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1、8.2.1第8章 控制应用蒸汽应用中的温度控制章节8.2蒸汽和冷凝水系统手册8.2 蒸汽应用中的温度控制6078.2.2第8章 控制应用蒸汽应用中的温度控制章节8.2蒸汽和冷凝水系统手册蒸汽应用中的温度控制蒸汽应用中使用自动温度控制有以下原因： 1. 对某些制程来说，必须要将产品温度控制在一个相当接近的范围内，以避免制程中的产品或材料 被破坏。2. 沸腾的水箱中的蒸汽闪蒸带来的麻烦不仅是对环境的影响，同时会造成建筑物结构的破坏。自动 温度控制可以保持热水的温度低于沸腾温度。3. 经济。4. 质量和生产的连贯性。5. 节省人力。6. 对空间加热来说，控制是为了满足舒适的要求。7. 安全。8. 在
2、工业制程中，优化生产率。使用的温度控制系统必须同系统相匹配，能对热负荷的变化做出响应。例如：对于一个负载变化很快的低热容的系统，控制系统需要快速的反应。对于一个大型系统，如储油罐，温度的改变会很慢，控制系统只要能缓慢做出响应就可以。选择的温度控制系统不要过大，但能满足起动负荷，同时又能在运行条件下提供精确的控制。直接作用式自作用温度控制简介直接作用式自作用温度控制利用感应器和毛细管中液体的膨胀来改变阀门的位置以实现控制。优点：1. 便宜。2. 紧凑。3. 便于安装和调试。4. 一站式安装。5. 结实可靠。6. 可用于不良的蒸汽工况和选型偏大的应用中。7. 自作用的原理意味着无需外部能源。8.
3、选型简单。9. 多种可供选择，如不同的毛细管的长度和温度范围。缺点：1.控制是一个独立系统，不能同远程控制器或PLC（可编程逻辑控制器）进行通讯，但可以通过一个开关输出高温切断信号。2. 口径有限。3. 压力等级有限。4. 调节比有限。5. 感应器要比气动和电动控制的感应器大得多，动作慢。应用：应用于流量小并且比较稳定的系统： 1. 小型夹套锅。2. 伴热管线。3. 平烫机。4. 小型水箱。5. 酸洗浴槽。6. 小型容积式换热器。7. 小型加热器组。6088.2.3第8章 控制应用蒸汽应用中的温度控制章节8.2蒸汽和冷凝水系统手册导阀型自作用温度控制简介导阀型自作用温度控制是利用感应器和毛细管
4、中液体的膨胀来控制导阀，进而改变主阀的位置以达到控制。优点: 1. 便于安装和调试。2. 一站式安装。3. 结实。4. 自作用，无需外部动力。5. 选型简单。6. 远程调节（可选）。7. 可以开和关（可选）。8. 双设定（可选）。缺点：1. 控制是一个独立的系统，不能同PLC进行通讯。2. 阀体的间隙小，蒸汽必须干净、干燥以保证长的使用寿命，可以在阀门上游安装汽水分离器和过滤器实现。3. 只能为比例控制，但是比例带偏差要比直接作用式自作用控制小得多。应用： 1. 夹套锅。2. 伴热管线。3. 水箱。4. 酸洗浴槽。5. 热水存储式换热器。6.加热器组。7. 加热单元。图8.2.1 DHWS（生
5、活热水系统）存储式换热器的直接作用式 自作用温度控制系统的整体布置图蒸汽 供给高温 切断阀控制阀弹簧负载 高温切断装置失效安全控制系统冷凝水流出存储式换热器回水补给冷水汽水分离器冷凝水破真空器8. 加热单元注意点：比例带取决于阀门的口径大小。6098.2.4第8章 控制应用蒸汽应用中的温度控制章节8.2蒸汽和冷凝水系统手册气动温度控制简介这些控制系统包括：P+I+D功能来提高负载波动工况下控制的精确性。设定点可以进行远程调整。优点:1. 控制精确灵活。2. 在阀门的可供范围内不受口径大小限制。3. 良好的调节比。4. 适用于危险的环境中。5. 无需电力。6. 动作快速，对负载快速变化的系统反应
6、迅速。7. 强劲有力，可适用于高压差下。缺点:1. 比自作用控制费用高。2. 比自作用控制复杂。应用:1. 需要精确和连贯的温度控制的场合。2.流量变化和大流量的应用，和/或上游压力变化的工况。3. 需要本质安全的场合。注意点:1. 需要干净、干燥的压缩空气。2. 除了最小、最简单的应用，一般需要阀门定位器。空气会不停从定位器和控制器排出，因此需要确保这些气流是允许的。3. 需要熟练的工人进行安装，并有仪表人员进行设定和调试。4. 控制孤立，不能同PLC进行通讯。图8.2.2 水箱的蒸汽喷射加热系统自作用温度控制的整体布置图蒸汽进口导阀型温度控制阀感应器水箱喷射器 冷凝水汽水分离器 破真空器注
7、意点:1. 控制的温度范围要比直接作用式自作用控制窄。2. 必须安装汽水分离器和过滤器。6108.2.5第8章 控制应用蒸汽应用中的温度控制章节8.2蒸汽和冷凝水系统手册电气温度控制简介这些控制系统包括：P+I+D功能来提高在变负载工况下的控制精确性。设定点可以进行远程设定，设定点之间的变化可以设定斜坡。优点:1. 控制精确、灵活。2. 远程设定和显示。3. 在阀门的可供范围内不受尺寸限制。4. 良好的调节比。5. 动作迅速，可以对需求负荷的快速改变做出反应。6. 强劲有力，可用于高压差工况下。缺点:1. 比自作用或气动控制昂贵。2. 比自作用或气动控制复杂。3. 需要电力。应用:1. 需要精
8、确和连贯的温度控制的场合。2. 流量变化和大流量的应用，和/或上游压力变化的工况。注意点:1. 需要干净、干燥的压缩空气。2. 需要熟练的工人进行安装，并有仪表人员进行设定和调试。3. 可以作为复杂控制系统的一部分，包括PLCs、图表记录仪和SCADA系统。4. 必须考虑失效模式。如在蒸汽加热系统中通常用压缩空气失效时“弹簧关闭”式，而在冷却系统中使用“弹簧开启”式。5. 可能是应用最多的控制系统具有电动控制的多种功能和气动控制的速度/动力。5. 必须考虑失效模式。如：在蒸汽加热系统中通常用压缩空气失效时“弹簧关闭”式，而在冷却系统中使用“弹簧开启”式。图8.2.3 加热器的气动温度控制系统的
9、整体布置图冷凝水冷凝水换热器蒸汽 进口热水出口气动温度 控制阀气动控制器汽水分离器破真空 器温度感应器冷水进口6118.2.6第8章 控制应用蒸汽应用中的温度控制章节8.2蒸汽和冷凝水系统手册电动温度控制简介这些控制系统可能包括： P+I+D功能来提高在变负载工况下的控制精确性。设定点可以进行远程设定。优点:1.控制器和阀门执行器都可以同PLC进行通讯。2.不需要压缩空气。缺点:执行器速度比较慢，只适用于负载改变比较慢的应用。 应用:大型的空间加热。例如仓库，车间，飞机修理库等等。注意点:1. 安全：如果失电，阀位不会复位，除非使用弹簧复位型的执行器。2. 弹簧复位型的执行器比较昂贵、笨重、提
10、供的关闭力有限。图8.2.4 容积式换热器的电气温度控制系统的整体布置图冷凝水冷凝水换热器蒸汽 进口热水出口气动温度 控制阀电子控制器汽水分离器破真 空器温度感应器图8.2.5 容积式换热器电动温度控制系统的整体布置图冷水进口冷凝水快速换热器蒸汽 进口热水出口电动温控阀电子控制器汽水分离器冷凝水破真 空器温度感应器冷水进口6128.2.7第8章 控制应用蒸汽应用中的温度控制章节8.2蒸汽和冷凝水系统手册温度控制(其他可能) 并联温度控制简介调节比时。例如，如果在一个特殊应用中需要快速升高到操作温度，但是运行负荷比较小，工厂的条件又决定了只能是用自作用控制。为满足应用条件:1. 首先选择一个阀门
11、和控制器来满足运行负荷，设定到需要的温度。2. 选择另外一套阀门和控制器，能提供暖机阶段需要的额外负荷，设定值比“运行负荷”阀门要低几度。这个阀门通常要比运行负荷阀门更大。这样的配置:1. 当制程是冷态的时候，两个阀门同时开启，允许足够的蒸汽量通过阀门，在要求的时间段内提高产品温度。2. 当制程接近所需温度时，“暖机”阀调节至关闭，“运行负荷”阀用来调节和维持温度。高温失效安全控制简介对很多应用，需要选择采用完全独立的高温切断保护设备，有些甚至是法定的要求。选项:1. 自作用控制，如果超过温度预设的高限时，流体的膨胀释放被压缩的弹簧，带动切断阀关闭。这种特定形式的自作用控制还有一些其他优点：a
12、. 它包含一个用于对操作进行远程指示的微动开关。b.是需要进行手动重设定、人员到应用现场确定故障问题所在时最好的选择。2. 弹簧关闭式的电动执行器用于使用超温信号切断电源关闭阀门的应用。同时会伴随有报警。3. 弹簧关闭式的气动执行器应用于超温信号会释放执行器中的操作压力的应用。同时会伴随报警。图8.2.6 并联温控站的整体布置图暖机负荷阀管道运行负荷阀管道冷凝水蒸汽 进口汽水分离器连接温度感应器 和控制连接温度感应器 和控制布置图如图8.2.6所示，用于最大流量和最小流量的比值（调节比）大于单个温度控制阀的最大允许6138.2.8第8章 控制应用蒸汽应用中的温度控制章节8.2蒸汽和冷凝水系统手
13、册应用:生活热水系统提供用户一般的生活热水，如医院、监狱和学校。注意点:1. 由法规规定高温切断保护必须是独立的。也就是说高温切断必须由一个独立的阀门操作。2. 通常，高温切断阀的大小等于管道口径，因为当阀门全开时，产生的压降比较小。图8.2.7 用于生活热水的存储式换热器的高温切断控制的整体布置图 蒸汽 供给高温 切断阀控制阀弹簧负载 切断装置失效安全控制系统冷凝水换热器汽水分离器冷凝水流出回水补给冷水6148.2.9第8章 控制应用蒸汽应用中的温度控制章节8.2蒸汽和冷凝水系统手册Questions 1. Name one disadvantage of direct operating
14、temperature controla| It is relatively inexpensive b| The sensors tend to be large compared to EL (electronic) and PN (pneumatic) sensors c| Systems are difficult to size and select d| Systems are difficult to install and commission 2. A temperature control application in a hazardous area, and which
15、 has low thermal mass, is subject to fast load changes and periods of inoperation. Which would be the best control solution from the following?a| A direct operating temperature control system b| A pilot operated self-acting temperature control system c| A pneumatic temperature control system d| An e
16、lectric temperature control system 3. In Figure 8.2.6, the warm-up valve is shown in the upper leg of the parallel supply system. Is this logical? a| Yes, otherwise condensate would tend to collect in the warm-up leg during low loads, when the warm-up valve would be shut b| Yes, it makes maintenance easier c| No, either leg is acceptable d| Yes, the warm-up valve needs more installation space 4. Is the fail-safe self-acting high limi
