化工过程控制

1、1 化工流程的自动控制 仪表和计算机自动控制系统在化工过程中发挥着重要作用。强化化工流强化化工流 程的自动控制，是化工生产过程的发展趋势和方向。程的自动控制，是化工生产过程的发展趋势和方向。 化工流程自动化控制的优点： 、提高关键工艺参数的操作精度，从而提高产品质量或收率； 、保证化工流程安全、稳定的运行； 、对间歇过程，还可减少批间差异，保证产品质量的稳定性和重复性； 、降低工人的劳动强度，减少人为因素对化工生产过程的影响； “CAC”Computer Aided Control “CAO”Computer Aided Operation 2 化工流程中经常需要控制的部分工艺变量（参数）：化

2、工流程中经常需要控制的部分工艺变量（参数）： 温度 压力 流量 液位 搅拌转速 PH值 浊度、粘度、各种组份浓度 对一个化工流程进行控制对一个化工流程进行控制 人工控制人工控制 仪表和计算机控制（自动控制）仪表和计算机控制（自动控制） 自动控制是在人工控制的基础上发展而来的，由检测仪表、计算机自动控制是在人工控制的基础上发展而来的，由检测仪表、计算机 装置、自控阀门组成的自动控制系统分别代替人的眼睛观察、大脑判断装置、自控阀门组成的自动控制系统分别代替人的眼睛观察、大脑判断 决策、手动操作。决策、手动操作。 3 计算机自动控制系统示意图计算机自动控制系统示意图 化工过程（或化工设备） 一次仪表

3、 二次仪表 （物理量） （变送器） 计算机控制装置 420mA 05V 执行机构 （自控阀门） 计算机自动控制系统 仪表（一次和二次仪表） 计算机控制装置 动作机构（自控阀门） 计算机主机（硬件、软件） A/D、D/A（模入、模出） 控制软件（平台软件及二次 开发的控制应用软件） 4 化工流程自控仪表的一些图形符号：化工流程自控仪表的一些图形符号： 自控参量代号： T温度 F流量 P压力或真空度 L物位 C浓度 pH氢离子浓度 A分析 V黏度 M搅拌转速 5 自控功能代号： I指示 C控制 Q累积 J记录 X信号 T调节 L联锁 A报警 R人工遥控 表示将位号为101的流量信号引入计算机自控系

4、统，显示并控制该值。 表示在设备附近就地加装仪表显示温度101，而不引入计算机自控系统。 FIC 101 TI 101 例如：例如： 6 8.1 化工流程自控控制的一些基本概念化工流程自控控制的一些基本概念 一、自动控制术语一、自动控制术语 TI C 换热器换热器 冷流股 热流股 加热蒸汽 冷凝水 要求：热流股温度控制在801 7 1、被控对象（被控过程、被控设备） TI C 换热器换热器 冷流股 热流股 加热蒸汽 冷凝水 定义：需要实现自动控制的生产流程（过程）或设备。定义：需要实现自动控制的生产流程（过程）或设备。 上述例子中，被控对象就是换热器。 2、被控变量（被控参数） 定义：被控对象

5、中需要保持规定数值的物理量。定义：被控对象中需要保持规定数值的物理量。 上述例子中，热流股的温度。 8 TI C 换热器换热器 冷流股 热流股 加热蒸汽 冷凝水 3、控制变量（操纵变量） 定义：受执行装置（自控阀门）操纵，用来使被控变量保持在设定值定义：受执行装置（自控阀门）操纵，用来使被控变量保持在设定值 的某个物理量。的某个物理量。 上述例子中，加热蒸汽的流量。 4、干扰变量（扰动变量） 定义：除控制变量以外，作用于被控对象，并可能引起被控变量发生定义：除控制变量以外，作用于被控对象，并可能引起被控变量发生 变化的一些物理量。变化的一些物理量。 上述例子中，加热蒸汽的压力（温度）、冷流股的

6、流量及温度。 9 TI C 换热器换热器 冷流股 热流股 加热蒸汽 冷凝水 5、设定值与控制精度 设定值被控变量的工艺规定值。设定值被控变量的工艺规定值。 （注意：对开环控制系统，控制变量也可以有设定值。）（注意：对开环控制系统，控制变量也可以有设定值。） 控制精度设定值允许的波动范围。控制精度设定值允许的波动范围。 上述例子中，热流股的温度要求控制在801。 80就是被控变量的设定值， 1就是对热流股温度的控制精度要求。 10 对连续过程，设定值是一个定值对连续过程，设定值是一个定值 温度（） 时间 80 温度（） 时间 对间歇过程，设定值也可以是一个随时间而变的曲线（时变曲线）对间歇过程，

7、设定值也可以是一个随时间而变的曲线（时变曲线） 11 TI C 换热器换热器 冷流股 热流股 加热蒸汽 冷凝水 6、控制偏差 控制偏差被控变量的设定值与其实际测量值之差。控制偏差被控变量的设定值与其实际测量值之差。 上述例子中，热流股的温度要求控制在801。 如果实际检测为80.6，那么 0.6 就是控制偏差。 偏差在控制精度以内控制有效（成功控制），如偏差在控制精度以内控制有效（成功控制），如80.9 偏差在控制精度以外控制失控，如偏差在控制精度以外控制失控，如81.2 控制失效的原因有多种。控制失效的原因有多种。 12 二、控制系统类型二、控制系统类型 计算机自动控制系统计算机自动控制系统

8、 开环控制系统开环控制系统 闭环控制系统闭环控制系统 TI 换热器换热器 冷流股 热流股 加热蒸汽 冷凝水 1、开环控制系统、开环控制系统 人工预先给定蒸汽流量值计算机控制装置 13 TI 换热器换热器 冷流股 热流股 加热蒸汽 冷凝水 FI 14 2、闭环控制系统、闭环控制系统 TI C 换热器换热器 冷流股 热流股 加热蒸汽 冷凝水 闭环控制系统作用原理：闭环控制系统作用原理： 通过被控变量的检测值与其设定值的偏差（包括偏差正负方向），通过被控变量的检测值与其设定值的偏差（包括偏差正负方向）， 反过来通过计算机控制装置对控制变量进行操纵调节。反过来通过计算机控制装置对控制变量进行操纵调节。

9、 15 开环控制系统与闭环控制系统的几点显著区别： 、闭环控制系统是按被控变量的检测值与其设定值的偏差去操纵（影响）控制 变量； 而开环控制系统是按照控制变量本身的设定值或干扰变量的大小去操纵（影 响）控制变量。 、闭环控制系统在被控变量 控制装置 控制变量之间形成了相互影响 的回路。 即：控制变量可以改变到被控变量，反过来，被控变量的信息有可以指导控 制变量的调节。 而开环控制系统不存在此相互影响的回路。 、闭环控制系统必须有被控变量的检测，而开环控制系统可以没有被控变量的 检测。 化工流程的控制系统类型，绝大多数为闭合控制系统。化工流程的控制系统类型，绝大多数为闭合控制系统。 16 关于化

10、工流程控制回路的控制算法（控制器算法）关于化工流程控制回路的控制算法（控制器算法） 普通固定PID算法； 自校正PID算法； 自适应控制算法； 自校正控制算法； 模糊（FUZZY）控制算法； 专家控制系统算法； 在化工流程的实际控制中，经常遇到一些在化工流程的实际控制中，经常遇到一些干扰变量多、大滞后干扰变量多、大滞后等问题，等问题， 对控制回路的控制算法提出了挑战。对控制回路的控制算法提出了挑战。 17 控制要求控制要求 为了达到设计的各项要求，必须对生产装置进行连续的监为了达到设计的各项要求，必须对生产装置进行连续的监 视和控制。控制系统应满足两项基本要求：视和控制。控制系统应满足两项基本

11、要求： v 抑止外部扰动的影响抑止外部扰动的影响 v 使过程在优化的工况下操作使过程在优化的工况下操作 18 控制要求控制要求 为了达到设计的各项要求，必须对生产装置进行连续的监为了达到设计的各项要求，必须对生产装置进行连续的监 视和控制。控制系统应满足两项基本要求：视和控制。控制系统应满足两项基本要求： v 抑止外部扰动的影响抑止外部扰动的影响 扰动扰动外界因素变化如原料和公用工程流量、温度和压力外界因素变化如原料和公用工程流量、温度和压力 的波动对系统的影响。的波动对系统的影响。 干扰不可避免干扰不可避免 19 过程变量过程变量 x x，如温度、压力、流量、浓度等，在受到外部，如温度、压力

12、、流量、浓度等，在受到外部 因素影响时，可能有两种变化：因素影响时，可能有两种变化： 变 量 时间 稳定系统的响应特性稳定系统的响应特性 （1 1）稳定系统）稳定系统在开始时受到外界的影响而波动，但在开始时受到外界的影响而波动，但 随时间的变化，随时间的变化，x x 无需外界干预就能稳定，即不需要利用无需外界干预就能稳定，即不需要利用 控制机构就能回复到初值。控制机构就能回复到初值。 20 过程变量过程变量 x x，如温度、压力、流量、浓度等，在受到外部，如温度、压力、流量、浓度等，在受到外部 因素影响时，可能有两种变化：因素影响时，可能有两种变化： （1 1）稳定系统）稳定系统在开始时受到外

13、界的影响而波动，但在开始时受到外界的影响而波动，但 随时间的变化，随时间的变化，x x 无需外界干预就能稳定，即不需要利用无需外界干预就能稳定，即不需要利用 控制机构就能回复到初值。控制机构就能回复到初值。 （2 2）不稳定系统）不稳定系统受到外界的影响不能随着时间的变受到外界的影响不能随着时间的变 化恢复原状。化恢复原状。 变 量 时间 不稳定系统的一种响应特性不稳定系统的一种响应特性 21 设在冷却夹套的连续搅拌反应釜中，进行串联反应设在冷却夹套的连续搅拌反应釜中，进行串联反应: : CBA 副反应为放热反应，其放热量通过器壁传给夹套中的冷剂。通过分副反应为放热反应，其放热量通过器壁传给夹

14、套中的冷剂。通过分 析，可知反应放热量可用釜温析，可知反应放热量可用釜温T T的的S S 形函数形函数A A 来表示，而冷剂吸收来表示，而冷剂吸收 的热量是釜温的热量是釜温T T 的线性函数的线性函数B B。 T Q T1 P1 P2 P3 T2T3T2 Q2 Q2 A B 22 控制要求控制要求 为了达到设计的各项要求，必须对生产装置进行连续的监为了达到设计的各项要求，必须对生产装置进行连续的监 视和控制。控制系统应满足两项基本要求：视和控制。控制系统应满足两项基本要求： v 抑止外部扰动的影响抑止外部扰动的影响 v 使过程在优化的工况下操作使过程在优化的工况下操作 23 设在某气固催化反应

15、，其催化剂失活迅速，需定期切换，设在某气固催化反应，其催化剂失活迅速，需定期切换， 副反应的活化能高于主反应。反应器全年利润：副反应的活化能高于主反应。反应器全年利润： 折旧费用人工费用 再生费用用公用工程费用）产品销售收入原料费利润 T dtN 0 ( N每年反应器再生次数每年反应器再生次数 T操作周期操作周期 若反应器高温操作：若反应器高温操作： 反应选择性低，原料消耗费用增加；反应选择性低，原料消耗费用增加； 应采用变温操作，在操作周期内逐步升温。应采用变温操作，在操作周期内逐步升温。 反应速度低，产率低；同样产量，催反应速度低，产率低；同样产量，催 化剂再生费用增加化剂再生费用增加 若

16、反应器低温操作：若反应器低温操作： 最优化控制最优化控制 24 控制系统的设计要点及步骤控制系统的设计要点及步骤 例如，苯（例如，苯（B) B) 和乙烯（和乙烯（E E）气相烃化的反应方程式如下：）气相烃化的反应方程式如下： 确定达到设计要求所需测量的参数确定达到设计要求所需测量的参数 EBBE DEBEBE MBDMBEB2 乙苯乙苯 二乙苯二乙苯 二甲苯二甲苯 甲苯甲苯 反应采用的催化剂较易失活，若苯过量能减缓催化剂的失反应采用的催化剂较易失活，若苯过量能减缓催化剂的失 活并能提高反应的选择性。试决定需测量的参数。活并能提高反应的选择性。试决定需测量的参数。 25 V101 乙烯 苯 P1

17、01 E101 R101 E102 T101 V102 E103 E104 T102 E106 E105 V103 苯和乙烯气相烷基化流程图苯和乙烯气相烷基化流程图 26 (1)(1)产品数量：产品数量： 生产过程的产品是乙苯，决定乙苯数量的控制因素是原料生产过程的产品是乙苯，决定乙苯数量的控制因素是原料 乙烯的流量。为了计量目的，应测量乙苯的流量；为了控乙烯的流量。为了计量目的，应测量乙苯的流量；为了控 制的目的应测量乙烯的进料量。制的目的应测量乙烯的进料量。 27 V101 C6H6 P101 E101 R101 E102 T101 V102 E103 E104 T102 E106 E10

18、5 V103 2 8 C2H4 苯苯 和乙烯气相烷基化流程图和乙烯气相烷基化流程图 28 (1)(1)产品数量：产品数量： 生产过程的产品是乙苯，决定乙苯数量的控制因素是原料生产过程的产品是乙苯，决定乙苯数量的控制因素是原料 苯的流量。为了计量目的，应测量乙苯的流量；为了控制苯的流量。为了计量目的，应测量乙苯的流量；为了控制 的目的应测量乙烯的进料量。的目的应测量乙烯的进料量。 (2)(2)产品质量：产品质量： 乙苯的质量由乙苯精馏塔塔顶产品的组成决定。为确保该乙苯的质量由乙苯精馏塔塔顶产品的组成决定。为确保该 组成为预期值，测量参数有以下三种方案：组成为预期值，测量参数有以下三种方案： 反馈

19、控制反馈控制 前馈控制前馈控制 推断控制推断控制 29 反馈控制反馈控制 乙苯精馏塔产品质量反馈控制乙苯精馏塔产品质量反馈控制 T102 8 7 AIC 9 10 E106 E105 -利用被控变量的直接测量值调节控制变量利用被控变量的直接测量值调节控制变量 30 前馈控制前馈控制 T102 8 7 FIC 9 10 E106 E105 乙苯精馏塔产品质量前馈控制乙苯精馏塔产品质量前馈控制 -利用直接测量的扰动来调节被控制变量的方法利用直接测量的扰动来调节被控制变量的方法 31 推断控制推断控制 T102 8 7 9 10 E106 E105 T1 T2 T3 乙苯精馏塔产品质量推断控制乙苯精

20、馏塔产品质量推断控制 -利用塔板温度与馏出液组成的严格关系，控制精馏塔利用塔板温度与馏出液组成的严格关系，控制精馏塔 塔顶出口组成塔顶出口组成 32 (3)(3)安全：安全： 为了防止燃烧与爆炸事故，应防止设备的超温和超压。为了防止燃烧与爆炸事故，应防止设备的超温和超压。 对于反应器对于反应器R101R101应测量其进出口温度和床层温度，并设应测量其进出口温度和床层温度，并设 置超温报警及紧急情况下切断乙烯进料的装置。置超温报警及紧急情况下切断乙烯进料的装置。 对于精馏塔应测量其塔顶或塔釜的压力。对于精馏塔应测量其塔顶或塔釜的压力。 (4)(4)可操作可操作 可操作的基本要求是满足各个设备内在

21、的约束条件。可操作的基本要求是满足各个设备内在的约束条件。 例如储罐不应溢流或抽空，精馏塔不应液泛或漏液。因此，例如储罐不应溢流或抽空，精馏塔不应液泛或漏液。因此， 应设置储罐应设置储罐V101V101，V102V102，V103V103的液面测量，精馏塔的液面测量，精馏塔T102T102， T103T103的压降测量等措施。的压降测量等措施。 33 (5)(5)经济：经济： 优化控制设备：例如反应器优化控制设备：例如反应器R101R101的优化控制问题，是否的优化控制问题，是否 采用优化控制要根据可能性和经济评价结论确定；采用优化控制要根据可能性和经济评价结论确定； 在乙烯、苯、乙基苯、冷却

22、水总管、蒸汽总管等管道上在乙烯、苯、乙基苯、冷却水总管、蒸汽总管等管道上 设置流量计，为计算车间成本提供所必须的产量和原料、设置流量计，为计算车间成本提供所必须的产量和原料、 辅助材料以及公用工程的消耗量。重要的流量计不仅能辅助材料以及公用工程的消耗量。重要的流量计不仅能 提供和显示瞬间值，而且有累计功能。提供和显示瞬间值，而且有累计功能。 34 V101 乙烯 苯 P101 E101 R101 E102 T101 V102 E103 E104 T102 E106 E105 V1031 2 7 6 5 4 3 8 13 12 11 10 9 15 14 苯和乙烯气相烷基化流程图苯和乙烯气相烷基

23、化流程图 35 2)2)选择控制变量选择控制变量 对于某个测量参数，可能有多个可任意调节的输入变量，对于某个测量参数，可能有多个可任意调节的输入变量， 需选择一个或多个变量作为控制变量，即确定控制方案。需选择一个或多个变量作为控制变量，即确定控制方案。 -该项工作是过程控制的核心内容。该项工作是过程控制的核心内容。 若有多个方案可供选择而定性分析不能作出判断时，则有若有多个方案可供选择而定性分析不能作出判断时，则有 必要进行动态模拟以得出定量的结论。必要进行动态模拟以得出定量的结论。 控制系统的设计要点及步骤控制系统的设计要点及步骤 确定达到设计要求所需测量的参数确定达到设计要求所需测量的参数

24、 36 2)2)选择控制变量选择控制变量 控制系统的设计要点及步骤控制系统的设计要点及步骤 确定达到设计要求所需测量的参数确定达到设计要求所需测量的参数 3)3)确定调节器的调节规律确定调节器的调节规律 目前广泛应用的调节规律有三种：目前广泛应用的调节规律有三种： 比例调节比例调节 比例积分调节比例积分调节 比例积分微分调节比例积分微分调节 37 3)3)确定调节器的调节规律确定调节器的调节规律 比例调节比例调节 按照被调参数值与给定值的偏差大小和方向，发出与偏差按照被调参数值与给定值的偏差大小和方向，发出与偏差 成比例的控制信号。成比例的控制信号。 例如：盘管加热器处于稳态工况下的热量平衡式

25、为：例如：盘管加热器处于稳态工况下的热量平衡式为： 0)( 0 2 0 1 0 TTCpFQ 式中式中F F、 、Cp Cp 、T T1 1和和T T2 2分别是物料的流量、密度、热容、分别是物料的流量、密度、热容、 进口和槽内温度。进口和槽内温度。Q Q为蒸汽传递给物料的热量，上标为蒸汽传递给物料的热量，上标0 0表示表示 稳定状态。稳定状态。 38 若有外界干扰若有外界干扰T T1 1升高，如果不改变升高，如果不改变Q Q，T T2 2将随着时间将随着时间 t t逐逐 渐升高。渐升高。 设储槽内液体体积稳定为设储槽内液体体积稳定为V V，则，则 )( 21 2 TTCpFQ dt dT C

26、pV )()()( )( 00 22 0 11 0 222 QQTTTTCpF dt TTd CpV dt dT CpV 0 0 00 22 )(QTTQ 要使偏差等于要使偏差等于0 0，需要按照，需要按照T T2 2与与T T2 20 0的偏差调节的偏差调节Q Q。设控制规。设控制规 律使律使Q Q的变化与偏差的变化与偏差T T2 2- T- T2 20 0成比例，即成比例，即 比例增益比例增益 39 )()()( )( 0 22 0 22 0 11 0 22 TTTTTTCpF dt TTd CpV t T2-T20 a = 1 a = 2 a = 0 比例反馈控制的温度响应曲线 比例调节

27、不比例调节不 适用于负荷适用于负荷 变化较大而变化较大而 又不允许有又不允许有 残余偏差的残余偏差的 系统。系统。 40 确定调节器的调节规律确定调节器的调节规律 目前广泛应用的调节规律有三种：目前广泛应用的调节规律有三种： 比例调节比例调节 比例积分调节比例积分调节 比例积分微分调节比例积分微分调节 41 比例积分调节比例积分调节 比例积分调节是指它的输出不是与偏差保持比例关系，而比例积分调节是指它的输出不是与偏差保持比例关系，而 与偏差对时间的积分保持比例关系。即：与偏差对时间的积分保持比例关系。即： 0 0 0 22 )(QdtTTQ t t dtTTTTTTCpF dt TTd CpV

28、 0 0 22 0 22 0 11 0 22 )()()( )( 42 t T2-T20 a = 1 a = 2 a = 0 a = 3 比例积分反馈控制的温度响应曲线比例积分反馈控制的温度响应曲线 比例积分调比例积分调 节不适用于节不适用于 纯滞后和惯纯滞后和惯 性滞后较大性滞后较大 的系统。的系统。 比例积分调比例积分调 节适用于负节适用于负 荷变化较大荷变化较大 而又不允许而又不允许 有残余偏差有残余偏差 的系统。的系统。 43 确定调节器的调节规律确定调节器的调节规律 目前广泛应用的调节规律有三种：目前广泛应用的调节规律有三种： 比例调节比例调节 比例积分调节比例积分调节 比例积分微分

29、调节比例积分微分调节 微分调节规律是：微分调节规律是： 0 0 22 )( Q dt TTd Q 与比例积分调节相结合，如果微分时间选择恰当，能提高与比例积分调节相结合，如果微分时间选择恰当，能提高 惯性滞后较大的对象的调节品质，提高系统的稳定性。惯性滞后较大的对象的调节品质，提高系统的稳定性。 44 第七章第七章 过程控制过程控制 控制要求：控制要求： 简单调节系统简单调节系统 控制系统的设计要点及步骤控制系统的设计要点及步骤 复杂调节系统复杂调节系统 抑制外部扰动，使过程在优化的状态下操作抑制外部扰动，使过程在优化的状态下操作 压力控制压力控制 液位控制液位控制 温度控制温度控制 流量控制

30、流量控制 串级控制串级控制 分程控制分程控制 超驰控制超驰控制 前馈控制前馈控制 45 简单调节系统简单调节系统 压力控制压力控制 液位控制液位控制 温度控制温度控制 流量控制流量控制 46 压力控制压力控制 PCPC G 有大量不凝气体的精馏塔压力控制有大量不凝气体的精馏塔压力控制 控制排放量控制排放量 调节下游压缩机转速调节下游压缩机转速 压力控制的方式取决于过程特征压力控制的方式取决于过程特征 47 压力控制压力控制 有少量不凝气体的精馏塔压力控制，可采用改变塔顶蒸汽有少量不凝气体的精馏塔压力控制，可采用改变塔顶蒸汽 冷凝量的方法：冷凝量的方法： 调节冷剂的流量；调节冷剂的流量； PC

31、冷媒 不凝气 48 压力控制压力控制 有少量不凝气体的精馏塔压力控制，可采用改变塔顶蒸汽有少量不凝气体的精馏塔压力控制，可采用改变塔顶蒸汽 冷凝量的方法：冷凝量的方法： 调节冷剂的流量；调节冷剂的流量； 当不允许调节冷剂流量时，可接三通使一部分冷剂不进当不允许调节冷剂流量时，可接三通使一部分冷剂不进 入冷凝器；入冷凝器； PC 冷媒 不凝气 49 简单调节系统简单调节系统 压力控制压力控制 液位控制液位控制 温度控制温度控制 流量控制流量控制 50 液位控制液位控制 气液两相的界面控制，通常有三种控制方案：气液两相的界面控制，通常有三种控制方案： 用溢流保持液面恒定；用溢流保持液面恒定； 51

32、 液位控制液位控制 气液两相的界面控制，通常有三种控制方案：气液两相的界面控制，通常有三种控制方案： 用溢流保持液面恒定；用溢流保持液面恒定； 用出料控制液面稳定；用出料控制液面稳定； LC 52 液位控制液位控制 气液两相的界面控制，通常有三种控制方案：气液两相的界面控制，通常有三种控制方案： 用溢流保持液面恒定；用溢流保持液面恒定； 用出料控制液面稳定；用出料控制液面稳定； 用进料控制液面稳定；用进料控制液面稳定； LC FC 53 液位控制液位控制 两个液相的界面控制：两个液相的界面控制： 对卧式容器对卧式容器 LdG LC 水油 54 液位控制液位控制 两个液相的界面控制：两个液相的界

33、面控制： 对立式容器对立式容器 LC LdC 水 油 55 液位控制液位控制 液相与其他参数的交叉控制：液相与其他参数的交叉控制： TC LC V1 V2 例如精馏塔塔釜液位受再沸器内供热影响较大，液位对塔例如精馏塔塔釜液位受再沸器内供热影响较大，液位对塔 釜排出量调节不灵敏时，应采用交叉控制。釜排出量调节不灵敏时，应采用交叉控制。 56 简单调节系统简单调节系统 压力控制压力控制 液位控制液位控制 温度控制温度控制 流量控制流量控制 57 温度控制温度控制 热交换器温度控制热交换器温度控制也即传热量也即传热量Q Q的控制的控制 ),(KTAFQ A传热面积；传热面积； T传热温差；传热温差；

34、 K传热系数 传热系数； 在正常的物流流量和温度范围内变化很少在正常的物流流量和温度范围内变化很少 传热量传热量Q Q的控制可通过调节换热面积的控制可通过调节换热面积 A A 和传热温差和传热温差 T T来实现。来实现。 58 温度控制温度控制 热交换器温度控制热交换器温度控制也即传热量也即传热量Q Q的控制的控制 无相变换热器通过改变冷（热）介质或物料的流量调节物料出口温度。无相变换热器通过改变冷（热）介质或物料的流量调节物料出口温度。 TC a) a) 控制冷热媒流量控制冷热媒流量 TC b) b) 冷热媒流量旁通冷热媒流量旁通 TC c) c) 改变物料流量改变物料流量 59 温度控制温

35、度控制 热交换器温度控制热交换器温度控制也即传热量也即传热量Q Q的控制的控制 有相变换热器，若压力不可调，则温差一定，温度调节可通过改变有相变换热器，若压力不可调，则温差一定，温度调节可通过改变 换热面积实现；若压力可调，如使用蒸汽加热，可通过改变蒸汽压换热面积实现；若压力可调，如使用蒸汽加热，可通过改变蒸汽压 力，即冷凝温度的办法来调节物料温度。力，即冷凝温度的办法来调节物料温度。 蒸汽 物料 TC a) a) 调节蒸汽压力调节蒸汽压力 60 温度控制温度控制 热交换器温度控制热交换器温度控制也即传热量也即传热量Q Q的控制的控制 有相变换热器，如使用蒸汽加热，若物料温度低，且热负荷低时，

36、有相变换热器，如使用蒸汽加热，若物料温度低，且热负荷低时， 蒸汽冷凝温度低于蒸汽冷凝温度低于1001000 0C, C, 压力低于饱和蒸汽压力，可将调节阀装压力低于饱和蒸汽压力，可将调节阀装 在凝液排出管道上，通过凝液排出量的变化，调节有效传热面积。在凝液排出管道上，通过凝液排出量的变化，调节有效传热面积。 TC 蒸汽 物料 b) b) 调节有效传热面调节有效传热面 61 温度控制温度控制 2 2）精馏塔的温度控制）精馏塔的温度控制若在线组分分析技术复杂，靠若在线组分分析技术复杂，靠 人工分析又不能及时得到控制信息，可用温度控制代替人工分析又不能及时得到控制信息，可用温度控制代替 质量控制。质量控制。 TC LC a)a)精馏段回流调节控制温度精馏段回流调节控制温度 蒸汽 物料 TC b)b)提馏段调节蒸汽量控制温度提馏段调节蒸汽量控制温度 62 温度控制温度控制 2 2）精馏塔的温度控制）精馏塔的温度控制若在线组分分析技术复杂，靠若在线组分分析技术复杂，靠 人工分析又不能及时得到控制信息，可用温度控制代替人工分析又不能及时得到控制信息，可用温度控制代替 质量控制。质量控制。 对于一个精馏塔，精馏段和提馏段两者中只能采用一个温度控制，对于一个精馏塔，精馏段和提馏段两者中只能采用一个温度控制， 下列情况可采用提馏段温度控制：下列情况可采用提馏段温度控制： 塔底产