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1、自控工程课程设计目 录第1章 减压塔工艺流程简介1第2章 塔顶影响因素及系统建模32.1 塔顶影响因素32.2 系统建模3第3章 节流装置的计算机辅助设计计算53.1 概述53.2 程序框图63.3 计算实例7第4章 调节阀的选型及口径计算94.1 调节阀的选型94.2 调节阀口径计算94.3 计算实例10课程设计心得12参考文献13附 录14第1章 减压塔工艺流程简介减压塔是石油炼制工业中的重要设备，它的质量控制受到多方面的关注，出现多种控制方案。基于专家经验的PID控制方案对减压塔中的关键质量指标进行串级控制，有效的增强了系统控制的精确性和抗干扰性，但应用的成功与否建立在对装置模型的正确估
2、计之上。常减压装置是由初馏塔、常压炉、常压塔、减压炉和减压塔等主要设备组成。如图1所示，减压塔顶用蒸汽喷射泵抽真空，使塔顶保持约40 mm汞柱的残压，即塔顶真空度约为720 mm汞柱。减压塔共设4个填料段，抽出3个侧线。减一线油一部分直接进入蜡油分配器；另一部分经过空冷和水冷冷至50再返回减压塔顶，作为塔顶回流；减二线油一部分经换热至120后进入蜡油分配器；另一部分作为减一中回流再返回减压塔段填料段；减三线油大部分作为减二中回流返回减压塔段填料段；减四线油（过汽化油）一部分返回减压塔底或去常压塔一层作为循环油，另一部分作为重洗油又返回重洗段。减底油一般作为延迟焦化等装置热进料，或冷却至100以
3、下送出装置作为渣油产品。该生产过程是一个强耦合，非线性程度高的多变量系统，调节一线就会影响到其它线。以往减压塔的质量控制方法都是在对系统解耦之后进行的，但是耦合系统的分析与设计所要求的有关系统信息远远多于解耦系统所要求的信息，强行割裂系统内的信息关联会造成系统的不稳定。采用链系统方法探索常减压装置减压塔的质量控制问题，用按系统固有结构的相互关联的子系统描述系统的运动行为，从而得到以子系统级模型表征的分散型模型，从根本上冲破了集中处理方法的束缚，对减压塔质量控制是一个新的突破。影响减压塔操作的因素很多，但这些因素的变化都集中反映在塔顶真空度、塔顶温度这两个参数的变化上，而真空度是减压塔操作的核心
4、。下面以塔顶真空度和塔顶温度为控制对象分别进行分析。如图1-1所示。图1-1 减压塔工艺流程图第2章 塔顶影响因素及系统建模2.1 塔顶影响因素1、 塔顶真空度影响因素1）抽真空蒸汽压力变化：蒸汽压力增大时，真空度上升，反之，真空度下降。2）喷淋、软化水压力及温度变化：喷淋大、压力高或水温低，空冷器冷却效果增强，真空度上升，反之，真空度下降。3）塔顶温度变化：塔顶温度高，塔顶负荷大，不利于提高真空度；塔顶温度低，塔顶负荷低，有利于提高真空度。但如果塔顶温度过低，使塔顶负荷过小，易产生增压器倒汽现象，而使整个操作发生异常。4）塔顶回流量变化：塔顶回流量减小，则塔顶负荷增大，真空度下降。2、塔顶温
5、度影响因素1）塔顶回流量：塔顶回流量过小，会造成塔顶温度升高，反之温度降低。2）塔顶真空度：真空度低，减压塔汽化量小，塔顶温度低；反之温度上升。3）进料量及进料性质：进料量增大或性质变轻，塔顶负荷增大，塔顶温度高，反之温度低。4）减炉出口温度：减炉出口温度高，则塔顶负荷大，塔顶温度上升，反之塔顶温度下降。3、塔底液面影响因素1）减炉进料量及性质：进料量大，减渣油量大；反之，渣油量小。常底油性质变轻，汽化率增大，则渣油量减小。反之，渣油量增多。2）减炉出口温度：温度升高，渣油量小。反之，渣油量增多。3）塔真空度：真空度减小，拔出率下降，渣油量大。4）测线量变化：测线液面正常控制时，测线量的变化对
6、塔底液面影响不大，但当减三、四集油箱满而溢流时，测线量减少，渣油量上升。2.2 系统建模减压系统主要生产裂化原料，对馏分要求不高，主要要求是在保证馏出油残碳合格的前提下提高拔出率，减少渣油量。因此提高减压塔汽化段真空度，提高拔出率是其主要控制目标。综合上节影响条件，减压塔常用控制方案如图2-1：F+u+GFT-+Q+TT图2-1 减压塔控制回路方框图第3章 节流装置的计算机辅助设计计算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27-54规程作为我国
7、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：1） 以流出系数 代替流量系数； 值的计算中的降阶计算由原流量系数 计算中的最高阶20降至流出系数 计算中的最高阶8次幂。2） 提出5种命题以适应自控工程设计中各方面的需要。3） 提出迭代计算方法，给出计算机计算程序框图。4） 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
8、验。3.2 程序框图 , P,P, t,u, 令=0.6060，=1设： （当n=1,2时）(当n=3时)图3-1 标准节流装置程序框图表3-1 标准节流装置设计计算任务表3.3 计算实例序 号项 目符 号单 位数 值1被测介质名称常底油2被测介质温度t3533被测介质压力PMPa9.5（绝）4管内径（20下实测）m0.15节流件形式孔板6取压方式法兰7工作状态下密度6778工作状态下粘度Pa.s1.1399最大流量Q87.5节流件材料选，其热膨胀系数为0.0000186；管道材料为20#钢，其热膨胀系数为0.00002224。1.辅助计算（1）求工况下管道直径=0.1007m管道内径（下实测
9、值）管道材料热膨胀系数被测介质温度（2）求雷诺数971.819最大质量流量工作状态下粘度（3）求0.016MPa=2.3782.初值计算(1)求设：=0.6060，=1令 =3.924又= 0.98439(2)求= 0.5959+0.0312-0.1840=0.463847124(3)精确度判断=0.4133990.6821770.5977770.998298=0.557863885=1.23e-2,达到了精度要求，无需迭代。 3.计算结果求得：0.099128m求0.098445m第4章 调节阀的选型及口径计算4.1 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
10、的控制信号，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 使
11、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。4.2 调节阀口径计算调节阀的口径选择是由调节阀流量系数C值决定。流量系数C的定义为：在给定的开度下，当调节阀两端压差为0.1MPa，流体密度1 时，流经调节阀流体的体积流量数即位在该开度下流量系数，其单位为 。同理，在上述条件下，在调节阀最大开度下流经调节阀流体的体积流量数即位最大开度下的流量系数。该流量系数即位该调节阀的额定流量系数。由制造厂作为调节阀的基本参数提供给用户。调节阀流量系数
12、C表示调节阀容量的大小，是一个表示调节阀流通能力的参数。因此，调节阀流量系数C又称调节阀的流通能力。从调节阀的流量系数C的具体计算到阀的口径确定，一般需经以下步骤：最大体积流量Qmax( )或质量流量Wmax( )；正常体积流量Qn( )或质量流量Wn（ ）；正常情况下调节阀上的压降Pn(SI制单位用kPa，MKS制单位用 )；阀前压力P1（SI制单位用KPa，MKS制单位用 ）；正常情况下的阀阻比 ；液体密度（ ）；液体的运动粘度v（cts厘司）；介质临界压力 （SI制单位用kPa，MKS制单位用 ）；阀入口温度下介质饱和蒸汽压力 （SI制单位用kPa，MKS制单位用 ）；阀上游管道直径 （
13、mm）和阀下游管道直径 （mm）。4.3 计算实例C值计算步骤：1.选定调节阀的类型，并据此查表得到压力恢复系数 根据已知条件可选单座阀（JP），压力恢复系数 =0.902.按下式计算液体的临界压力比系数 ： =0.96-0.28=0.8952 3.判断流体是否为阻塞流经判断为非阻塞流，按SI制33.80液体体积流量被测介质工况密度阀前压力阀后压力4.根据需要对C值进行低雷诺数修正计算调节阀雷诺数RedRed=59474液体体积流量运动粘度5. 由 即得：选调节阀的口径为190mm。6. 结论选定单座阀(JP)，取为选定口径，非阻塞流工况，不作噪声预估。课程设计心得本次课程设计要求设计一个减压塔，应用所学的CAD等基础等知识，设计一个很简单的组态图，所要考虑的问题，要比考试的时候考虑得多的多。这次实践过程主要是在加强我们的动手能力，巩固了我们以前学过的知识，加强了我们
