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1、目 录第 1 章 绘制工艺流程图 .11.1 常压炉工艺流程背景及说明 .11.2 常压炉回路干扰因素 .11.3 常压炉 CAD 控制系统流程图 .21.4 常压炉控制系统工作过程 .31.5 常压炉控制系统回路控制方案 .3第 2 章 标准节流装置设计及计算程序设计 .52.1 GB/T2624-1993 概述 .52.2 常压炉计算实例 .5第 3 章 调节阀的选型及计算 .73.1 调节阀的选型 .73.2 调节阀的口径计算 .73.3 常压加热炉燃料油调节 THC2115A .8第 4 章 常压炉计算实例 .104.1 常压加热炉燃料油指示 FI2130 节流装置的计算迭代程序 .1
2、04.2 原油缓冲罐压力阀 PV-101 的计算迭代程序 .10参考文献 .12附录 .13自控工程课程设计1第 1 章 绘制工艺流程图1.1 常压炉工艺流程背景及说明所谓常压炉，应定义为锅炉开口与大气相通，使锅炉水位线处的压力，任何时候都等于大气压力。常压炉比较安全，与大气相通，不承受压力，在一定程度上消除爆炸的可能性。常压炉的管理简化，由于常压锅炉比较安全，对常压锅炉的使用设计、制造、安装的管理抖比较简化，对锅炉房的要求也有所降低。在约低于三层建筑物的供暖系统中，采用承压热水锅炉与采用常压热炉比，其运行费用基本相当。常压炉可以利用报废锅炉，节省钢材，简化制造工艺。我国的工业锅炉，每年有许多
3、锅炉报废，如能利用承压报废高炉改装为常压炉，由于受压部件的减小，亦可节约大量优质锅炉钢材，而且制造工艺亦可简化，节约了人力、物力、财力。因此，常压炉得到应用和发展。1.2 常压炉回路干扰因素主回路干扰有被加热介质流量、热焓、高低压瓦斯气压力、流量波动、炉膛压力以及空气流量和温度、火嘴物理性能、雾化蒸汽等变化；副回路有燃料油压力、热值、组分变化等干扰。以下就主要干扰环节进行分析。（1）炉膛容积大，温度反应滞后当火嘴燃烧或分支进料发生变化时，炉总出口温度反应通常比较滞后。通过调节阀来调节燃料油或高瓦流量时，存在着在同时调节东、西燃料室内火嘴燃烧，这样在保持炉出口温度一定的情况下，东、西辐射室四路分
4、支温度不可避免出现了偏差。（2）燃料气压力、组分等波动大两台加热炉还承担着平衡整个干气管网压力的作用，当系统用量或管网压力发生变化时，需要经常对高瓦火嘴燃烧量进行调整，即增点或熄灭火嘴。虽然常炉设有高瓦流量单回路调节，但是为了减少系统压力波动对常压炉的影响，平时用手动调节。（3）燃料油压力波动大燃料油主要来自于减压塔底，受液面指示滞后（减底液面计为浮球，反应时间偏大）和渣油出装置的影响，燃料油系统压力一直不够稳定。渣油出装置流量完全依靠手动操作，在手动提降量时，燃料油压控反应强烈。常常因为调节不及时，造成炉出口温度出现大的波动。（4）燃料油调节阀选型偏大常压炉燃料油流量调节阀选型偏大。在串级控
5、制过程中时常出现调节阀过分截流引起在用火嘴燃烧工况变差或熄灭、漏油。自控工程课程设计21.3 常压炉 CAD 控制系统流程图常压炉控制系统工艺流程图如图 1-1。图 1-1 常压炉 CAD 控制流程图自控工程课程设计31.4 常压炉控制系统工作过程燃料油流量发生波动，干扰作用于副环，开始阶段因炉膛容积较大，故被加热介质出口温度暂不变化，主调节器因检测不到过程 PV 值的变化而输出不变；但流量调节器因过程量改变输出一调节信号至阀来克服燃料油量的波动，迫使燃油量逐渐向原给定方向靠近，故此阶段完全等同于单回路调节。虽然流量的干扰经副环得到了初期和主要的克服，但不可能得到完全解决，一定时间后，燃料油变
6、化通过温度对象渐渐影响介质出口温度，这样主调节器必然进入调整状态，通过改变副调节器的给定，副调在 PV 和 SV 值的同时变化中克服燃油波动的作用更加迅速和强大，最终使出口温度回至起初的设定上。被加热介质流量、介质热焓及燃料气压力和流量的波动、空气流量和温度、湿度、火嘴物理性能等发生变化，当这些干扰进入主回路中，使炉出口温度受干扰影响而变化，这样，温度调节器就因偏差 e10 而产生输出变化量来克服干扰作用对被控变量的影响，继而使流量调节器的偏差 e2 不为零，产生控制输出来改变阀开度，调节的最终目的使温度回至给定值。无论干扰进入主回路还是副回路，控制的手段都是通过阀的调节作用来主动实施反干扰。
7、当主、副回路同时受到干扰作用时，即燃料油流量和温度都发生变化，若被加热介质流量增加，而燃油量减小，这时主调节器输出增大，两者产生给流量调节器的输入偏差同向，使阀门开度有较大的增加；若燃料气量减小，而燃料油量增加，这时温度调节器输出使副环 SV 增加，而因燃油量增大副调节器 PV 增加，这时调节器则根据总的偏差正负来决定输出是增大还是减小阀门的开度；若两者过程变量都增加，则温度调节器（反作用，阀选风开）输出减小，加之流量调节器过程 PV 值增加，使控制作用迭加后阀开度大为减小，较大幅度地克服干扰对过程的影响。1.5 常压炉控制系统回路控制方案加热炉平稳操作是整个常减压装置生产正常运行的必要保证。
8、出口温度是加热炉工艺生产的主要控制指标，是串级调节中起主导作用的被控参数；副参数是影响主参数的主要变量，能被定为副参数的变量较多，副参数选择要根据对主参数影响程度来确定。由于改造后的常压炉热负荷大、炉膛容积大、系统干扰因素多、调节控制难度大，故以常炉作为研究对象，并根据以上存在的问题，提出改变副变量法和前馈补偿法解决措施。（一）改变副变量目前常压炉系统控制回路的副变量采用燃料油流量，将燃料油压力作主要干扰因素，方案上同阀后压力控制类似，副回路控制通道短、时间常数小，这样对燃料油压力等引起的流量变化控制作用及时。根据串级控制回路副环自身的特点，副回路应包含对主变量影响最严重、最频繁、较可能多的干
9、扰。当燃料油压力不成为主要干扰时，若副变量选用炉膛温度，则能将燃料油流量、组分、热值及火嘴物理性能等干扰纳入副环。根据常炉的结构特点，炉膛温自控工程课程设计4度取值方案有多种，以下提出几种方法：(1) 两点平均法（2）加权法（二）前馈补偿法当燃料油压力波动成为主要干扰时，副变量采用炉膛温度，则副对象滞后较大。采用燃油流量时，由于高、低压瓦斯干扰在副回路之外，须通过补偿方法来克服干扰。气相瓦斯相对燃料油其热值较低，I 常加热炉系统使用的瓦斯气作为工艺调节手段来使用，燃料气存在可测、不可控、在干扰中对被控变量的影响较其它参数显著，故具有作前馈补偿的条件。正常生产中将燃料气回路置于“ 手动” 。实际
10、中管网燃料气有波动，因炉体容积大，对象时间常数大，受到干扰后，表现不很明显。同时主调节参数是温度变量，对象存在容量滞后，惯性大，造成过程调节缓慢。燃料气前馈补偿的方块图如图 1-2 所示。图 1-2 燃料气前馈串级控制方块图 利用前馈加串级控制方法，干扰通道对过程的影响正好与前馈补偿和对象调节通道的乘积相抵消。只要前馈函数设置合理，实现近似完全补偿是可行的。带有前馈补偿控制回路的控制器输出为前馈作用和反馈作用的迭加，是按干扰进行补偿和偏差调节的结合。前馈补偿力求在任何时刻均实现对扰动影响的补偿，使高、低瓦斯对被调量的影响大大降低。对燃料气施行前馈补偿，使控制作用和干扰作用对被控参数的影响大小相等，方向相反。SP+_+_+ Y1QGc1(s) Gc2(s) Gp2(s) Gp1(s)Gff(s) Gpd(s)Y自控工程课程设计5第 2 章 标准节流装置设计及计算程序设计2.1 GB/T2624-1993 概述GB/T2624-1993 全称为流量测量节流装置用孔板、喷嘴和文丘里管测量充满圆管的流体测量 。国内的压差流量计经历了仿制、统一标准设计和自行设计等阶段：我国 1959年由国家推荐的苏联 27-54
