《過程控制工程》教學(xué)PPT課件

《過程控制工程》教學(xué)PPT課件,過程控制工程,過程,控制工程,教學(xué),PPT,課件 過程控制工程過程控制工程華華 東東 理理 工工 大大 學(xué)學(xué)國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -2-合成氨與尿素生產(chǎn)裝置合成氨與尿素生產(chǎn)裝置合成氨與尿素生產(chǎn)裝置合成氨與尿素生產(chǎn)裝置國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -3-吉化化肥廠吉化化肥廠吉化化肥廠吉化化肥廠3030萬噸萬噸萬噸萬噸/年合成氨裝置年合成氨裝置年合成氨裝置年合成氨裝置 國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -4-煉煉煉煉油生油生油生油生產(chǎn)產(chǎn)產(chǎn)產(chǎn)裝置裝置裝置裝置國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -5-上海石化常減上海石化常減上海石化常減上海石化常減壓壓壓壓裝置裝置裝置裝置國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -6-160160萬噸萬噸萬噸萬噸/年催化裂化裝置年催化裂化裝置年催化裂化裝置年催化裂化裝置國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -7-加加加加氫氫氫氫裂化裝置裂化裝置裂化裝置裂化裝置國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -8-荊門荊門荊門荊門石化石化石化石化120120萬噸萬噸萬噸萬噸/年延年延年延年延遲遲遲遲焦化裝置焦化裝置焦化裝置焦化裝置 國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -9-廣西廣西廣西廣西220220萬噸萬噸萬噸萬噸/年年年年連續(xù)連續(xù)連續(xù)連續(xù)重整裝置重整裝置重整裝置重整裝置國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -10-乙乙乙乙烯烯烯烯生生生生產(chǎn)產(chǎn)產(chǎn)產(chǎn)裝置裝置裝置裝置國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -11-南海乙南海乙南海乙南海乙烯烯烯烯裝置夜景裝置夜景裝置夜景裝置夜景 國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -12-在上述大型石油、化工生在上述大型石油、化工生產(chǎn)裝置中大量使用各裝置中大量使用各種流體種流體輸送送設(shè)備、傳熱設(shè)備、精、精餾塔、化學(xué)反塔、化學(xué)反應(yīng)器器等等設(shè)備。為了保了保證生生產(chǎn)裝置安全、高效地運裝置安全、高效地運轉(zhuǎn)，設(shè)計、維護好各種好各種設(shè)備的自的自動化控制系化控制系統(tǒng)，具有十分重要，具有十分重要的意的意義。后后續(xù)章章節(jié)介介紹上述上述設(shè)備的自的自動控制系控制系統(tǒng)設(shè)計要要點。點。國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -13-第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制主要內(nèi)容4.1 概述概述4.2 泵及壓縮機的控制泵及壓縮機的控制4.3 離心式壓縮機的防喘振控制離心式壓縮機的防喘振控制國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -14-4.1概述概述什么是流體輸送設(shè)備：什么是流體輸送設(shè)備：在石油化工等生在石油化工等生產(chǎn)過程中，程中，用于用于輸送流體或提高流體送流體或提高流體壓力的機械力的機械設(shè)備。分類分類：泵：輸送液體，提高送液體，提高壓力的力的機械機械設(shè)備；風(fēng)機和機和壓縮機機：輸送氣體，送氣體，提高提高壓力的機械力的機械設(shè)備。國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -15-流體輸送設(shè)備的控制要求流體輸送設(shè)備的控制要求：流量定流量定值控制：控制：在工在工藝生生產(chǎn)過程中，通常要求平程中，通常要求平穩(wěn)生生產(chǎn)，因此希望流體的因此希望流體的輸送量保持定送量保持定值，這時就需要采用流量定就需要采用流量定值控制系控制系統(tǒng)來克服系來克服系統(tǒng)中中擾動的影響。的影響。比比值控制：控制：當(dāng)要求各種物料保持合適的比例，保當(dāng)要求各種物料保持合適的比例，保證物料平物料平衡，就需要采用比衡，就需要采用比值控制系控制系統(tǒng)。串串級控制：控制：有有時要求物料的流量和其他要求物料的流量和其他變量保持一定的函量保持一定的函數(shù)關(guān)系，就采用以流量控制作用數(shù)關(guān)系，就采用以流量控制作用為副副環(huán)的串的串級控制系控制系統(tǒng)。4.1概述概述國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -16-流量對象的特點：流量對象的特點：被控被控過過程接近程接近1:1比例比例環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)，時間時間常數(shù)很小；常數(shù)很小；廣廣義對象象傳遞函數(shù)需要考函數(shù)需要考慮檢測環(huán)節(jié)和和執(zhí)行器行器環(huán)節(jié)；系系統(tǒng)的可控性的可控性較差，系差，系統(tǒng)工作工作頻率率較高。高。對應(yīng)控制器的參數(shù)設(shè)置：對應(yīng)控制器的參數(shù)設(shè)置：控制的比例度需控制的比例度需設(shè)置的置的較大；大；如引入如引入積分，分，則積分分時間與與對象象時間常數(shù)在相同的數(shù)量常數(shù)在相同的數(shù)量級；通常流量信號含有高通常流量信號含有高頻噪音，所以流量控制系噪音，所以流量控制系統(tǒng)通常不通常不引入微分作用，因引入微分作用，因為微分作用微分作用對高高頻信號很敏感，有信號很敏感，有時甚至采用反微分器。甚至采用反微分器。4.1概述概述國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -17-4.2泵和壓縮機的基本控制泵和壓縮機的基本控制4.2.1 離心離心泵泵的控制的控制4.2.2 容容積積式式泵泵的控制的控制4.2.3 風(fēng)風(fēng)機的控制機的控制4.2.4 壓縮壓縮機的控制機的控制4.2.5 變頻調(diào)變頻調(diào)速器的速器的應(yīng)應(yīng)用用國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -18-4.2.1離心泵的控制離心泵的控制葉葉輪輪與機殼之與機殼之間間有有縫縫隙，如果將隙，如果將泵泵的出口的出口閥閥關(guān)關(guān)閉閉，液體就，液體就在在泵泵內(nèi)循內(nèi)循環(huán)環(huán)，其排出量，其排出量為為0，壓頭壓頭接近最高接近最高值值。此。此時對泵時對泵所做的功都所做的功都轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化為熱為熱能，使能，使泵泵內(nèi)液體內(nèi)液體發(fā)熱發(fā)熱升溫，所以升溫，所以泵泵在在運運轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)時，不宜，不宜長長期關(guān)期關(guān)閉閉出口出口閥閥。離心泵的工作原理離心泵的工作原理離心泵由葉輪和機殼構(gòu)成。離心泵由葉輪和機殼構(gòu)成。葉輪在原動機帶動下高速葉輪在原動機帶動下高速旋轉(zhuǎn)，出口處流體的壓頭旋轉(zhuǎn)，出口處流體的壓頭來自旋轉(zhuǎn)葉輪作用于流體來自旋轉(zhuǎn)葉輪作用于流體產(chǎn)生的離心力。轉(zhuǎn)速越高，產(chǎn)生的離心力。轉(zhuǎn)速越高，離心力越大，壓頭也越高。離心力越大，壓頭也越高。國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -19-泵的特性及管路特性：泵的特性及管路特性：1、泵泵的的壓頭壓頭H和和流量流量Q及及轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速n間間的關(guān)系，稱的關(guān)系，稱為為泵泵的工作特的工作特性性。泵泵的工作特性可以用下列的工作特性可以用下列經(jīng)驗經(jīng)驗公式近似：公式近似：k1，k2為比例系數(shù)為比例系數(shù)4.2.1離心泵的控制離心泵的控制國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -20-2、管路系、管路系統(tǒng)統(tǒng)中流體的流量與管路系中流體的流量與管路系統(tǒng)統(tǒng)阻力的相互關(guān)系，稱阻力的相互關(guān)系，稱為為管路特性管路特性。管管路系路系統(tǒng)統(tǒng)的阻力包括：的阻力包括：升升揚揚高度高度hl；管路兩端的靜管路兩端的靜壓壓差引起的差引起的壓頭壓頭hp；管路中的摩擦管路中的摩擦損損失失hf，hf與流量的平與流量的平方方值值近似成比例關(guān)系；近似成比例關(guān)系；控制控制閥壓閥壓降降hv，閥門閥門開啟度一定開啟度一定時時，hv與流量的平方與流量的平方值值近似成比例關(guān)系。近似成比例關(guān)系。p2p1hl hv4.2.1離心泵的控制離心泵的控制 hf國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -21-泵的特性及管路特性泵的特性及管路特性管路特性曲線：管路特性曲線：（HL，管路總阻力），管路總阻力）離心泵的工作點離心泵的工作點離心離心泵泵系系統(tǒng)統(tǒng)達到達到穩(wěn)穩(wěn)定狀定狀態(tài)時態(tài)時，泵泵的的壓頭壓頭H必然等于系必然等于系統(tǒng)統(tǒng)的的總總阻力阻力HL，這這是建立平衡的條件。是建立平衡的條件。這時這時的的平衡工作點平衡工作點從特從特性曲性曲線線上看是上看是管路特性和管路特性和泵泵的特性曲的特性曲線線的交點的交點。4.2.1離心泵的控制離心泵的控制國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -22-離心泵的控制離心泵的控制控制目控制目標：使離心使離心泵泵的工作點的工作點 c 的流量的流量滿滿足足預(yù)預(yù)定需求。定需求。4.2.1離心泵的控制離心泵的控制控制方案控制方案1：泵出口直接節(jié)流：泵出口直接節(jié)流改變直接節(jié)流閥的開度，從而改變直接節(jié)流閥的開度，從而改變改變hv，造成管路特性變化，造成管路特性變化，以達到控制目的。以達到控制目的。國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -23-如果控制閥裝在進口端，因離心泵汲入高度有限，進口壓力如果控制閥裝在進口端，因離心泵汲入高度有限，進口壓力過低會使液體部分汽化，氣體膨脹使泵失去排送能力，產(chǎn)生過低會使液體部分汽化，氣體膨脹使泵失去排送能力，產(chǎn)生氣縛氣縛。而所夾帶的蒸汽到出口又急劇冷凝，氣泡破裂，沖蝕。而所夾帶的蒸汽到出口又急劇冷凝，氣泡破裂，沖蝕很厲害，損壞翼輪和泵殼，產(chǎn)生很厲害，損壞翼輪和泵殼，產(chǎn)生汽蝕汽蝕?？刂崎y應(yīng)裝在檢測元件的下游，有利于保證測量精度?？刂崎y應(yīng)裝在檢測元件的下游，有利于保證測量精度。離心泵的控制離心泵的控制控制目控制目標：使離心使離心泵泵的工作點的工作點 c 的流量的流量滿滿足足預(yù)預(yù)定需求。定需求?？刂崎y安裝位置：控制閥安裝位置：安裝在出口管線，而不是泵的吸入口處。安裝在出口管線，而不是泵的吸入口處。方案特點：方案特點：實施簡單，但在流量小時，效率較低。實施簡單，但在流量小時，效率較低。4.2.1離心泵的控制離心泵的控制國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -24-控制方案控制方案2：改：改變泵變泵的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速采用采用變頻調(diào)變頻調(diào)速，從而改速，從而改變變工作點?；蛘哂闷ぷ鼽c。或者用汽輪輪機作原機作原動動機機時時，調(diào)節(jié)導(dǎo)調(diào)節(jié)導(dǎo)向葉片角度或蒸汽流量。向葉片角度或蒸汽流量。方案特點：方案特點：管路上無需裝控制閥，管路上無需裝控制閥，HL中中hv這一項等于零，這一項等于零，減小了阻力損耗，泵的減小了阻力損耗，泵的機械效率得以提高。機械效率得以提高。設(shè)備一次投資費用相對設(shè)備一次投資費用相對較高。較高。4.2.1離心泵的控制離心泵的控制離心泵的控制離心泵的控制國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -25-控制方案控制方案3：改：改變變旁路回流量旁路回流量實實施：施：泵泵的出口與入口之的出口與入口之間間加一個旁加一個旁路管道，路管道，讓讓一部分排出量重新回到一部分排出量重新回到泵泵的入口，通的入口，通過調(diào)節(jié)這過調(diào)節(jié)這一部分的回流量一部分的回流量來控制來控制實際實際排出量。排出量。特點：特點：總的機械效率較低。總的機械效率較低。采用這種控制方式，必然有一部分能量損耗在旁路管道和閥采用這種控制方式，必然有一部分能量損耗在旁路管道和閥上。對于功率越大的泵，在減小負荷時，泵所作的虛功越上。對于功率越大的泵，在減小負荷時，泵所作的虛功越多。多。4.2.1離心泵的控制離心泵的控制離心泵的控制離心泵的控制國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -26-離心泵的控制離心泵的控制三種控制方案比三種控制方案比較：直接直接節(jié)流法流法：方案：方案簡單，調(diào)節(jié)靈敏，但能耗大，所以一般靈敏，但能耗大，所以一般用于流量用于流量變化要求化要求較小的小的場合；合；調(diào)節(jié)泵轉(zhuǎn)速速：反：反應(yīng)慢，慢，設(shè)備費用高，但能耗小。用高，但能耗小。調(diào)節(jié)旁路流量旁路流量：方案：方案簡單，控制，控制閥口徑口徑較小。但小。但對旁路的旁路的那部分液體來那部分液體來說，由，由泵供供給的能量完全消耗于控制的能量完全消耗于控制閥，因，因此此總的機械效率的機械效率較差。差。4.2.1離心泵的控制離心泵的控制國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -27-容積式泵的工作特性容積式泵的工作特性什么是容什么是容積式式泵：是依靠工作元件在是依靠工作元件在泵缸內(nèi)作往復(fù)或回缸內(nèi)作往復(fù)或回轉(zhuǎn)運運動，使工作容，使工作容積交替地增大和交替地增大和縮小，以小，以實現(xiàn)液體的吸入液體的吸入和排出。和排出。分分類：往復(fù)式、直接位移旋往復(fù)式、直接位移旋轉(zhuǎn)式式往復(fù)式往復(fù)式泵：排出量取決于排出量取決于單位位時間內(nèi)的往復(fù)次數(shù)及沖程的大?。粌?nèi)的往復(fù)次數(shù)及沖程的大?。恍D(zhuǎn)泵：排出量取決于排出量取決于轉(zhuǎn)速。速。4.2.2容積式泵的控制容積式泵的控制國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -28-容積式泵的工作原理容積式泵的工作原理往復(fù)式往復(fù)式泵：排出量取決于排出量取決于單位位時間內(nèi)的往復(fù)次數(shù)及沖程的大小；內(nèi)的往復(fù)次數(shù)及沖程的大小；旋旋轉(zhuǎn)泵：排出量取決于排出量取決于轉(zhuǎn)速。速。4.2.2容積式泵的控制容積式泵的控制國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -29-容積式泵的工作特性容積式泵的工作特性特點：特點：泵泵的運的運動動部件與機殼之部件與機殼之間間的空隙很小，液體不能的空隙很小，液體不能在在縫縫隙中流隙中流動動，所以，所以泵泵的排出量與管路系的排出量與管路系統(tǒng)統(tǒng)無關(guān)。無關(guān)。控制特點：控制特點：不能在出口管不能在出口管線線上用上用節(jié)節(jié)流的方法控制流量流的方法控制流量 他他們們的排出量與的排出量與壓頭壓頭H的關(guān)系很小，因此，的關(guān)系很小，因此，一旦出口一旦出口閥閥被關(guān)死，將被關(guān)死，將產(chǎn)產(chǎn)生生泵損泵損、機、機毀毀的危的危險險。4.2.2容積式泵的控制容積式泵的控制HQn3n2n1往復(fù)泵的工作特性曲線往復(fù)泵的工作特性曲線往復(fù)泵的工作特性曲線往復(fù)泵的工作特性曲線國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -30-容積式泵的控制容積式泵的控制調(diào)節(jié)原原動機的機的轉(zhuǎn)速：速：此法與離心此法與離心泵調(diào)速控制方法相同。速控制方法相同。改改變往復(fù)往復(fù)泵的沖程的沖程：在多數(shù)情況下，：在多數(shù)情況下，這種種調(diào)節(jié)沖程方法沖程方法機構(gòu)復(fù)機構(gòu)復(fù)雜，具有一定，具有一定難度，只有在一些度，只有在一些計量量泵等特殊往等特殊往復(fù)復(fù)泵上才考上才考慮使用。使用。通通過旁路控制：旁路控制：其方案與離心其方案與離心泵旁路控制相同，是最旁路控制相同，是最簡單易行的控制方式。易行的控制方式。4.2.2容積式泵的控制容積式泵的控制國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -31-容積式泵的控制容積式泵的控制利用旁路利用旁路閥控制：控制：穩(wěn)定定壓力，再利用力，再利用節(jié)流流閥來控制流量。來控制流量。這種方案由于兩個控制系種方案由于兩個控制系統(tǒng)之之間相互關(guān)相互關(guān)聯(lián)，動態(tài)上有交上有交互影響，互影響，為此有必要把他此有必要把他們的振的振蕩周期周期錯開，保開，保證流量流量控制系控制系統(tǒng)質(zhì)量，使量，使壓力控制系力控制系統(tǒng)慢一些，最好整定成非慢一些，最好整定成非周期振周期振蕩。FT FC PT PC 往復(fù)泵出口壓力和流量控制往復(fù)泵出口壓力和流量控制4.2.2容積式泵的控制容積式泵的控制國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -32-4.2.3風(fēng)機的控制風(fēng)機的控制風(fēng)機的分類風(fēng)機的分類風(fēng)機分為：離心式、旋轉(zhuǎn)式、軸流式等；風(fēng)機分為：離心式、旋轉(zhuǎn)式、軸流式等；通風(fēng)機通風(fēng)機:出口壓力小于出口壓力小于10kpa；鼓風(fēng)機鼓風(fēng)機:出口壓力在出口壓力在10-300kpa之間。之間。國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -33-控制方案：控制方案：類似于離心似于離心泵，控制方案有三，控制方案有三類。改改變轉(zhuǎn)速：速：轉(zhuǎn)速的速的變化改化改變風(fēng)機特性曲機特性曲線，從而達到了，從而達到了風(fēng)量或量或壓力的控制。力的控制。這種方法從能量效率上種方法從能量效率上說最最經(jīng)濟，但在，但在設(shè)施上比施上比較復(fù)復(fù)雜。適用于大功率。適用于大功率風(fēng)機。機。直接直接節(jié)流：流：出口出口節(jié)流和流和進口口節(jié)流均能達到流量控制的要求。流均能達到流量控制的要求。由于管徑由于管徑較大，往往采用蝶大，往往采用蝶閥作作為執(zhí)行器。行器。出口出口節(jié)節(jié)流：工作點流：工作點M1移到移到M2。進進口口節(jié)節(jié)流：工作點從流：工作點從M1移到移到M3，壓損壓損??；?。粚τ谶M口節(jié)流調(diào)節(jié)方式，要注意通過吸對于進口節(jié)流調(diào)節(jié)方式，要注意通過吸入管線的流量不能低于某一臨界流量，入管線的流量不能低于某一臨界流量，否者風(fēng)機不能正常工作，產(chǎn)生喘振。否者風(fēng)機不能正常工作，產(chǎn)生喘振。4.2.3風(fēng)機的控制風(fēng)機的控制國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -34-控制方案：控制方案：類似于離心似于離心泵，控制方案有三，控制方案有三類。直接直接節(jié)流：流：出口出口節(jié)流和流和進口口節(jié)流均能達到流量控制的要求。流均能達到流量控制的要求。流量若大幅度流量若大幅度變化，可采用分程控制?；刹捎梅殖炭刂?。旁路控制：旁路控制：與離心與離心泵的旁路控制方案同。的旁路控制方案同。PT PC AB(a)控制方案控制方案(b)閥的特性閥的特性B100%0A100%01.000.2風(fēng)機的分程控制風(fēng)機的分程控制4.2.3風(fēng)機的控制風(fēng)機的控制國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -35-壓縮壓縮機機是指是指輸輸送送壓壓力力較較高的氣體機械，一般高的氣體機械，一般產(chǎn)產(chǎn)生高于生高于300kPa的的壓壓力。力。壓縮壓縮機分機分為為往復(fù)式往復(fù)式壓縮壓縮機機和和離心式離心式壓縮壓縮機機兩大兩大類類。4.2.4壓縮機的控制壓縮機的控制離心式壓縮機離心式壓縮機往復(fù)式壓縮機往復(fù)式壓縮機國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -36-1、往復(fù)式往復(fù)式壓縮壓縮機機適用于流量小，適用于流量小，壓縮壓縮比高的比高的場場合。合。往復(fù)式往復(fù)式壓縮壓縮機常用控制方案有機常用控制方案有：汽缸余隙控制；：汽缸余隙控制；頂頂開開閥閥控制控制（吸入管（吸入管線線上的上的調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)）；旁路回流量控制；）；旁路回流量控制；轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速控制等。速控制等。緩沖罐緩沖罐分分離離器器升升壓壓器器PT PC 氮壓縮機汽缸余隙及旁路閥控制流程圖氮壓縮機汽缸余隙及旁路閥控制流程圖分程控制系統(tǒng)分程控制系統(tǒng)：當(dāng)控制器輸出信當(dāng)控制器輸出信號在號在2060kPa時，時，余隙閥動作。余隙閥動作。當(dāng)余隙閥全部打當(dāng)余隙閥全部打開，壓力還下不開，壓力還下不來時，旁路閥動來時，旁路閥動作，以保持壓力作，以保持壓力恒定。恒定。控制系統(tǒng)允許負荷波動的范圍為控制系統(tǒng)允許負荷波動的范圍為60100%4.2.4壓縮機的控制壓縮機的控制國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -37-2、離心式離心式壓縮壓縮機機廣泛廣泛應(yīng)應(yīng)用：用：體體積積小，流量大，重量小，流量大，重量輕輕，運行效，運行效率高，率高，維護維護方便，汽缸內(nèi)無油氣方便，汽缸內(nèi)無油氣污污染等。染等。大型離心式大型離心式壓縮機的控制：機的控制：（1 1）氣量控制系）氣量控制系統(tǒng)（即（即負荷控制系荷控制系統(tǒng)）氣量控制方法有：氣量控制方法有：導(dǎo)葉控制：葉控制：改改變進口口導(dǎo)向葉片的角度，向葉片的角度，通通過改改變進口氣流的角度來改口氣流的角度來改變流量，流量，要求要求壓縮機機設(shè)有有導(dǎo)向葉片裝置，向葉片裝置，這樣機機組在在結(jié)構(gòu)上就要復(fù)構(gòu)上就要復(fù)雜一些；一些；4.2.4壓縮機的控制壓縮機的控制國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -38-大型離心式大型離心式壓縮機的控制：機的控制：（1 1）氣量控制系）氣量控制系統(tǒng)（即（即負荷控制系荷控制系統(tǒng)）氣量控制方法有：氣量控制方法有：改改變壓縮機機轉(zhuǎn)速的速的調(diào)節(jié)方法：方法：這種方種方法最法最節(jié)能，能，實現(xiàn)調(diào)速速較為簡單，應(yīng)用用較為廣泛。廣泛。旁路控制：旁路控制：當(dāng)生當(dāng)生產(chǎn)要求的氣量比要求的氣量比壓縮機機排氣量小排氣量小時，將其部分氣體，將其部分氣體經(jīng)冷卻器返回冷卻器返回到到壓縮機機進口的方法稱口的方法稱為旁路旁路調(diào)節(jié)；4.2.4壓縮機的控制壓縮機的控制國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -39-大型離心式大型離心式壓縮機的控制：機的控制：（1 1）氣量控制系）氣量控制系統(tǒng)（即（即負荷控制系荷控制系統(tǒng)）氣量控制方法有：氣量控制方法有：入口入口節(jié)流法：流法：入口入口節(jié)流控制比出口流控制比出口節(jié)流流控制的功耗小，但控制的功耗小，但這種方法種方法過于靈敏，并于靈敏，并且且壓縮機入口機入口壓力不能保持恒定，所以力不能保持恒定，所以較少采用。少采用。采用采用壓縮機出口機出口壓力控制來力控制來實現(xiàn)。4.2.4壓縮機的控制壓縮機的控制國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -40-（2）壓縮壓縮機入口機入口壓壓力控制力控制 入口入口壓壓力控制方法有：力控制方法有：采用吸入管采用吸入管壓壓力力調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來速來穩(wěn)穩(wěn)定入口定入口壓壓力；力；設(shè)設(shè)有有緩緩沖罐的沖罐的壓縮壓縮機，機，緩緩沖罐沖罐壓壓力可以采用旁路控制；力可以采用旁路控制；4.2.4壓縮機的控制壓縮機的控制國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -41-（2）壓縮壓縮機入口機入口壓壓力控制力控制 采用入口采用入口壓壓力與出口流量的力與出口流量的選擇選擇性控制。性控制。（3）喘振控制系）喘振控制系統(tǒng)統(tǒng)（詳見詳見下下節(jié)節(jié)）PC FC PY PT FT LS入口壓力與出口流量選擇性控制入口壓力與出口流量選擇性控制4.2.4壓縮機的控制壓縮機的控制選擇性控制系統(tǒng)選擇性控制系統(tǒng)：正常時，流量控制器工作，正常時，流量控制器工作，按照正常負荷控制；按照正常負荷控制；負荷低時，壓力控制器工作，負荷低時，壓力控制器工作，保證入口壓力并不被抽空。保證入口壓力并不被抽空。國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -42-（4）壓縮壓縮機各段吸入溫度以及分離器的液位控制機各段吸入溫度以及分離器的液位控制氣體氣體經(jīng)壓縮經(jīng)壓縮后溫度升高，后溫度升高，為為了保了保證證下一段的下一段的壓縮壓縮效率，效率，進進壓縮壓縮機下一段前要把氣體冷卻到機下一段前要把氣體冷卻到規(guī)規(guī)定溫度，定溫度，為為此要此要設(shè)設(shè)置置溫溫度控制系度控制系統(tǒng)統(tǒng)。為為了防止吸入了防止吸入壓縮壓縮機的氣體機的氣體帶帶液，造成葉液，造成葉輪輪受受損損，在各段，在各段吸入口均吸入口均設(shè)設(shè)置冷凝液分離罐，置冷凝液分離罐，對對分離罐液位需要分離罐液位需要設(shè)設(shè)置置液位液位控制控制或或高液位高液位報報警警。4.2.4壓縮機的控制壓縮機的控制國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -43-（5）壓縮壓縮機密封油、機密封油、潤潤滑油、滑油、調(diào)調(diào)速油的控制系速油的控制系統(tǒng)統(tǒng)一臺大型一臺大型壓縮壓縮機機組組一般均附有密封油、一般均附有密封油、潤潤滑油和滑油和調(diào)調(diào)速油三個速油三個系系統(tǒng)統(tǒng)；對應(yīng)對應(yīng)有有油箱液位、油冷卻器后油溫、油油箱液位、油冷卻器后油溫、油壓壓等等檢測檢測控制系控制系統(tǒng)統(tǒng)。（6）壓縮壓縮機振機振動動和和軸軸位移位移檢測檢測、報報警、警、聯(lián)鎖聯(lián)鎖壓縮壓縮機是高速運機是高速運動動的機械，的機械，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速可達每分速可達每分鐘鐘上萬上萬轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，一旦，一旦轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子振子振動動或或軸軸位移超量，若不及位移超量，若不及時時停停車車，會造成，會造成嚴嚴重重損損壞；壞；大型大型壓縮壓縮機機組組在在軸軸瓦內(nèi)瓦內(nèi)設(shè)設(shè)有多個有多個測測量探量探頭頭和一整套和一整套報報警警聯(lián)鎖聯(lián)鎖系系統(tǒng)統(tǒng)，對對轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的振子的振動動量和量和軸軸位移位移進進行行檢測檢測。4.2.4壓縮機的控制壓縮機的控制國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -44-4.2.5變頻器調(diào)速器的應(yīng)用變頻器調(diào)速器的應(yīng)用 問題問題的提出：的提出：控制控制閥閥的的壓壓降（降（約約0.022.5Mpa左右）占工左右）占工藝藝系系統(tǒng)壓統(tǒng)壓降的比例降的比例較較大，大，導(dǎo)導(dǎo)致致泵泵的能量在控制的能量在控制閥閥上的上的損損失失較較大。大。解決方法：解決方法：變頻調(diào)變頻調(diào)速器替代控制速器替代控制閥閥變頻調(diào)變頻調(diào)速器的速器的優(yōu)優(yōu)點點：能接受控制器的能接受控制器的輸輸出信號；出信號；具有大范具有大范圍圍平滑無平滑無級變級變速特性，速特性，頻頻率率變變化范化范圍寬圍寬，調(diào)調(diào)速精度高速精度高；作作為執(zhí)為執(zhí)行器，與工行器，與工藝藝介介質(zhì)質(zhì)不接觸，具有無腐不接觸，具有無腐蝕蝕、無沖、無沖蝕蝕的的優(yōu)優(yōu)點；點；電電機機轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速降低、速降低、泵泵的出口流量減少的出口流量減少時時，相，相應(yīng)應(yīng)消耗的功率便大幅度下降，消耗的功率便大幅度下降，從而達到從而達到顯顯著著節(jié)電節(jié)電效果。效果。目前，在生目前，在生產(chǎn)產(chǎn)裝置中有的采用裝置中有的采用變頻調(diào)變頻調(diào)速器與控制速器與控制閥閥并存的控制并存的控制方式，一般情況下采用方式，一般情況下采用變頻調(diào)變頻調(diào)速，異常情況下采用控制速，異常情況下采用控制閥閥控制?？刂?。國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -45-4.3離心式壓縮機的防喘振控制離心式壓縮機的防喘振控制4.3.1 離心式離心式壓縮機的喘振機的喘振4.3.2 防喘振控制系防喘振控制系統(tǒng)的的設(shè)計4.3.3 實例分析例分析P1T P2T PdT PdC (P2-aP1)/bk12國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -46-4.3.1離心式壓縮機的喘振離心式壓縮機的喘振概述：概述：什么是喘振：什么是喘振：離心式離心式壓縮機有機有這樣的特性：當(dāng)?shù)奶匦裕寒?dāng)負荷降低到一定程度荷降低到一定程度時，氣體的排送會出氣體的排送會出現(xiàn)強烈的振烈的振蕩，因而機身也，因而機身也劇烈震烈震動，這種種現(xiàn)象稱象稱為喘振喘振。防喘振的意義：防喘振的意義：喘振會喘振會嚴重重損壞機體，壞機體，進而而產(chǎn)生生嚴重后果，重后果，壓縮機在喘振機在喘振狀下運行是不允狀下運行是不允許的，在操作中一定要防止喘振的的，在操作中一定要防止喘振的產(chǎn)生。生。國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -47-為什么會產(chǎn)生喘振？為什么會產(chǎn)生喘振？離心式離心式壓縮機的特性曲機的特性曲線：壓縮機的機的壓縮比比（出口（出口壓力力P2與入口與入口壓力力P1之比）與之比）與進口體口體積流量流量Q之之間的關(guān)系。的關(guān)系。在每種在每種轉(zhuǎn)速下，都有一個速下，都有一個P2/P1的最高點，的最高點，連接最高點的虛接最高點的虛線是一條表征是一條表征產(chǎn)生喘振的極限曲生喘振的極限曲線。虛虛線左左側(cè)的陰影部分是不的陰影部分是不穩(wěn)定區(qū)，定區(qū)，稱稱為喘振區(qū)喘振區(qū)；虛；虛線的右的右側(cè)為穩(wěn)定區(qū)，定區(qū)，稱稱為正常運行區(qū)正常運行區(qū)。4.3.1離心式壓縮機的喘振離心式壓縮機的喘振國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -48-喘振的產(chǎn)生：喘振的產(chǎn)生：若若壓縮機的工作點在正常運行區(qū)：機的工作點在正常運行區(qū)：Q，會提高會提高壓縮比，比，P2/P1，出口，出口壓力力P增增加，加，P2將大于管路阻力，使將大于管路阻力，使壓縮機排出量機排出量增加，使它恢復(fù)到增加，使它恢復(fù)到穩(wěn)定流量定流量QA。若若壓縮機在喘振區(qū)運行：機在喘振區(qū)運行：會出會出現(xiàn)惡性循性循環(huán)。Q，使，使Q壓縮機所能提供的機所能提供的壓力力,瞬瞬時會會發(fā)生氣體倒流，表生氣體倒流，表現(xiàn)為流量流量為0，同，同時管網(wǎng)管網(wǎng)壓力力也下降，一旦管網(wǎng)也下降，一旦管網(wǎng)壓力與力與壓縮機機壓力相等，力相等，壓縮機又機又輸送氣送氣體到管網(wǎng)，體到管網(wǎng)，壓縮機恢復(fù)正常工作，回升機恢復(fù)正常工作，回升壓力，重又把倒流力，重又把倒流進來的氣體來的氣體壓出去。此后，又引起出去。此后，又引起P2下降，出口氣體又倒流，下降，出口氣體又倒流，上述上述現(xiàn)象重復(fù)象重復(fù)進行，稱行，稱為喘振。喘振。4.3.1離心式壓縮機的喘振離心式壓縮機的喘振國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -49-喘振線方程：喘振線方程：將不同將不同轉(zhuǎn)速下的喘振點速下的喘振點連接，接，組成成該壓縮機的機的喘振喘振線。實際應(yīng)用用時需要考需要考慮安安全余量。全余量。P2壓縮機出口壓力；壓縮機出口壓力；P1壓縮機入口壓力；壓縮機入口壓力；Q1壓縮機入口流量；壓縮機入口流量；1壓縮機入口溫度；壓縮機入口溫度；a，b系數(shù)，由壓縮機制造廠提供系數(shù)，由壓縮機制造廠提供。4.3.1離心式壓縮機的喘振離心式壓縮機的喘振國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -50-4.3.2防喘振控制系統(tǒng)防喘振控制系統(tǒng)設(shè)計思想：設(shè)計思想：只要保只要保證壓縮機吸入流量大于機吸入流量大于臨界吸入流量界吸入流量QP，系，系統(tǒng)就會就會工作在工作在穩(wěn)定區(qū)，不會定區(qū)，不會發(fā)生喘振。生喘振。為了使了使進入入壓縮機的氣體流量保持在機的氣體流量保持在QP以上，在生以上，在生產(chǎn)負荷荷下降下降時，須將部分出口氣從出口旁路返回到入口，或?qū)⒉繉⒉糠殖隹跉鈴某隹谂月贩祷氐饺肟冢驅(qū)⒉糠殖隹跉夥趴辗殖隹跉夥趴?，保，保證系系統(tǒng)工作在工作在穩(wěn)定區(qū)。定區(qū)?？刂品椒ǎ嚎刂品椒ǎ汗潭O限流量防喘振控制固定極限流量防喘振控制可可變極限流量防喘振控制極限流量防喘振控制國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -51-固定極限流量防喘振控制固定極限流量防喘振控制 保保證壓縮機的流量始機的流量始終保持大保持大于某一固定于某一固定值，即，即臨界流量界流量QP，（最大，（最大轉(zhuǎn)速下的喘振點，已速下的喘振點，已經(jīng)考考慮安全余量）。當(dāng)入口流安全余量）。當(dāng)入口流量小于量小于QP時，則打開旁路打開旁路閥，使出口的部分氣體返回到入口。使出口的部分氣體返回到入口。缺點：缺點：缺點：缺點：當(dāng)當(dāng)轉(zhuǎn)速速較低低時，流量的，流量的安全余量安全余量過大，能量浪大，能量浪費較大。大。適用于固定適用于固定轉(zhuǎn)速的離心式速的離心式壓縮機的防喘振控制。機的防喘振控制。優(yōu)優(yōu)點：點：點：點：結(jié)構(gòu)構(gòu)簡單，系，系統(tǒng)可靠性可靠性高，投高，投資少。少。FT FC 固定極限流量防喘振控制系統(tǒng)圖固定極限流量防喘振控制系統(tǒng)圖4.3.2防喘振控制系統(tǒng)防喘振控制系統(tǒng)國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -52-可變極限流量防喘振控制可變極限流量防喘振控制為了減少壓縮機的能量消耗，在壓縮機負荷有可能經(jīng)常波動的為了減少壓縮機的能量消耗，在壓縮機負荷有可能經(jīng)常波動的場合，采用可變極限流量防喘振控制方案。場合，采用可變極限流量防喘振控制方案。思想：根據(jù)不同的轉(zhuǎn)速，采用不同的喘振點流量作為控制依據(jù)思想：根據(jù)不同的轉(zhuǎn)速，采用不同的喘振點流量作為控制依據(jù)喘振線方程為喘振線方程為采用差壓法測量入口流量，則有采用差壓法測量入口流量，則有 4.3.2防喘振控制系統(tǒng)防喘振控制系統(tǒng)國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -53-可變極限流量防喘振控制可變極限流量防喘振控制根據(jù)根據(jù)推出推出:即：即：當(dāng)入口節(jié)流裝置測量得到的差壓當(dāng)入口節(jié)流裝置測量得到的差壓P1d大于上述計算值時，大于上述計算值時，壓縮機處于安全運行狀態(tài)，旁路閥關(guān)閉。反之，當(dāng)差壓小壓縮機處于安全運行狀態(tài)，旁路閥關(guān)閉。反之，當(dāng)差壓小于該計算值時，應(yīng)打開旁路控制閥，增加入口流量。于該計算值時，應(yīng)打開旁路控制閥，增加入口流量。上述上述計算值用于作為防喘振控制器的設(shè)定值。計算值用于作為防喘振控制器的設(shè)定值。4.3.2防喘振控制系統(tǒng)防喘振控制系統(tǒng)國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -54-可變極限防喘振控制系統(tǒng)示例可變極限防喘振控制系統(tǒng)示例例例1：?。喝1d作作為測為測量量值值，取，取 為設(shè)為設(shè)定定值值，當(dāng)，當(dāng)P1d 大于大于設(shè)設(shè)定定值時值時，旁路，旁路閥閥關(guān)關(guān)閉閉；當(dāng)小于；當(dāng)小于設(shè)設(shè)定定值時值時，將旁路，將旁路閥閥打開一部分，保打開一部分，保證證 壓縮壓縮機始機始終終工作在工作在 穩(wěn)穩(wěn)定區(qū)。定區(qū)。P1T P2T PdT PdC 可變極限流量防喘振控制系統(tǒng)之一可變極限流量防喘振控制系統(tǒng)之一(P2-aP1)/bk124.3.2防喘振控制系統(tǒng)防喘振控制系統(tǒng)國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -55-例例2：當(dāng)：當(dāng)壓縮壓縮機入口機入口壓壓力力較較低，低，壓縮壓縮比又比比又比較較大大時時，在，在壓縮壓縮機入口安裝機入口安裝節(jié)節(jié)流裝置造成的流裝置造成的壓壓降，降，為壓縮為壓縮機達到相同的排出機達到相同的排出壓壓力，可能需要增加力，可能需要增加壓縮壓縮機，機，這這是不是不經(jīng)濟經(jīng)濟的的應(yīng)應(yīng)予避免，予避免，這時這時為為避免喘振，可將避免喘振，可將測測量流量的量流量的節(jié)節(jié)流裝置安裝在出口管流裝置安裝在出口管線線。P1T Pd2T PdC 可變極限流量防喘振控制系統(tǒng)之二可變極限流量防喘振控制系統(tǒng)之二2/bk1214.3.2防喘振控制系統(tǒng)防喘振控制系統(tǒng)國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -56-一臺離心式一臺離心式壓縮壓縮機的流量不能機的流量不能滿滿足生足生產(chǎn)產(chǎn)要求要求時時，需要，需要2臺或臺或者者2臺以上臺以上壓縮壓縮機并機并聯(lián)聯(lián)運行。運行。如果兩臺如果兩臺壓縮壓縮機分機分別別裝有旁路控制裝有旁路控制閥閥，其防喘振控制方案，其防喘振控制方案與與單單臺臺壓縮壓縮機一機一樣樣；如果兩臺如果兩臺壓縮壓縮機共用一個旁路機共用一個旁路閥閥，則則在各自在各自壓縮壓縮機入口管機入口管線線上上設(shè)設(shè)置流量差置流量差壓變壓變送器，他送器，他們們的的輸輸出送到低出送到低選選器，器，經(jīng)經(jīng)比比較較后送到防喘振流量后送到防喘振流量調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)器，與器，與設(shè)設(shè)定信號相比定信號相比較較，若已達，若已達到喘振極限，就自到喘振極限，就自動動打開旁路打開旁路閥閥，以防止喘振，以防止喘振發(fā)發(fā)生。生。壓縮機并聯(lián)時的防喘振控制壓縮機并聯(lián)時的防喘振控制4.3.2防喘振控制系統(tǒng)防喘振控制系統(tǒng)國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -57-該該方案成立的前提是兩臺方案成立的前提是兩臺壓縮壓縮機的特性必機的特性必須須相同或十分相相同或十分相似。似?？赏赏ㄟ^過開關(guān)切開關(guān)切換換多臺多臺/單單臺臺壓縮壓縮機工作。機工作。F1T FY PYF2T F2C LSP1T 乙乙甲甲P2T 壓縮機并聯(lián)運行時防喘振控制方案壓縮機并聯(lián)運行時防喘振控制方案壓縮機并聯(lián)時的防喘振控制壓縮機并聯(lián)時的防喘振控制4.3.2防喘振控制系統(tǒng)防喘振控制系統(tǒng)國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -58-采采用用一一臺臺離離心心式式壓縮機機的的壓頭不不能能滿足足生生產(chǎn)要要求求時，需需要要兩臺或兩臺以上的離心式兩臺或兩臺以上的離心式壓縮機串機串聯(lián)運行。運行。壓縮機機串串聯(lián)運運行行時的的防防喘喘振振控控制制方方案案，就就每每臺臺壓縮機機而而言言，其防喘振控制方案與其防喘振控制方案與單臺臺壓縮機是相同的。機是相同的。若若串串聯(lián)聯(lián)運運行行的的兩兩臺臺壓壓縮縮機機只只有有一一個個旁旁路路閥閥，則則每每臺臺壓壓縮縮機機設(shè)設(shè)置置一一個個防防喘喘振振控控制制器器，防防喘喘振振控控制制器器F1C和和F2C的的輸輸出出信信號號到到低低選選器器LS，不不論論那那一一臺臺壓壓縮縮機機出出現(xiàn)現(xiàn)喘喘振振就就打打開開旁旁路路閥閥，以防止喘振，以防止喘振發(fā)發(fā)生。生。壓縮機串聯(lián)時的防喘振控制壓縮機串聯(lián)時的防喘振控制4.3.2防喘振控制系統(tǒng)防喘振控制系統(tǒng)國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -59-壓縮機串聯(lián)時的防喘振控制壓縮機串聯(lián)時的防喘振控制壓縮機串聯(lián)運行時防喘振控制方案壓縮機串聯(lián)運行時防喘振控制方案P3T P1T FY P2T F1T FY PYF2T F2C F1C LS乙乙甲甲4.3.2防喘振控制系統(tǒng)防喘振控制系統(tǒng)國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -60-4.3.3實例分析實例分析實施離心式壓縮機串并聯(lián)運行時的注意事項：實施離心式壓縮機串并聯(lián)運行時的注意事項：盡量不要采用壓縮機的串并聯(lián)運行；盡量不要采用壓縮機的串并聯(lián)運行；串聯(lián)運行串聯(lián)運行時，為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，對后級壓縮機的穩(wěn)定時，為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，對后級壓縮機的穩(wěn)定工況宜大于前級；工況宜大于前級；并聯(lián)運行并聯(lián)運行時，兩臺壓縮機應(yīng)盡量特性一致，防止因負荷不均時，兩臺壓縮機應(yīng)盡量特性一致，防止因負荷不均勻而引起某一臺壓縮機喘振；勻而引起某一臺壓縮機喘振；存在存在積分飽和積分飽和問題，可采用低選器輸出作為積分外反饋；問題，可采用低選器輸出作為積分外反饋；從安全角度出發(fā)，常選用低選器，相應(yīng)的流量控制器常選用從安全角度出發(fā)，常選用低選器，相應(yīng)的流量控制器常選用正作用控制器正作用控制器；串并聯(lián)運行增加控制的復(fù)雜性和工藝操作的復(fù)雜性。串并聯(lián)運行增加控制的復(fù)雜性和工藝操作的復(fù)雜性。國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -61-二氧化碳二氧化碳壓縮壓縮機的控制方案，機的控制方案，CO2壓縮壓縮機分機分為為低低壓壓段和高段和高壓壓段兩段兩級級，由工，由工業(yè)業(yè)汽汽輪輪機機帶動帶動。4.3.3實例分析實例分析FY F2T P2T F2C FC P2C P0T F1TF1CP1C P1T ST LS放空放空低壓段低壓段SC FT FY PC PT 高壓段高壓段放空放空吸入吸入CO2蒸蒸汽汽汽汽輪輪機機LS二氧化碳壓縮機的控制方案二氧化碳壓縮機的控制方案例例1：二氧化碳壓縮機的控制方案：二氧化碳壓縮機的控制方案國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -62-4.3.3實例分析實例分析由于工由于工藝藝供供給給CO2時時多多時時少，當(dāng)少，當(dāng)CO2過過多多時時，生，生產(chǎn)產(chǎn)中允中允許許放放空，而當(dāng)空，而當(dāng)CO2過過少少時時，就減，就減負負荷生荷生產(chǎn)產(chǎn)。FY F2T P2T F2C FC P2C P0T F1TF1CP1C P1T ST LS放空放空低壓段低壓段SC FT FY PC PT 高壓段高壓段放空放空吸入吸入CO2蒸蒸汽汽汽汽輪輪機機LS二氧化碳壓縮機的控制方案二氧化碳壓縮機的控制方案例例1：二氧化碳壓縮機的控制方案：二氧化碳壓縮機的控制方案國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -63-4.3.3實例分析實例分析壓縮壓縮機送往下一工序的流量是采用機送往下一工序的流量是采用調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)汽汽輪輪機機轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的方法來速的方法來控制?？刂啤Y F2T P2T F2C FC P2C P0T F1TF1CP1C P1T ST LS放空放空低壓段低壓段SC FT FY PC PT 高壓段高壓段放空放空吸入吸入CO2蒸蒸汽汽汽汽輪輪機機LS二氧化碳壓縮機的控制方案二氧化碳壓縮機的控制方案例例1：二氧化碳壓縮機的控制方案：二氧化碳壓縮機的控制方案國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -64-控制方系統(tǒng)包括控制方系統(tǒng)包括(1)PC壓壓力力放放空空系系統(tǒng)統(tǒng)。正正常常生生產(chǎn)產(chǎn)，CO2供供應(yīng)應(yīng)大大于于需需求求。壓壓縮縮機機保保證證送送氣氣量量沒沒有有困困難難，并并有有余余力力，但但是是系系統(tǒng)統(tǒng)壓壓力力（壓壓縮縮機機入入口口壓壓力力）將將增增大大，因因此此設(shè)置入口壓力定值控制系統(tǒng)，當(dāng)壓力過高時，設(shè)置入口壓力定值控制系統(tǒng)，當(dāng)壓力過高時，PC將一部分氣體放空。將一部分氣體放空。4.3.3實例分析實例分析FY F2T P2T F2C FC P2C P0T F1TF1CP1C P1T ST LS放空放空低壓段低壓段SC FT FY PC PT 高壓段高壓段放空放空吸入吸入CO2蒸蒸汽汽汽汽輪輪機機LS二氧化碳壓縮機的控制方案二氧化碳壓縮機的控制方案國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -65-(2)送送氣氣流流量量與與汽汽輪輪機機轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速串串級級調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)系系統(tǒng)統(tǒng)。正正常常工工況況時時，壓壓縮縮機機的的送送氣量控制氣量控制FC與轉(zhuǎn)速控制與轉(zhuǎn)速控制SC組成的串級控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)。組成的串級控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)。4.3.3實例分析實例分析FY F2T P2T F2C FC P2C P0T F1TF1CP1C P1T ST LS放空放空低壓段低壓段SC FT FY PC PT 高壓段高壓段放空放空吸入吸入CO2蒸蒸汽汽汽汽輪輪機機LS二氧化碳壓縮機的控制方案二氧化碳壓縮機的控制方案國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -66-（3）送氣流量與入口送氣流量與入口壓壓力力選擇選擇性控制系性控制系統(tǒng)統(tǒng)當(dāng)當(dāng)CO2供供應(yīng)應(yīng)量不足，即使將放空量不足，即使將放空閥閥完全關(guān)完全關(guān)閉閉，仍保持不了，仍保持不了設(shè)設(shè)定的流量，定的流量，汽汽輪輪機機轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速越來越高，系速越來越高，系統(tǒng)統(tǒng)吸入阻力越來越低。吸入阻力越來越低。4.3.3實例分析實例分析FY F2T P2T F2C FC P2C P0T F1TF1CP1C P1T ST LS放空放空低壓段低壓段SC FT FY PC PT 高壓段高壓段放空放空吸入吸入CO2蒸蒸汽汽汽汽輪輪機機LS二氧化碳壓縮機的控制方案二氧化碳壓縮機的控制方案國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -67-（3）送氣流量與入口送氣流量與入口壓壓力力選擇選擇性控制系性控制系統(tǒng)統(tǒng)將將FC與與PC的的輸輸出一同送往低出一同送往低選選器，然后送往器，然后送往SC。供。供應(yīng)應(yīng)量量，PC的的輸輸出出，關(guān)，關(guān)閉閉放空放空閥閥，并與，并與FC的的輸輸出比出比較較，如果，如果PC的的輸輸出低，就由出低，就由PC去操作去操作SC，減少蒸汽，減少蒸汽進進入量，降低入量，降低轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，使速，使CO2壓縮壓縮機的送氣量下降，以機的送氣量下降，以穩(wěn)穩(wěn)定定吸入吸入壓壓力，保力，保護壓縮護壓縮機。機。4.3.3實例分析實例分析FY F2T P2T F2C FC P2C P0T F1TF1CP1C P1T ST LS放空放空低壓段低壓段SC FT FY PC PT 高壓段高壓段放空放空吸入吸入CO2蒸蒸汽汽汽汽輪輪機機LS二氧化碳壓縮機的控制方案二氧化碳壓縮機的控制方案國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -68-（4）高高壓壓段入口段入口壓壓力控制。力控制。P1C控制放空控制放空閥閥，以保，以保證證高高壓壓段吸入段吸入壓壓力不致力不致過過高。高。4.3.3實例分析實例分析FY F2T P2T F2C FC P2C P0T F1TF1CP1C P1T ST LS放空放空低壓段低壓段SC FT FY PC PT 高壓段高壓段放空放空吸入吸入CO2蒸蒸汽汽汽汽輪輪機機LS二氧化碳壓縮機的控制方案二氧化碳壓縮機的控制方案國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章第四章 流體輸送設(shè)備的控制流體輸送設(shè)備的控制 -69-（5）高高壓壓段出口段出口壓壓力控制。力控制。當(dāng)高當(dāng)高壓壓段出口段出口壓壓力力過過高，高，壓壓力控制器力控制器P2C取代取代進進口流量防喘振控制系口流量防喘振控制系統(tǒng)統(tǒng)，使部分，使部分CO2回流，?；亓鳎ＷC證高高壓壓段出口段出口壓壓力力不致不致過過高。高。4.3.3實例分析實例分析FY F2T P2T F2C FC P2C P0T F1TF1CP1C P1T ST LS放空放空低壓段低壓段SC FT FY PC PT 高壓段高壓段放空放空吸入吸入CO2蒸蒸汽汽汽汽輪輪機機LS二氧化碳壓縮機的控制方案二氧化碳壓縮機的控制方案國家精品課程國家精品課程過程控制工程過程控制工程（華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)）第四章