工业合成系统控制系统自控工程课程设计.doc
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1、自控工程课程设计目 录第1章 工业合成系统控制系统11.1 工业合成系统背景及说明11.2 CAD流程图2第2章 标准节流装置设计及计算程序设计32.1 GB/T2624-93概述32.2 计算实例3第3章 调节阀口径计算73.1 调节阀的选型73.2 调节阀口径计算73.3 计算实例8第4章 课程设计心得10参考文献11附录12第1章 工业合成系统控制系统1.1 工业合成系统背景及说明 (一)系统描述醋酸乙烯是一种十分重要的工业原料,其市场非常广阔.它的生产过程主要分为两个大的过程: 合成和精馏.前者是发生化学反映生成醋酸乙烯的过程, 后者则是将生成的醋酸乙烯通过化学,物理过程来进行提纯。
2、(二)本工艺的特点和难点 醋酸乙烯的生产是个塔体非常多的系统,调节回路众多,系统的关联性非常强,一个参数的控制的好坏直接影响到其他参数的控制的成败.一个系统的波动可能带垮整个系统.,因为其产品醋酸乙烯的浓度要求非常高,达到99.9%以上,因此对反应温度,以及流量等参数的控制要求非常平稳,合成反应器的中温要求170正负0.5度,醋酸蒸发器液位要求达到正负1%,还有乙炔的流量非常不稳定,可控性不太好.这些都对控制的精度提出了很高的要求. (三)工艺对控制系统的要求 a、实现各个单元操作的集中监控,包括:温度、压力、流量、液位等物理量的监测与控制。动态参数检测、控制必须准确、可靠。合成反应器的中温要
3、求170正负0.5度,醋酸蒸发器液位要求达到正负1%。 b、必要的遥控措施,对突发事件如停电等,系统应采取相应的保护措施,确保在紧急情况下或需要的时候对一些关键的控制点(阀门、马达等)实施遥控。 c、配置必要的报警和联锁。 d、重要参数的记录和方便地查阅其实时趋势和历史趋势。 e、可随时监测有关单元的有关参数或重要设备的运行情况。 f、控制系统操作简单,参数设置、调整方便,便于操作,人性化的操作界面。 g、操作员站显示整个生产工艺流程,修改和打印各种有关参数。 (四)控制策略及实施方案 (1)PID调节 在醋酸乙烯的生产过程中由于反应器中温控制要求比较严格,达到正负零点五度,而且他的好坏还关系
4、到最终产品的质量的高低,因此对反应中温的控制采用了串级控制.其结构框图如下: 图1-1 串级调节其他的所有的调节都是单回路调节,其结构图如下图:图1-2 单回路调节1.2 CAD流程图图1-3 工业合成系统工艺流程图第2章 标准节流装置设计及计算程序设计2.1 GB/T2624-93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。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
5、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C代替流量系数;C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C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验。5.管道粗糙度不再参加计算,而是在计算结果出来后验证。2.2 计算实例表2-1标准节流装置设计计算序号项目符号单位数值123456789已知条件被测介质名称被测介质温度被测介质压力管道直径截流件形式取压方式工况密度工况粘度最大流量TPD11
6、Qvm/mPa.s/醋酸385000000.08孔板法兰718.230.0001993200 (一)辅助计算(1)计算流量标尺:qm=qv1=3200718.23=2298336Kg/h,取标准流量为0.125 Kg/s(2)计算差压上限: 再根据公式计算其中C=0.6,=1,=0.5,d=,代0.125 Kg/s,全部代入得P=135078.47Pa 因国产差变的系列值为1.0,1.6,2.5,4.0,6.010n ,取P =160000Pa(3)求工况下管道直径:D=D20 1+D(t-20)=3001+0.0000116(60-20)=300.1339 m(4)求雷诺数:ReD=Erro
7、r! No bookmark name given. = =11605.04793(5)求A2A2= = =0.109657395 (二)计算初值(1)求设: C0=C=0.6060,=1,并令 =0.180952798又 =0.421972831(2)求因被测介质为液体,所以(3)求=0.5959+0.031212.10.184018+0.002912.5(106/ReD)0.75故=0.5959+0.0312(0.421972831)2.10.1840(0.421972831)8+0.0029(0.421972831)2.5(106/11605.04793)0.75=0.610298229
8、,= =0.000625927(4)精确度判断=0.005708028 (三) 进行迭代计算,设定第二个假定值X2X2=0.296498972=0.533166913=1=0.5959+0.03120.1840 +0.0029 =0.6041854730因此 = =-0.0000041122所以 (四) 进行迭代计算,设定第三个假定值,利用快速收敛弦截法公式(n=3起用)=0.2541405981=0.4962970445=1 =0.6041852546因此 =0.0000000001所以 由于 =0.0000000005 精确度达到要求。 (五)此题用计算机编程求解时:工作温度下的管道直径D
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