化工常压炉(课程设计)

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1、大庆石油学院本科生课程设计- 1 -第一章 系统流程1.1 工艺流程原油稳定装置缓冲换热部分工艺流程中，原油缓冲罐 101-1/2 及其配套设施可 构成冗余系统，接收油站来油，并进行初步的油气分离。脱出气送深冷装置，原油经 泵 101-1/2 输入换热罐 101-1/2 102-1/2 与泵 102-1/2 输入的稳油换热后输往加热炉。图 1-1 原油稳定装置缓冲换热部分控制系统流程图1.2 控制系统原油稳定装置缓冲换热部分控制系统，单回路 2 套，液位选择报警 （LAS102A/B）和气动调节阀（DG200/150）构成单回路控制系统，通过控制原油的流 量来控制原油缓冲罐 101-1/2 的

2、液位；压力指示控制器（PIC101）和气动调节阀构成 另一套单回路控制系统，控制脱出天然气管道的压力。串级控制系统 1 套。液位变送 器（LT101A/B）输出信号经液位电磁阀继动器计算器的处理，与流量记录累计控制器 （FRQC101）的信号共同作为流量控制器（FC101）的输入构成串级控制系统，控制换 热罐 101-1/2 及 102-1/2 的进油流量。此外，还有压力指示，液位指示,液位指示报警， 流量累计记录和液位记录控制报警各类控制及显示仪表若干。大庆石油学院本科生课程设计- 2 -第二章 调节阀的计算2.1 调节阀的选型调节阀又称控制阀，是执行器的主要类型，通过接受调节控制单元输出的

3、控制信号，借助动力操作去改变流体流量。调节阀一般由执行机构和阀门组成。如果按其所配执行机构使用的动力，调节阀可以分为气动、电动、液动三种，即以压缩空气为动力源的气动调节阀，以电为动力源的电动调节阀，以液体介质(如油等)压力为动力的电液动调节阀，另外，按其功能和特性分，还有电磁阀、电子式、智能式、现场总线型调节阀等。调节阀的产品类型很多，结构也多种多样，而且还在不断更新和变化。一般来说阀是通用的，既可以与气动执行机构匹配，也可以与电动执行机构或其它执行机构匹配。(1)从使用功能上选阀需注意的问题 调节功能 泄漏量与切断压差 防堵 耐蚀 耐压与耐温 重量与外观 (2)综合经济效果确定阀型 高可靠性

4、。 使用寿命长。 维护方便，备品备件有来源。 产品价格适宜，性能价格较好。(3)调节阀型式的优选次序根据上述观点，特提供调节阀的优选次序如下：全功能超轻型调节阀蝶阀套筒阀单座阀双座阀偏心旋转阀 球阀角形阀三通阀隔膜阀。 在这些调节阀中，我们认为应该尽量不选用隔膜阀，其理由是隔膜是一个极不可靠的零件，使其隔膜阀也成为了可靠性差的产品。2.2 调节阀口径计算从调节阀的 Kv 计算到阀的口径确定，一般需经以下步：计算流量的确定。现有的生产能力、设备负荷及介质的状况，决定计算流量的 Qmax和 Qmin。阀前后压差的确定。根据已选择的阀流量特性及系统特点选定 S(阻力系数)，再确定大庆石油学院本科生课

5、程设计- 3 -计算压差。计算 Kv。根据所调节的介质选择合适的计算公式和图表，求得 Kvmax 和 Kvmin。选用 Kv。根据 Kvmax,在所选择的产品标准系列中选取Kvmax 且与其最接近的一级 C。调节阀开度验算。一般要求最大计算流量时的开度90%，最小计算流量时的开度10%。调节阀实际可调比的验算。一般要求实际可调比10。阀座直径和公称直径的确定。验证合适后，根据 C 确定。2.3 原油缓冲罐压力阀 PV-101原油缓冲罐压力阀 PV-101 设计任务书 介质：天然气 最大体积流量：80Nm3/h介质压缩系数：0.99 最小体积流量：30Nm3/h介质工况密度：1.5Kg/m3 阀

6、前绝压：0.41Mpa管道通径：50mm 阀后绝压：0.40Mpa操作温度：45oC 介质临界压力：4.59MPa 表 2-1 原油缓冲罐压力阀 PV-101 设计参数选用双座 V 型直通阀，查得压力恢复系数为 0.9。程序见附录 4.1.1 原油缓冲罐 压力阀 PV-101 的计算迭代程序所示。 C =11.14069830160485 查表得 PV-101 的公称通径： DN=25 mm。2.4 液位流量控制阀 FV101液位流量控制阀 FV101 设计任务书 介质：原油 最大体积流量：183Nm3/h密度：820Kg/m3 最小体积流量：120Nm3/h操作温度：45oC 阀前绝压：2.

7、14Mpa管道通径：200mm 阀后绝压：2.069Mpa 表 2-2 液位流量控制阀 FV101 设计参数选用双座 V 型直通阀，查得压力恢复系数为 0.9。程序见附录 4.1.2 液位流量控制 阀 FV101 的计算迭代程序所示。 C =187.7731465254733 查表得 FV101 的公称通径： DN=100 mm。大庆石油学院本科生课程设计- 4 -第三章 标准截流装置的计算3.1 概述GB/T2624-93 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

8、-54 规程作为我国的暂行规程。1993 年 2 月 3 日由国家技术监督局批准 GB/T2624-93 代替 GB2624-81，1993 年 8 月 1 日实施。该标准第一次等效采用 ISO5167（1991）与国际接轨，标志着我国现行的标准节流装置，在推广采用国际标准上的研究成果、提高测量精度方面，以取得了突破性的进展。GB/T2624-93 主要特点有： 以流出系数 Kv 代替流量系数 ；Kv 值的计算中的 降阶计算由原流量系数 0计算中的最高阶 20 降至流出系数 Kv 计算中的最高阶 8 次幂。 提出 5 种命题以适应自控工程设计中各方面的需要。提出迭代计算方法，给出计算机计算程序

9、框图。 差压上限不再计算，而要由用户自行选定，要求设计者有更多的经验。 管道粗糙度不再参加计算，而是在计算结果出来后验证。在 GB/T2624-93 中规定的标准节流装置有以下几种：标准孔板：角接取压；法兰取压；径距取压（D-D/2） 。标准喷嘴：ISA1932 喷嘴；长颈喷嘴。文丘里管：文丘里喷嘴；经典文丘里管。3.2 加热炉燃料流量 FRQ102加热炉燃料流量 FRQ102 标准截流装置的设计任务书 介质：天然气 管径：1144最大流量：650Nm3/h 工作温度：10oC正常流量：500Nm3/h 工作压力：0.3Mpa最小流量：400Nm3/h 20=1Kg/m3标准孔板法兰取压 表

10、3-1 加热炉燃料流量 FRQ102 标准截流装置设计参数表 使用 Matlab7.0 编制标准截流装置的计算迭代程序，结果在 workspace 中以矩阵 形式输出。程序见附录 4.2.1 加热炉燃料流量 FRQ102 标准截流装置的计算迭代程序所 示。 计算结果： 12345678 x0.640340.520860.532030.53210.53210.53210.53210b0.734340.679670.685340.685380.685380.685380.685380c0.6060.745470.727790.729690.72970.72970.72970.7297E000.00

11、0159263.1135e-6-3.987e-86.6788e-101.5663e-120g-0.0893070.00920126.1802e-51.2082e-6-1.5471e-82.5917e-106.0779e-130大庆石油学院本科生课程设计- 5 -表 3-2 加热炉燃料流量 FRQ102 标准截流装置迭代数据表d20 =72.65868612230506 mm3.3 对输轻油流量 FRQ106对输轻油流量 FRQ106 标准截流装置的设计任务书 介质：轻油 管径763.5最大流量 5.4m3/h 工作温度 77oC正常流量 4.1m3/h 工作压力 0.6Mpa最小流量 3.2m

12、3/h 操作状况 =559Kg/m3标准孔板法兰取压 操作状况黏度 0.23cp 表 3-3 对输轻油流量 FRQ106 标准截流装置的设计参数表 使用 Matlab7.0 编制标准截流装置的计算迭代程序，结果在 workspace 中以矩阵 形式输出。程序见附录 4.2.2 对输轻油流量 FRQ106 标准截流装置的计算迭代程序所示。计算结果： 1234567 x0.237030.356230.341160.341590.341590.341590b0.480250.579290.568230.568550.568550.568550c10.665370.69760.693780.69389

13、0.693890.69389E000.00142655.1191e-6-5.5454e-1000g0.079316-0.0114810.000338121.2134e-6-1.3144e-1000表 3-4 对输轻油流量 FRQ106 标准截流装置迭代数据表 d20 =39.20329903727068 mm 第四章 计算程序4.1 阀的计算迭代程序4.1.1 原油缓冲罐压力阀 PV-101 的计算迭代程序clear; clc; P1=0.41;%阀入口绝压(MPa) P2=0.40;%阀出口绝压(MPa) XT=0.99;%压差比系数 K=39000;%比热比 Qg=80;%体积流量(Nm3

14、/h) Fg=0.69; p1=1.5;%工况密度(Kg/m3) Wg=Qg*(273+45)/273*1.5;%质量流量(Kg/m3) X=(P1-P2)/P1; i=K*XT/1.4;大庆石油学院本科生课程设计- 6 -f=1.47-0.66*X/(K*XT); Kv=Wg*(1/(X*P1*p1)0.5/(100*Fg*f); C=Kv/1.014.1.2 液位流量控制阀 FV101 的计算迭代程序clear; clc; Fl=0.9;%液体压力恢复系数 P1=2.14;%阀入口绝压(MPa) P2=2.069;%阀出口绝压(MPa) Pv=0.5332;%阀入口温度饱和蒸汽压(绝压 M

15、Pa) Pc=4.92;%热力学临界压力(绝压 MPa) Ql=(183+120)/2*(273+45)/273;%液体体积流量(m3/h) pl=820;%液体密度(Kg/m3) Ff=0.96-0.28*(Pv/Pc)0.5;%液体临界压力比系数 dp=P1-P2; i=Fl2*(P1-Ff*Pv); if dpiKv=0.01*Ql*(pl/dp)0.5; elseKv=0.01*Ql*(pl/i)0.5; end C=Kv/1.014.2 标准截流装置的计算迭代程序4.2.1 加热炉燃料流量 FRQ102 标准截流装置的计算迭代程序clear; clc; D=114-2*4;%工况管道

16、内径(mm) gm=1*500/(273/(273+20);%正常质量流量(20C) gmmin=1*400/(273/(273+20);%最小质量流量(20C) gmmax=1*650/(273/(273+20);%最大质量流量(20C) t=10;%工况温度（C） u=0.0085*0.001;%工况粘度(Pa/s) lmd=0.000012;%孔板膨胀系数 rd=0.000011;%管道膨胀系数 p=2;%工况密度(p20=1kg/m3) P=0.3*1000000;%工作压力(Pa) k=1.315;%等墒指数 b=zeros(1,10);c=zeros(1,11);E=zeros(1,10);x=zeros(1,10);g=zeros(1,10); e=zeros(1,10); c(1,1)=0.6060; e(1,1)=1;大庆石油学院本科生课程设计- 7 -red=0.354*gm