wǎng)中阻力的關(guān)系:①管路兩端靜壓差相應(yīng)的壓頭hp②將液體提升肯定高度所需的壓頭h1③管路摩擦損耗壓頭hf④掌握閥兩端壓頭hv管路特性:hp+h1+hf+hv

當(dāng)流量系統(tǒng)到達(dá)穩(wěn)定時(shí)，泵的特性曲線與管路特性曲線的交點(diǎn)，就是離心泵的工作點(diǎn)。2．離心泵的掌握方案1)轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)速的掌握方案轉(zhuǎn)變泵的轉(zhuǎn)速，從而轉(zhuǎn)變流量特性曲線的外形，實(shí)現(xiàn)離心泵的調(diào)速，依據(jù)帶動(dòng)離心泵的動(dòng)力機(jī)械性能而定。承受這種方案時(shí)，在液體輸送管路上不需裝設(shè)掌握閥，因此不存在hv項(xiàng)的阻力損耗；從泵的特性曲線本身來(lái)看，機(jī)械效率也較高。

不管是電動(dòng)機(jī)或聯(lián)接機(jī)構(gòu)的調(diào)速，都比較簡(jiǎn)單。多用于較大功率的狀況。2)轉(zhuǎn)變管路特性的掌握方案常用的方法可以在泵出口管線上裝一個(gè)掌握閥.此方案掌握閥應(yīng)裝在泵的出口管線上，不能裝在吸入管線上。?---由于hv存在，可使泵入口壓頭更加下降，可能使液體局部氣化，當(dāng)氣化不斷發(fā)生時(shí)，就會(huì)使壓頭降低，流量下降，甚至液體送不出去。同時(shí)，液體在汲入端氣化后，到排出端受到壓縮而分散，這局部空間有四周液體以極高速度來(lái)補(bǔ)充，產(chǎn)生猛烈的沖擊力，甚至嚴(yán)峻到損壞葉輪和泵殼。3)轉(zhuǎn)變旁路流量的掌握方案轉(zhuǎn)變旁路流量，即用轉(zhuǎn)變旁路閥開啟程度的方法來(lái)掌握實(shí)際的排出量但旁路通道的那局部液體，由泵所供給的能量完全消耗于掌握閥，因此總的機(jī)械效率較低。二、往復(fù)泵的掌握往復(fù)泵及直接旋轉(zhuǎn)泵它們均是正位移形式的容積泵，是常見(jiàn)的流體輸送設(shè)備，多用于流量較小、壓頭要求較高的場(chǎng)合。往復(fù)泵供給的理論流量可按下式計(jì)算：Q—理論流量,單位m3/h；n—每分鐘的往復(fù)次數(shù)；F—汽缸的截面積，單位m2；S—活塞沖程，單位m。從泵體角度來(lái)說(shuō)，影響往復(fù)泵出口流量變化的僅有n、F、S等三個(gè)參數(shù)，通過(guò)轉(zhuǎn)變這三個(gè)參數(shù)來(lái)掌握流量，泵的排出流量幾乎與壓頭無(wú)關(guān)，因此不能在出口管線上安裝掌握閥掌握流量，否則，一旦閥門關(guān)閉，泵簡(jiǎn)潔損壞。承受的流量掌握方案有以下三種。Q=60nFS〔m3/h〕1．轉(zhuǎn)變回流量轉(zhuǎn)變旁路掌握閥的開度大小來(lái)轉(zhuǎn)變回流量的大小，到達(dá)穩(wěn)定出口流量的目的。這種利用旁路返回來(lái)掌握流量，雖然消耗功率較大，但由于掌握方案簡(jiǎn)潔所以應(yīng)用較廣。2．轉(zhuǎn)變?cè)瓌?dòng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速當(dāng)原動(dòng)力機(jī)用蒸汽機(jī)或汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)，只要轉(zhuǎn)變蒸汽量便可掌握轉(zhuǎn)速，從而掌握往復(fù)泵的出口流量。假設(shè)泵是由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)時(shí)，可直接對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)展調(diào)速，或在電動(dòng)機(jī)和泵的聯(lián)接變速機(jī)構(gòu)上進(jìn)展掌握。計(jì)量泵常用轉(zhuǎn)變沖程來(lái)進(jìn)展流量掌握。沖程的調(diào)整可在停泵時(shí)進(jìn)展，也有可在運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下進(jìn)展。3．轉(zhuǎn)變往復(fù)泵的沖程三、離心式壓縮機(jī)的防喘振掌握1．離心式壓縮機(jī)特性曲線與喘振離心式壓縮機(jī)的特性曲線是指壓縮機(jī)的出口壓力與入口壓力之比與進(jìn)口體積流量之間的關(guān)系曲線，其中壓縮比是指確定壓力之比。其特性曲線隨著轉(zhuǎn)速不同而上下移動(dòng)，組成一組特性曲線。

而且每一條特性曲線都有一個(gè)最高點(diǎn)，如把各條曲線最高點(diǎn)連接起來(lái)得到一條表征產(chǎn)生喘振的極限曲線圖中虛線的左側(cè)是不穩(wěn)定區(qū)，稱為喘振〔或飛動(dòng)〕區(qū)，在虛線的右側(cè)則為正常運(yùn)行區(qū)。右圖是一條在某一固定轉(zhuǎn)速n下的特性曲線。QB是對(duì)應(yīng)于最大壓縮比〔P2/P1〕B狀況下的體積流量，它是壓縮機(jī)能否穩(wěn)定操作的分界點(diǎn)。由于壓縮機(jī)在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)壓縮機(jī)又開頭向管網(wǎng)中送氣，流量增加，工作點(diǎn)由c變到D，D點(diǎn)對(duì)應(yīng)流量QD大于QA,超過(guò)要求負(fù)荷量，系統(tǒng)壓力被逼高，如壓縮機(jī)工作點(diǎn)不能在A點(diǎn)穩(wěn)定下來(lái)，就會(huì)不斷地重復(fù)上述循環(huán)，使工作點(diǎn)由A→B→C→D→A反復(fù)快速地突變，好象工作點(diǎn)在“飛動(dòng)“，故對(duì)這種現(xiàn)象稱作壓縮機(jī)的飛動(dòng)。習(xí)慣上又稱它為喘振。當(dāng)壓縮機(jī)正常運(yùn)行工作點(diǎn)A，由于某種緣由壓縮機(jī)減低負(fù)荷時(shí)，即QB<QA，于是壓縮機(jī)的工作點(diǎn)將由A至B，假設(shè)負(fù)荷連續(xù)降低，則壓縮比將下降，出口壓力應(yīng)減小可是與壓縮機(jī)相連接的管路中氣體并不同時(shí)下降，其壓力在這一瞬間不變，這時(shí)管網(wǎng)中的壓力反而大于壓縮機(jī)出口處壓力，氣體就會(huì)從管網(wǎng)中倒流向壓縮機(jī)，始終到管網(wǎng)中壓力下降到低于壓縮機(jī)出口壓力為止，工作點(diǎn)由B下降到C。喘振是一種危急現(xiàn)象。喘振是離心壓縮機(jī)固有特性，每一臺(tái)都有它肯定的喘振區(qū)。因此只能實(shí)行相應(yīng)的防喘振掌握方案以防喘振的發(fā)生。2．防喘振掌握方案離心式壓縮機(jī)產(chǎn)生喘振現(xiàn)象的主要緣由是由于負(fù)荷降低，排氣量小于極限值而引起的，只要使壓縮機(jī)的吸氣量大于或等于該工況下的極限排氣量即可防止喘振。工業(yè)生產(chǎn)上常用的掌握方案有固定極限流量法和可變極限流量法兩種。1)固定極限流量掌握方案在壓縮機(jī)及管網(wǎng)肯定的條件下，設(shè)法使壓縮機(jī)運(yùn)行永久高于某一固定流量，使壓縮機(jī)避開進(jìn)入喘振區(qū)運(yùn)行。取最大轉(zhuǎn)速下的極限流量作為掌握器的給定值，正常操作時(shí)，旁路掌握閥處于關(guān)閉的狀態(tài)。當(dāng)減小負(fù)荷時(shí)，掌握器的測(cè)量值小于給定值，掌握器輸出開頭反向，而將旁路閥翻開，使壓縮機(jī)的一局部氣體打循環(huán)，從而使掌握器的測(cè)量值增加，直至與給定值相等。這樣，防止喘振現(xiàn)象的發(fā)生。2)可變極限流量掌握方案由于不同的轉(zhuǎn)速下，壓縮機(jī)的喘振極限流量是不同的，所以假設(shè)按喘振極限曲線來(lái)掌握壓縮機(jī)，就可以使壓縮機(jī)在任何轉(zhuǎn)速條件下都不會(huì)發(fā)生喘振,而且節(jié)省了能量。這種掌握方案,即是按某種計(jì)算函數(shù)來(lái)計(jì)算極限值，將使壓縮機(jī)在不同的轉(zhuǎn)速下，有不同的流量,其值均略大于該轉(zhuǎn)速下的喘振極限流量值，這種方案對(duì)大功率壓縮機(jī)，在生產(chǎn)負(fù)荷變化較多時(shí)，可以取得良好的經(jīng)濟(jì)效果。其次節(jié)傳熱設(shè)備的掌握一、換熱器的掌握〔兩側(cè)無(wú)相變〕換熱器自動(dòng)掌握的目的是保證換熱器出口的工藝介質(zhì)溫度恒定在給定值上。假設(shè)不考慮傳熱過(guò)程中的熱損失，則熱流體失去的熱量應(yīng)等于冷流體獲得的熱量，可用以下熱量平衡方程式：Q=G1C1〔T1o-T1i〕=G2C2〔T2i-T2o〕Q——傳熱速率，J/S；G——質(zhì)量流量，㎏/h；C——流體的平均定壓比熱容，J/〔㎏?℃〕；T——溫度，℃。式中的下標(biāo)1為冷流體，2為載熱體；i為入口；o為出口。傳熱過(guò)程中傳熱的速率可按下式計(jì)算：Q=KFm?Tm式中：K——傳熱系數(shù)，W/〔m2·℃〕或；W/〔m2·K〕;Fm——傳熱面積,m2；?Tm——平均溫差,℃或K。與冷熱流體出口、入口的溫度有關(guān)。掌握換熱器介質(zhì)出口溫度，可通過(guò)轉(zhuǎn)變換熱器的熱負(fù)荷，掌握載熱體的流量G2,掌握載熱體的流量大小就是轉(zhuǎn)變傳熱速率方程式中的傳熱系數(shù)K及平均溫差?Tm，這種方案是工廠中最常用的一種掌握方案。常承受以下幾種掌握方案。1．掌握載熱體流量假設(shè)載熱體壓力不穩(wěn),可另設(shè)穩(wěn)壓掌握系統(tǒng)，或者承受溫度對(duì)流量的串級(jí)掌握系統(tǒng)，在這個(gè)串級(jí)系統(tǒng)中，溫度為主變量、流量為副變量。2．掌握載熱體旁路流量當(dāng)載熱體是利用工藝介質(zhì)回吸熱量時(shí)，它的總流量是不允許變動(dòng)的，可以將載熱體分路一局部，以掌握冷流體的出口溫度T2o。分路一般可以承受三通閥來(lái)到達(dá)。如三通閥裝在入口處則用分流閥，如三通閥裝在出口處,則用合流閥。這樣即可以轉(zhuǎn)變進(jìn)入換熱器的載熱體流量，又可以保證載熱體總流量不受影響。這種方案在載熱體為工藝主要介質(zhì)時(shí)，極為常見(jiàn)。3．將工藝介質(zhì)分路當(dāng)工藝介質(zhì)流量允許掌握，而載熱體流量不允許調(diào)整，可考慮用介質(zhì)的出口溫度掌握介質(zhì)的入口流量的方案。假設(shè)要使工藝介質(zhì)流量和載熱體流量均不允許掌握，而且換熱器傳熱面積有較大裕量時(shí)，可將工藝介質(zhì)一小局部進(jìn)展分路，一局部經(jīng)換熱器，另一局部旁路通過(guò)，然后兩端混合起來(lái)，如下圖，假設(shè)載熱體是利用回收熱量系統(tǒng)，這是很有成效的掌握方法。二、蒸汽加熱器的掌握在蒸汽加熱器(steamheater)內(nèi)蒸汽冷凝，由汽態(tài)變成液態(tài),放出熱量，傳給工藝介質(zhì)。在一般狀況下,用蒸汽作為載熱體。在低溫時(shí)也可用乙烯、丙烯等烴類蒸氣作載熱體。在傳熱過(guò)程中，介質(zhì)獲得的熱量是

Q=G1c1〔T1o-Ti)但在載熱體方面，要起相的變化〔氣相變?yōu)橐合唷?，則載熱體放出熱量為

Q=G2λ式中λ為飽和蒸汽的比汽化焓，J/㎏；至于傳熱速率關(guān)系式仍為：Q=KFm?Tm蒸汽加熱器的被控變量是工藝介質(zhì)的出口溫度T1o，常用的操縱變量從以上內(nèi)在關(guān)系動(dòng)身有兩種：一是將掌握閥裝在蒸汽入口管線上，轉(zhuǎn)變進(jìn)入加熱器的蒸汽流量G；二是將掌握閥裝在凝液出口管線上，轉(zhuǎn)變冷凝有效面積。1．掌握蒸汽的流量介質(zhì)出口溫度為被控變量，蒸汽流量為操縱變量。假設(shè)閥前蒸汽壓力有波動(dòng),且變化較頻繁，將影響掌握質(zhì)量滿足不了工藝要求時(shí)，可對(duì)總管進(jìn)展壓力掌握，或承受串級(jí)掌握，既溫度對(duì)閥后壓力〔或流量〕的串級(jí)掌握，即承受以壓力為副環(huán)的串級(jí)掌握。當(dāng)負(fù)荷發(fā)生變化如進(jìn)料流量增加，蒸汽冷凝速度增加，引起蒸汽加熱器內(nèi)壓力降低即閥后壓力降低，這樣以閥后壓力為副變量比承受流量為副變量的掌握準(zhǔn)時(shí)。2．掌握蒸汽加熱器傳熱面積當(dāng)被加熱的工藝介質(zhì)出口溫度較低，加熱器的傳熱面積裕量又較大時(shí)，這種掌握蒸汽進(jìn)入流量的方案就不宜承受了?？梢哉莆照羝訜崞鱾鳠崦娣e。該方案由于掌握閥裝在凝液管路上，加熱器內(nèi)的壓力根本上等于蒸汽源壓力，不會(huì)造成負(fù)壓。掌握閥開度的變化，使冷凝液的排出量發(fā)生變化，而在冷凝液液面以下都是冷凝液，它在傳熱中不起相變，其給熱系數(shù)遠(yuǎn)較液面上的汽相冷凝給熱小，所以冷凝液液位的變化實(shí)質(zhì)上等于傳熱面積的變化。這種掌握傳熱面積的方法，傳熱量的變化比較和緩，可以防止局部過(guò)熱，這對(duì)熱敏性介質(zhì)有好處但冷凝液流量至液位，是一個(gè)積分過(guò)程，因此掌握起來(lái)比較遲鈍，而且必需要有較大的傳熱面積，以便有掌握余地。三、低溫冷卻器的掌握以氨冷器為常見(jiàn)，下面以它為例介紹幾種掌握方案。1．掌握冷劑的流量2．掌握傳熱面積3．掌握汽化壓力四、加熱爐的掌握在生產(chǎn)過(guò)程中有各式各樣的加熱爐，按工藝用途來(lái)分有加熱用的爐子及加熱-反響用的爐子兩類。對(duì)于加熱用爐子，工藝介質(zhì)受熱升溫或同時(shí)進(jìn)展氣化，其工藝介質(zhì)溫度的凹凸，會(huì)直接影響后一工序的工況和產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)當(dāng)爐子溫度過(guò)高時(shí)會(huì)使物料在加熱爐內(nèi)分解，甚至造成結(jié)焦，而燒壞爐管。加熱爐平穩(wěn)操作可以延長(zhǎng)爐管使用壽命,因此加熱爐出口溫度必需嚴(yán)加掌握。影響加熱爐出口溫度的干擾因素有：工藝介質(zhì)進(jìn)料的流量、溫度、組分，燃料方面有燃料油〔或氣〕的流量、壓力、成分,燃料油的霧化狀況，空氣過(guò)量狀況，噴嘴的阻力，煙囪抽力等等。為了保證爐出口溫度穩(wěn)定，加熱爐主要掌握系統(tǒng)以加熱爐出口溫度為被控變量，燃料油〔或氣〕的流量作為操作變量，1．簡(jiǎn)潔掌握方案2．加熱爐的串級(jí)掌握方案3．加熱爐的前饋—反響掌握方案有時(shí)遇到生產(chǎn)負(fù)荷即進(jìn)料流量、溫度變化頻繁,干擾幅度又較大，且又屬不行控。串級(jí)掌握難于滿足工藝指標(biāo)要求時(shí)，可承受前饋-反響掌握系統(tǒng)，如圖7—28所示。前饋掌握是抑制進(jìn)料流量〔或溫度〕的干擾作用，而反響掌握抑制其余干擾作用。第三節(jié)精餾塔的掌握一、精餾塔工藝操作工藝要求1)質(zhì)量指標(biāo)塔頂或塔底產(chǎn)品之一應(yīng)保證符合規(guī)定的純度,另一產(chǎn)品成分亦應(yīng)維持在規(guī)定范圍內(nèi)。2)物料平衡,能量平衡以保證塔的平穩(wěn)操作，固然塔壓是否恒定，對(duì)塔的平穩(wěn)操作有很大影響。3)約束條件為了使塔正常操作，必需滿足一些約束條件。例如：塔內(nèi)部氣相速度限。太低會(huì)使氣液接觸不好,塔板效率降低，太高會(huì)產(chǎn)生液泛現(xiàn)象，將完全破壞塔的操作。塔本身還有最高壓力限，越過(guò)這個(gè)壓力，容器的安全就沒(méi)有保障。精餾塔二、精餾塔的干擾因素 1)進(jìn)料量F波動(dòng)的影響2)進(jìn)料成分波動(dòng)的影響3)進(jìn)料溫度波動(dòng)的影響4)塔的蒸氣速度和加熱量波動(dòng)的影響5)回流量及冷劑量波動(dòng)的影響6)塔頂〔或塔底〕產(chǎn)品量的影響在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，由于不同的物料性質(zhì)，不同的精餾方法對(duì)產(chǎn)品純度的要求不同，可承受各種不同的掌握方法。從上述干擾分析來(lái)看，有些干擾是可控的,有些干擾是不行控的。一般對(duì)可控的主要干擾可承受定值掌握系統(tǒng)加以抑制。然而對(duì)不行控的干擾，它們最終將反映在塔頂餾出物與塔底采出量的變化上。最直接的產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)就是產(chǎn)品成分。三、精餾塔的根本掌握1．提餾段溫度掌握由主要掌握系統(tǒng)和幫助掌握系統(tǒng)兩局部組成。提餾段溫度掌握系統(tǒng),既提餾段溫度為被控變量，其測(cè)溫元件裝在提餾段，塔釜熱劑量為操作變量。由于這個(gè)掌握系統(tǒng)的測(cè)溫元件和掌握手段都在塔的下部，所以它對(duì)抑制首先進(jìn)入提餾段的干擾比較有效。測(cè)溫元件在提餾段，所以它能直接地反映提餾段的產(chǎn)品質(zhì)量狀況。它的掌握效果要比用回流量作為操縱變量來(lái)得快速、準(zhǔn)時(shí)。提餾段溫度掌握能較好地保證塔底產(chǎn)品的質(zhì)量。1)主要掌握系統(tǒng)2)幫助掌握系統(tǒng)回流量的定值掌握系統(tǒng)塔頂引出管線上設(shè)置壓力掌握系統(tǒng)，進(jìn)料設(shè)置定值掌握系統(tǒng)液位掌握系統(tǒng)2．精餾段溫度掌握1)主要掌握系統(tǒng)。精餾段溫度掌握系統(tǒng)，被控變量為精餾段溫度，其測(cè)溫元件在精餾段，操作變量為回流量。2)幫助掌握系統(tǒng)再沸器加熱量的定值掌握?；亓鞴夼c塔釜液位掌握進(jìn)料量掌握等精餾段溫控的適用場(chǎng)合為：1)塔頂產(chǎn)品純度比塔底要求嚴(yán)格；2)全部為氣相進(jìn)料。第四節(jié)鍋爐設(shè)備的掌握一、概述3．鍋爐燃燒系統(tǒng)的掌握鍋爐設(shè)備的主要掌握系統(tǒng)有三個(gè)。1．鍋爐汽包液位掌握2．蒸汽過(guò)熱系統(tǒng)的掌握二、鍋爐汽包液位的掌握鍋爐汽包液位掌握的目的是維持汽包中液位在工藝允許范圍內(nèi)，以保證鍋爐的安全運(yùn)行。前鍋爐汽包水位掌握常承受單沖量、雙沖量及三沖量等三種掌握方案1．單沖量液位掌握系統(tǒng)適用于停留時(shí)間較長(zhǎng)，負(fù)荷變化小的小型低壓鍋爐〔一般為10噸/小時(shí)以下〕蒸汽負(fù)荷突然大幅度增加時(shí)，由于汽包內(nèi)蒸汽壓力瞬間下降，水的沸騰加劇，汽泡量快速增加，形成汽包內(nèi)液位上升的現(xiàn)象。這種上升的液位不代表汽包內(nèi)貯液量的真實(shí)狀況，所以稱為“假液位”。這時(shí)液位掌握系統(tǒng)測(cè)量值上升，掌握器把去錯(cuò)誤地關(guān)小給水掌握閥，削減給水量，等到這種臨時(shí)的閃急汽化現(xiàn)象一旦平穩(wěn)下來(lái)，由于蒸汽量增加，送入水量反而削減，將使水位嚴(yán)峻下降，波動(dòng)很厲害，嚴(yán)峻時(shí)會(huì)使汽包水位降到危急區(qū)內(nèi)，甚至發(fā)生事故。產(chǎn)生“假液位”主要是蒸汽負(fù)荷量的波動(dòng)，假設(shè)把蒸汽流量的信號(hào)引入掌握系統(tǒng)，就可以抑制這個(gè)主要干擾，這樣就構(gòu)成了雙沖量掌握系統(tǒng)。這是一個(gè)前饋--反響掌握系統(tǒng)。蒸汽流量是前饋量。借助于前饋的校正作用，可避開蒸汽量波動(dòng)所產(chǎn)生的“假液位”而引起掌握閥誤動(dòng)作，改善了掌握質(zhì)量，防止事故發(fā)生。2．雙沖量掌握系統(tǒng)雙沖量掌握系統(tǒng)的弱點(diǎn)是不能抑制給水壓力的干擾，當(dāng)給水壓力變化時(shí)，會(huì)引起給水流量的變化。一些大型鍋爐則把給水流量的信號(hào)亦引入掌握系統(tǒng)，以保持汽包液位穩(wěn)定。這樣，作用掌握系統(tǒng)共有三個(gè)參數(shù)的信號(hào)，故稱為三沖量掌握系統(tǒng)。3．三沖量掌握系統(tǒng)屬于前饋—串級(jí)掌握系統(tǒng)。蒸汽流量作為前饋信號(hào),汽包水位為主變量，給水流量為副變量。三、過(guò)熱蒸汽系統(tǒng)的掌握過(guò)熱蒸汽系統(tǒng)的掌握過(guò)熱蒸汽系統(tǒng)的掌握的目的是保持過(guò)熱器出口溫度在允許范圍內(nèi)，并保證管壁溫度不超過(guò)允許的工作溫度。蒸汽過(guò)熱系統(tǒng)包括一級(jí)過(guò)熱器、減溫器、一級(jí)過(guò)熱器。過(guò)熱蒸汽溫度是鍋爐汽水通道中溫度最高的地方。過(guò)熱器正常運(yùn)行時(shí)的溫度一般接近材料所允許的最高溫度。假設(shè)過(guò)熱蒸汽溫度過(guò)高，則過(guò)熱器簡(jiǎn)潔損壞，也會(huì)使汽輪機(jī)內(nèi)部過(guò)度膨脹，嚴(yán)峻影響運(yùn)行安全；過(guò)熱蒸汽溫度過(guò)低，則設(shè)備效率降低。同時(shí)使通過(guò)汽輪機(jī)最終幾級(jí)的蒸汽濕度增加，引起葉片磨損。因此對(duì)過(guò)熱器出口蒸汽溫度應(yīng)加以掌握，使它不超出規(guī)定的范圍。影響過(guò)熱蒸汽溫度的干擾因素很多，例如燃燒工況、蒸汽流量、減溫水的流量和溫度、流經(jīng)過(guò)熱器的煙氣溫度和流速等都會(huì)影響過(guò)熱蒸汽溫度。承受以減溫器出口溫度為副變量的串級(jí)掌握系統(tǒng)雙沖量掌握系統(tǒng)，這種方案實(shí)質(zhì)上是串級(jí)掌握系統(tǒng)的變形。四、鍋爐燃燒系統(tǒng)的掌握鍋爐燃燒系統(tǒng)的自動(dòng)掌握根本任務(wù)是使燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量，適應(yīng)蒸汽負(fù)荷的需要。鍋爐燃燒系統(tǒng)自動(dòng)掌握有三個(gè)主要作用：3)維持爐膛負(fù)壓不變，應(yīng)當(dāng)使排煙量與空氣量相協(xié)作。1)維持鍋爐出口蒸汽壓力的穩(wěn)定。當(dāng)負(fù)荷受干擾影響而變化時(shí),通過(guò)掌握燃料量使之穩(wěn)定。2)保持燃料量和空氣量按肯定配比送入，即保持燃料燃燒良好。根本掌握方案1.蒸汽壓力掌握2.燃料與空氣的比值掌握1〕燃料與空氣的單閉環(huán)比值掌握2〕具有規(guī)律提量的比值掌握在比值掌握系統(tǒng)中，有時(shí)負(fù)荷要常常需要提降，在提降過(guò)程中，為確保生產(chǎn)的正常進(jìn)展，希望兩流量之比始終大于〔或小于〕或等于所要求的比值，所以提出了規(guī)律提量問(wèn)題。在鍋爐中當(dāng)負(fù)荷增加蒸汽壓力下降時(shí)，燃料量也要增加，為了獲得良好的燃燒效果，應(yīng)先增加空氣量，后增加燃料量；反之負(fù)荷減小蒸汽壓力上升時(shí)，應(yīng)先減小燃料量，后減小空氣量；即負(fù)荷提降過(guò)程中，比值掌握系統(tǒng)的動(dòng)作具有肯定的規(guī)律關(guān)系。具有規(guī)律提量的比值掌握方案。3〕燃料與空氣的變比值掌握3.爐膛負(fù)壓掌握當(dāng)鍋爐負(fù)荷變化不大時(shí)，可承受爐膛壓力為被控變量，煙氣量為操縱變量的簡(jiǎn)潔掌握系統(tǒng)。當(dāng)鍋爐負(fù)荷變化較大時(shí)，應(yīng)引入前饋，組成前饋—反響掌握系統(tǒng)第五節(jié)化學(xué)反響器的掌握一、反響器的掌握要求及被控變量的選擇1．質(zhì)量指標(biāo)要使反響到達(dá)規(guī)定的轉(zhuǎn)化率，或使產(chǎn)品到達(dá)規(guī)定的濃度。2．物料平衡和能量平衡為了使反響器能夠正常運(yùn)行，必需使反響器在生產(chǎn)過(guò)程中保持物料平衡和能量平衡。3．約束條件對(duì)于反響器，要防止工藝變量進(jìn)入危急區(qū)域或不正常工況。二、釜式反響器的掌握1．掌握進(jìn)料溫度進(jìn)料經(jīng)過(guò)預(yù)熱器〔或冷卻器〕進(jìn)入釜式反響器。承受掌握進(jìn)入預(yù)熱器〔或冷卻器〕的加熱劑〔或冷卻劑〕流量，穩(wěn)定釜內(nèi)溫度。對(duì)于帶夾套的反響釜，可承受掌握進(jìn)入夾套的加熱劑〔或冷卻劑〕流量，穩(wěn)定釜內(nèi)溫度2．掌握夾套溫度，但由于反響釜容量大，溫度滯后嚴(yán)峻，特殊是進(jìn)展聚合反響時(shí)，釜內(nèi)物料粘度大，混合不均勻，傳熱效果差，很難使溫度掌握到達(dá)嚴(yán)格要求。這時(shí)就需要引入簡(jiǎn)單掌握系統(tǒng)。3．串級(jí)掌握系統(tǒng)串級(jí)掌握系統(tǒng)對(duì)于進(jìn)入副回路的干擾具有較強(qiáng)的抑制力量及較好抑制對(duì)象容量滯后大的問(wèn)題，所以，反響釜依據(jù)主要干擾的不同狀況，釜溫與加熱劑〔或冷卻劑〕流量串級(jí)掌握系統(tǒng)釜溫與夾套溫度串級(jí)掌握系統(tǒng)三、固定床反響器的掌握固定床反響器的工作方式是催化劑床層固定不動(dòng)，流體原料通過(guò)催化劑床層，在催化劑作用下進(jìn)展化學(xué)反響以生產(chǎn)所需物質(zhì)。如二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫的接觸器，合成氨生產(chǎn)中的變換爐，合成塔都屬于這一類型。對(duì)于多段催化劑床層，往往要求分段進(jìn)展溫度掌握，這樣可使操作更趨合理，掌握更為有效。1．掌握進(jìn)料濃度主要原料〔即非過(guò)量的反響物〕的濃度越高，對(duì)放熱反響來(lái)說(shuō)，反響后的溫度也越高。如在硝酸生產(chǎn)中，氨氧化制取一氧化氮的過(guò)程是空氣和氨分別進(jìn)入混合器，然后通入氧化爐。這一反響根本上是不行逆的。為了使氨的濃度低于爆炸限度，空氣是過(guò)量的。當(dāng)氨的濃度在9～11%范圍之內(nèi)時(shí)，氨含量增高1%，將使反響溫度提高60～70℃。最常用掌握方案是通過(guò)轉(zhuǎn)變氨氣與空氣流量的比值穩(wěn)定氧化爐的溫度。提高進(jìn)料溫度,將使反響器內(nèi)溫度上升。圖所示方案中,進(jìn)口物料與出口物料進(jìn)展熱交換，以便回收熱量。2．掌握進(jìn)料溫度圖示方案是通過(guò)掌握出料或進(jìn)料旁路流量即轉(zhuǎn)變進(jìn)料溫度穩(wěn)定反響器的溫度。3．掌握段間進(jìn)入的冷氣量對(duì)于多段反響器，可將局部冷原料氣直接進(jìn)入段間，與上一段反響后的熱氣體混合，以降低下一段入口氣體的溫度。在硫酸生產(chǎn)中，用二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫的固定反響器的溫度掌握方案如圖由于一局部冷原料氣經(jīng)過(guò)一段催化劑層，所以原料氣總的轉(zhuǎn)化率有所降低。在合成氨生產(chǎn)工藝中，當(dāng)用水蒸氣與一氧化碳變換成氫氣時(shí)，為了反響完全，進(jìn)入變換爐的水蒸氣往往是過(guò)量很多的，這時(shí)段間冷氣承受水蒸氣則不會(huì)降低一氧化碳的轉(zhuǎn)化率，這種方案如圖四、流化床反響器的掌握流化床反響器的工作原理是，反響器底部裝有多孔篩板，催化劑呈粉末狀，放在篩板上，當(dāng)從底部進(jìn)入的原料氣流速到達(dá)肯定數(shù)值時(shí)，催化劑開頭上升呈沸騰狀，這種現(xiàn)象稱為固體流態(tài)化。流化床反響器的掌握與固定床反響器的掌握相像，溫度掌握特別重要的。掌握流化床溫度的方法有，通過(guò)掌握熱載體流量來(lái)轉(zhuǎn)變?cè)线M(jìn)口溫度可通過(guò)掌握進(jìn)入流化床的冷卻劑流量來(lái)掌握流化床反響器內(nèi)的溫度在流化床反響器內(nèi)部，正常狀況下，差壓不能太大也不能太小，以防止發(fā)生催化劑下沉或沖跑的現(xiàn)象。為了準(zhǔn)時(shí)了解催化劑的沸騰狀態(tài)，常設(shè)置差壓指