余热利用的自动控制系统设计.doc

1、 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 摘要摘 要在 工 业 生 产 中 ， 工 艺 过 程 往 往 要 求 在 一 定 的 温 度 下 进 行 。 因 此 热 交 换 器的 应 用 是 比 较 广 泛 的 。 生 产 中 许 多 物 料 要 进 行 预 热 或 加 热 ， 如 在 工 艺 生 产 中 ，工 艺 介 质 需 加 热 或 预 热 到 给 定 值 ， 若 高 于 给 定 值 物 料 会 发 生 分 解 、 自 聚 ， 低于 给 定 值 会 发 生 凝 结 。 而 工 业 生 产 中 为 了 冷 却 ， 就 会 产 生 大 量 的 冷 却 水 （ 有一 定 温 度 的 热 水 ） ， 本

2、文 就 如 何 通 过 热 交 换 器 利 用 热 水 （ 工 业 冷 却 水 ） 余 热 进行 热 交 换 的 自 动 控 制 系 统 作 了 设 计 ， 目 的 是 充 分 利 用 余 热 ， 只 有 当 用 热 水 加热 不 能 满 足 出 口 温 度 要 求 时 ， 才 使 用 蒸 汽 补 充 加 热 。 这 是 一 种 节 省 能 源 ， 降低 能 耗 的 设 计 方 案 ， 也 应 合 了 当 今 工 业 生 产 中 节 能 控 制 ， 提 高 经 济 效 益 的 指导 思 想 。关 键 词 余 热 利 用 ， 自 动 控 制 ， 分程控制，设 计攀枝花学院本科毕业设计（论文） A

3、BSTRACTIABSTRACTIn industrial production processes often require a certain temperature. Therefore, the application of the heat exchanger is more extensive. The production of many materials to be preheated or heated, as in the process of production, the process medium to be heated or preheated to a g

4、iven value, if it is higher than a given value of the material will decompose, self-polymerization occurs below the setpoint condensation. Industrial production, will produce a large amount of cooling water (with a constant temperature of hot water), in order to cool this article on how to use the w

5、aste heat of the hot water (cooling water) through a heat exchanger for automatic control system of the heat exchange made in the design, aims to make full use of waste heat, when heated with hot water outlet temperature can not meet the requirements, the use of steam supplemental heating, this is t

6、he way to save energy and reduce energy consumption design. Also should be combined energy-saving control in todays industrial production, improving economic efficiency guiding ideology.Key words Waste heat utilization， Automatic control，Split Control，Design攀枝花学院本科毕业设计（论文） 目录目 录摘 要 .IABSTRACT.II1 概述

7、 .11.1 工厂冷却水的热污染 .11.2 利用工厂冷却水余热的意义 .12 热交换工艺及控制要求 .42.1 一般传热设备（两侧均无相变化） .42.2 一侧有相变的加热器 .62.3 传热设备的控制目标 .73 控制方案设计 .93.1 变量的选择 .93.1.1 被控变量 .93.1.2 操纵变量 .103.2 简单控制方案 .113.2.1 控制热水（工业冷却水）的流量 .133.2.2 控制蒸汽流量 .163.3 分程控制方案 .183.3.1 分程控制的应用 .183.3.2 采用分程控制的理由 .203.3.3 分程控制系统的几个问题 .214 系统配置 .235 系统特色和优

8、势 .24结束语 .25参考文献 .26致 谢 .27攀枝花学院本科毕业设计（论文） 1 概述01 概述工 业 冷 却 水 余 热 的 回 收 利 用 在 国 际 上 已 较 为 普 遍 。 为 了 保 证 社 会 经 济 的可 持 续 发 展 和 资 源 的 最 大 限 度 利 用 ， 充 分 利 用 热 水 （ 工 业 冷 却 水 ） 的 余 热 ，在 一 些 发 达 国 家 已 经 提 出 建 立 “循 环 型 社 会 ”的 21 世 纪 发 展 的 重 大 战 略 目标 ， 并 从 工 业 生 产 和 人 民 生 活 的 各 个 方 面 ， 在 有 机 关 联 的 多 层 面 予 以

9、实 施 。由 于 工 业 冷 却 水 余 热 量 占 到 了 的 工 厂 燃 煤 热 量 的 巨 大 比 例 ,回 收 这 部 分 热 能对 于 节 约 能 源 和 煤 炭 资 源 的 竭 尽 利 用 无 疑 是 意 义 重 大 的 。 未 来 20 年 ， 我 国将 实 行 “保 障 供 应 、 节 能 优 先 、 结 构 优 化 、 环 境 友 好 ”的 可 持 续 发 展 能 源 战略 。 工 厂 冷 却 水 余 热 综 合 利 用 的 方 向 正 符 合 这 一 宏 伟 的 战 略 目 标 。 在 这 个 宏伟 目 标 中 ， 余 热 综 合 利 用 的 自 动 控 制 设 计 起 着

10、 十 分 重 要 的 作 用 。工 业 冷 却 水 在 冷 却 过 程 中 向 其 周 围 环 境 释 放 出 极 其 巨 大 的 余 热 能 量 。 如此 多 的 废 热 排 放 必 将 造 成 能 量 的 大 量 浪 费 ， 也 使 生 态 环 境 遭 受 热 污 染 。 因此 ， 我们必须重视工厂冷却水余热的回收与利用。1.1 工厂冷却水的热污染我 们 容 易 忽 视 工 厂 冷 却 水 所 含 巨 大 热 量 弃 置 于 环 境 可 能 带 来 的 热 污 染 的危 害 。 因 此 我 们 应 该 重 视 这 方 面 的 问 题 。对 冷 却 塔 冷 却 而 言 ， 其 蒸 发 散 热

11、 加 以 风 吹 影 响 ， 使 大 量 热 量 和 水 滴 进 入大 气 环 境 ， 会 使 空 气 局 部 温 度 、 湿 度 升 高 。 工 厂 长 期 运 行 ， 失 散 的 热 量 和 水滴 会 对 局 部 小 气 候 产 生 影 响 。对 水 面 冷 却 而 言 ， 温 排 水 对 局 部 受 纳 水 域 的 水 质 产 生 影 响 ， 主 要 表 现 在水 温 、 溶 解 氧 等 指 标 的 变 化 ； 对 水 生 生 物 的 影 响 ， 主 要 表 现 在 改 变 藻 类 、 鱼类 等 的 生 活 条 件 方 面 ； 对 水 域 富 营 养 化 程 度 产 生 影 响 ， 主

12、要 表 现 在 水 温 升 高可 能 加 剧 水 中 富 营 养 化 藻 类 的 生 长 、 溶 解 氧 下 降 。 冷 却 水 余 热 对 水 环 境 的 影响 较 大 时 ， 会 发 生 严 重 的 热 污 染 。1.2 利用工厂冷却水余热的意义随 着 人 民 生 活 水 平 的 提 高 ， 城 市 生 活 及 轻 工 业 生 产 中 对 中 、 低 温 热 能 的消 费 越 来 越 多 ， 如 ： 许 多 工 业 生 产 过 程 都 需 要 70 110 范 围 的 热 能 ， 目 前这 些 热 能 大 都 是 通 过 电 力 或 石 油 、 天 然 气 和 煤 炭 等 燃 料 的 燃

13、烧 来 获 得 。 如 果利 用 热 泵 、 热 管 技 术 将 低 品 位 的 电 厂 余 热 提 高 品 位 向 这 些 工 业 过 程 供 热 ， 将攀枝花学院本科毕业设计（论文） 1 概述1会 节 约 大 量 的 燃 料 。 这 既 可 提 高 能 源 综 合 利 用 率 ， 符 合 “总 能 系 统 ”的 操作 原 则 (高 品 位 能 做 功 ， 低 品 位 能 供 热 )， 也 可 实 现 工 厂 燃 煤 热 能 、 核 能 的“循 环 使 用 ”。 许 多 国 家 都 在 进 行 这 方 面 的 研 究 、 开 发 ， 以 充 分 利 用 各 种 类 型的 余 热 。能 源 生

14、 产 和 能 源 消 费 所 引 起 的 环 境 问 题 已 经 成 为 制 约 我 国 可 持 续 发 展 的重 要 问 题 之 一 。 而 未 来 20 年 经 济 翻 两 番 和 全 面 实 现 小 康 社 会 ， 能 源 和 能 源消 费 所 带 来 的 问 题 同 过 去 20 年 相 比 将 会 更 加 突 出 、 更 加 严 峻 。在 当 今 全 球 规 模 的 环 境 问 题 日 趋 严 重 的 情 势 下 ， 以 往 那 种 “大 量 生 产 、大 量 流 通 、 大 量 浪 费 、 大 量 废 弃 ”的 生 产 模 式 己 经 越 来 越 不 被 人 们 所 接 受 。因

15、此 ， 应 切 实 关 注 这 一 巨 大 的 低 温 热 源 的 资 源 效 益 ， 在 “把 节 约 放 在 首 位 ，依 法 保 护 和 合 理 使 用 资 源 ， 提 高 资 源 利 用 率 ， 实 现 永 续 利 用 ”的 方 针 指 导下 ， 树 立 开 展 电 厂 循 环 冷 却 水 余 热 利 用 的 超 前 理 念 ， 设 立 专 门 的 组 织 机 构 ，统 一 规 划 ， 统 一 管 理 。 将 高 技 术 含 量 的 回 收 利 用 与 一 般 性 回 收 利 用 途 径 结 合起 来 。 以 高 技 术 为 龙 头 ， 因 地 制 宜 、 因 时 制 宜 地 开 展

16、这 一 余 热 利 用 的 事 业 ；在 宏 观 监 控 上 ， 国 家 应 出 台 鼓 励 工 厂 余 热 利 用 的 政 策 ， 对 于 利 用 余 热 进 行 生产 加 工 的 企 业 给 予 优 先 发 展 的 条 件 ， 对 其 产 品 销 售 给 予 优 惠 ； 在 技 术 研 发 上 ，要 研 制 和 开 发 低 成 本 高 效 率 、 能 充 分 利 用 工 厂 自 身 废 热 能 为 驱 动 能 的 热 泵 机组 ， 以 及 开 发 采 用 热 管 这 一 热 超 导 元 件 的 高 效 换 热 装 置 。 随 着 科 技 的 发 展 ，应 逐 步 加 大 热 泵 、 热 管

17、 高 技 术 回 用 技 术 在 工 厂 循 环 冷 却 水 余 热 利 用 中 的 比 例 。为 保 障 循 环 水 余 热 利 用 研 究 项 目 的 实 施 ， 要 建 立 “产 学 研 ”一 体 的 技 术开 发 体 系 ， 组 织 示 范 工 程 。利 用 工 业 冷 却 水 余 热 ， 使 排 放 到 大 气 、 水 域 中 的 热 量 降 低 ， 甚 至 实 现 工厂 零 热 排 放 ， 可 避 免 热 污 染 发 生 ， 这 无 疑 是 工 厂 对 周 围 生 态 环 境 保 护 的 极 大贡 献 ， 经 热 泵 提 升 温 度 后 的 循 环 冷 却 水 的 热 量 ， 不

18、仅 可 用 于 空 调 、 生 活 热 水 、轻 工 业 生 产 (如 ： 干 燥 、 食 品 加 工 、 纺 织 业 )， 也 可 返 回 工 厂 回 热 系 统 ，加 热 给 水 ， 提 高 工 厂 热 效 率 。 因 此 ， 无 论 从 工 厂 循 环 冷 却 水 所 蕴 含 的 巨 大 热量 可 作 为 城 市 低 温 热 能 资 源 加 以 再 利 用 ； 还 是 从 保 证 工 厂 安 全 经 济 运 行 ， 或是 从 降 低 冷 却 水 排 放 热 污 染 影 响 ， 进 而 一 定 程 度 削 减 工 厂 建 设 中 关 于 取 、 排水 工 程 问 题 难 度 而 言 ， 都

19、 应 该 把 循 环 冷 却 水 热 能 回 收 利 用 的 研 究 提 到 考 虑 的日 程 上 来 。如 图 为 热 水 （ 工 业 冷 却 水 ） 余 热 在 热 交 换 器 中 的 应 用 。 图 1 所 示 。（ 工 业 冷 却 水 ） 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 1 概述2热 水 热 流 体蒸 汽降 温 水冷 流 体 图 1 冷 却 水 余 热 利 用 示 意 图从图 1 可以看出，利用工业冷却水的余热在热交换器中加热冷流体的过程，它充分利用了冷却水的余热。在这个控制过程中，首先让控制冷却水的阀全开，此时，当冷流体的出口温度达不到给定值时，再打开蒸汽阀，以满足出口温度的要求。可

20、见，这节省了能源，充分实现了能源的回收利用，降低了能耗。下面就怎样充分利用（工业冷却水）的余热，作进一步的探讨。攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 热交换工艺及控制要求32 热交换工艺及控制要求在 石 油 、 化 学 工 业 生 产 中 ， 许 多 单 元 操 作 如 蒸 馏 、 干 燥 、 蒸 发 、 结 晶 等 ，均 需 根 据 具 体 的 工 艺 要 求 ， 对 物 料 进 行 加 热 或 冷 却 ， 以 维 持 一 定 的 温 度 。 对于 化 学 反 应 器 来 讲 ， 更 需 要 严 格 控 制 一 定 的 反 应 温 度 ， 才 能 使 化 学 反 应 达 到预 定 的 要 求

21、。 因 此 ， 传 热 过 程 是 工 业 生 产 过 程 中 极 其 重 要 的 组 成 部 分 ， 对 传热 设 备 的 控 制 也 就 显 得 十 分 重 要 。 而 热 交 换 器 在 工 业 生 产 中 是 十 分 重 要 的 传热设备。2.1 一般传热设备（两侧均无相变化）传 热 设 备 一 般 以 对 流 传 热 为 主 ,最 常 见 的 传 热 设 备 有 换 热 器 、 蒸 汽 加 热器 、 在 沸 器 等 ， 其 中 以 间 壁 式 换 热 器 应 用 最 为 普 遍 。 这 些 传 热 设 备 在 控 制 中有 一 些 共 性 ， 在 大 多 数 情 况 下 ， 都 是

22、以 工 艺 介 质 的 出 口 温 度 为 被 控 变 量 。 而操 纵 变 量 通 常 是 载 热 体 的 流 量 。 换 热 器 的 目 的 是 为 了 使 工 艺 介 质 加 热 到 某 一温 度 ， 自 动 控 制 的 目 的 就 是 要 通 过 改 变 换 热 器 热 负 荷 ， 以 保 证 工 艺 介 质 在 换热 器 的 出 口 温 度 达 到 给 定 值 。 换 热 器 的 传 热 情 况 从 图 2 可 以 看 出 ， 要 从 载 热体 把 热 量 传 递 到 工 艺 介 质 ， 必 须 先 由 载 热 体 传 给 间 壁 ， 然 后 间 壁 传 给 工 艺 介质 。2G1图

23、 2 换 热 器 传 热 情 况当 换 热 器 两 侧 流 体 在 换 热 过 程 中 均 不 起 相 变 化 时 ， 采 用 控 制 载 热 体 （ 工业 冷 却 水 ） 的 流 量 。静态特性主要是输入变量 、 、 、 之间的函数关系 。1TG32f如果用函数形式来表示，则为 (1),(14f攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 热交换工艺及控制要求4对 象 的 静 态 特 性 就 是 要 确 定 与 、 、 、 之 间 的 函 数 关 系 。4T1G3Tf静 态 特 性 的 求 得 ， 可 以 作 为 控 制 方 案 设 计 时 系 统 的 静 态 分 析 。 静 态 放 大 系 数也 能

24、 作 为 系 统 整 定 分 析 以 及 控 制 阀 流 量 特 性 选 择 的 依 据 。静 态 特 性 指 导 的 两 个 基 本 方 程 式 热 量 平 衡 关 系 式 及 传 热 速 率 方 程 式 如下 ：如 果 忽 略 传 热 过 程 中 损 失 掉 的 热 量 ， 那 么 热 流 体 放 出 的 热 量 应 该 等 于 冷 流体 所 获 得 的 热 量 ， 这 样 可 写 出 下 列 平 衡 方 程 式 ：(2)()(34221TCGTQ式 中 ， 单 位 时 间 内 传 递 的 热 量 ；分 别 为 载 热 体 和 冷 流 体 的 流 量 ；21,G分 别 为 载 热 体 和

25、冷 流 体 的 比 热 容 ；C分 别 为 载 热 体 的 入 口 和 出 口 温 度 ； 21,T分 别 为 冷 流 体 的 入 口 和 出 口 温 度 。43另 外 ， 热 量 总 是 从 高 温 物 体 向 低 温 物 体 传 递 ， 物 体 间 的 温 差 是 传 热 的 动力 ， 温 差 越 大 ， 传 递 速 率 越 大 。 传 递 过 程 中 传 热 的 速 率 可 按 下 式 计 算 ：（ 3）mtKFQ式 中 ， 传 递 函 数 ； 传 递 面 积 ； 两 流 体 间 的 平 均 温 差mt从 传 热 角 度 看 ， 冷 热 流 体 间 的 传 热 量 既 要 符 合 热 量

26、 平 衡 方 程 式 （ 2） ， 又要 符 合 传 热 速 率 方 程 式 （ 3） ， 所 以 得 出 如 下 方 程 式 ：(4)mtFTCG)(42整 理 后 可 得 （ 5）32K上 式 表 明 ， 假 如 让 传 热 设 备 的 面 积 以 及 进 入 传 热 设 备 的 冷 流 体 的 进 口流 量 、 温 度 及 比 热 容 保 持 不 变 ， 那 么 影 响 冷 流 体 出 口 温 度 的 因 素 ，23T2C4T主 要 是 传 热 系 数 及 平 均 温 差 。 而 载 热 体 流 量 的 改 变 能 有 效 地 改 变 传 热mt过 程 中 的 ,从 而 也 就 改 变

27、了 传 热 量 。 所 以 采 用 这 个 方 案 能 满 足 要 求 。 例 如 ，mt由 于 某 种 原 因 使 进 入 换 热 器 的 冷 流 体 的 量 增 加 了 ， 致 使 冷 流 体 的 出 口 温 度降 低 ， 那 么 控 制 器 TC 就 会 开 大 阀 门 以 增 加 载 热 体 的 流 量 ， 载 热 体 的 出 口4T温 度 将 要 上 升 ， 这 就 必 然 导 致 冷 流 体 平 均 温 差 上 升 ， 根 据 式 （ 5） 可 知mt冷 流 体 的 出 口 温 度 也 将 上 升 ， 从 而 使 维 持 所 要 求 的 给 定 值 上 。 所 以 此 种4 4T方

28、 案 实 质 上 是 通 过 改 变 平 均 温 差 来 控 制 工 艺 介 质 出 口 温 度 的 。 另 外 ，mt 4T载 热 体 流 量 的 变 化 会 引 起 传 热 系 数 的 变 化 ， 由 于 这 种 影 响 不 会 太 大 ， 可 以 不攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 热交换工艺及控制要求5考 虑 。换 热 器 的 控 制 方 案 中 应 用 最 为 普 遍 的 是 改 变 载 热 体 流 量 ， 这 种 方 案 最 简单 ， 经 常 用 于 载 热 体 流 量 的 变 化 对 温 度 影 响 较 灵 敏 ， 并 且 载 热 体 上 游 压 力 比较平稳的场合。2.2 一

29、侧有相变的加热器在实际生产过程中，经常利用 控 制 蒸 汽 流 量 来 稳 定 被 加 热 介 质 的 出 口 温 度 。在 这 种 控 制 方 案 中 假 如 蒸 汽 压 自 身 比 较 稳 定 可 采 用 简 单 控 制 方 案 。而 当 阀 前 蒸 汽 压 力 有 波 动 时 ， 它 会 影 响 进 入 加 热 器 的 蒸 汽 流 量 ， 此 时 需要 对 蒸 汽 总 管 的 压 力 进 行 控 制 ； 或 者 采 用 串 级 控 制 系 统 以 出 口 温 度 为 主 参 数 ，以 蒸 汽 流 量 （ 或 压 力 ） 为 副 参 数 。 一 般 来 说 ， 设 压 力 定 值 控 制

30、比 较 方 便 ， 但对 于 除 压 力 波 动 以 外 的 干 扰 就 不 能 克 服 了 ， 而 采 用 温 度 与 流 量 （ 或 压 力 ） 的串 级 控 制 ， 它 对 于 副 环 内 的 其 余 干 扰 ， 或 者 阀 门 特 性 不 够 完 善 的 情 况 ， 也 能有 所 克 服 ， 这 就 是 串 级 控 制 系 统 的 好 处 。在 石 油 、 化 工 生 产 中 ， 经 常 见 到 利 用 蒸 汽 冷 凝 来 加 热 介 质 的 加 热 器 。 这种 加 热 器 叫 蒸 汽 加 热 器 ， 它 是 利 用 蒸 汽 冷 凝 有 气 相 变 为 液 相 时 ， 放 出 大 量

31、 的热 量 ， 再 通 过 加 热 器 的 管 壁 来 加 热 工 艺 介 质 的 。 假 如 要 将 工 艺 介 质 加 热 到200 以 上 或 30 以 下 时 ， 经 常 要 使 用 一 些 专 门 的 有 机 化 合 物 作 为 载 热 体 。蒸 汽 冷 凝 的 传 热 过 程 不 同 于 上 一 节 介 绍 的 两 侧 均 无 相 变 的 传 热 过 程 。 它在 整 个 冷 凝 过 程 中 温 度 保 持 不 变 但 有 相 变 。 传 热 过 程 分 两 阶 段 完 成 ： 先 冷 凝再 降 温 。 在 一 般 情 况 下 ， 由 于 蒸 汽 冷 凝 所 发 出 的 热 量 要

32、 比 冷 凝 降 温 时 所 发 出的 热 量 大 的 多 ， 所 以 为 简 化 起 见 ， 就 不 考 虑 冷 凝 降 温 所 发 出 的 那 部 份 热 量 。当 仅 考 虑 蒸 汽 冷 凝 所 发 出 的 热 量 时 ， 工 艺 介 质 吸 收 的 热 量 应 该 等 于 蒸 汽 冷 凝时 放 出 的 热 量 ， 因 此 ， 我 们 就 能 写 出 下 列 热 量 平 衡 方 程 式 ：（ 6）2341)(GTCQ式 中 ， 单 位 时 间 传 递 的 热 量 ；被 加 热 介 质 流 量 ；1G蒸 汽 流 量 ；2被 加 热 介 质 比 热 容 ；1分 别 为 被 加 热 介 质 的

33、 入 口 、 出 口 温 度 ；43,T蒸 汽 的 汽 化 潜 热 。传 热 方 程 式 仍 为 ：mtKFQ（ 7）攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 热交换工艺及控制要求6式中， 、 、 的意义同式（3） 。KFmt从传热速率方程 来看，假如让传热系数和传热平均温差基本保mtKFQ持不变，那么改变传热面积也可以改变传热量，从而达到控制出口温度的目 的 。有 种 方 案 将 控 制 阀 装 在 凝 液 管 线 上 ， 通 过 调 节 控 制 阀 的 开 度 来 控 制 冷 凝 液 的排 出 量 。 如 果 某 种 原 因 使 得 被 加 热 物 料 出 口 温 度 高 于 给 定 值 ， 表

34、 明 传 热 量 过大 ， 此 时 可 通 过 控 制 器 的 作 用 将 凝 液 管 线 上 的 控 制 阀 关 小 ， 蒸 汽 的 凝 液 就 会积 聚 起 来 ， 蒸 汽 冷 凝 的 有 效 换 热 面 积 F 就 会 减 少 了 ， 从 而 传 热 量 也 减 少 了 ，工 艺 介 质 出 口 温 度 就 会 回 复 到 给 定 值 上 来 ； 反 之 ； 则 相 反 。 在 这 种 控 制 方 案中 ， 冷 凝 液 积 聚 起 来 达 到 改 变 传 热 面 积 的 过 程 是 一 个 积 分 过 程 ， 因 此 调 节 起来 比 较 迟 钝 ， 变 化 较 缓 慢 。 如 果 工

35、艺 介 质 温 度 偏 离 给 定 值 ， 往 往 需 要 很 长 时间 才 能 回 复 到 给 定 值 。 传 热 面 积 改 变 过 程 的 滞 后 将 降 低 控 制 质 量 ， 有 时 需 设法 克 服 。 比 较 有 效 的 方 法 就 是 采 用 串 级 控 制 方 案 ， 可 以 用 温 度 与 凝 液 的 液 位组 成 串 级 控 制 。 也 可 以 用 温 度 与 蒸 汽 流 量 组 成 串 级 控 制 。 由 于 串 级 控 制 系 统不 但 克 服 了 进 入 副 回 路 的 干 扰 ， 也 能 进 入 主 回 路 的 干 扰 ， 因 此 能 大 大 改 善 对象 特 性

36、 ， 控 制 系 统 品 质 指 标 也 提 高 。综 上 所 述 ， 上 面 介 绍 的 控 制 蒸 汽 流 量 和 控 制 换 热 器 有 效 换 热 面 积 。 这 两 种方 案 及 其 它 们 各 自 改 进 的 串 级 控 制 系 统 ， 各 有 优 缺 点 。 控 制 蒸 汽 流 量 的 方 案优 点 是 简 单 易 行 ， 过 度 过 程 时 间 短 ， 控 制 迅 速 ， 而 缺 点 是 需 用 较 大 口 径 的 蒸汽 阀 门 、 传 热 量 变 化 比 较 剧 烈 ， 当 凝 液 冷 却 到 100 以 下 时 ， 即 常 压 时 的 沸点 以 下 ， 蒸 汽 的 冷 凝

37、温 度 降 低 ， 加 热 器 一 侧 会 产 生 负 压 造 成 冷 凝 液 的 排 放 不畅 ， 不 能 均 匀 的 传 热 。 在 控 制 凝 液 排 出 量 的 方 案 中 ， 控 制 阀 装 在 凝 液 排 出 管线 上 ， 蒸 汽 压 力 有 保 证 ， 不 会 形 成 上 一 种 方 案 中 出 现 的 负 压 ， 但 它 控 制 通 道长 ， 变 化 迟 缓 ， 且 需 要 有 较 大 的 传 热 面 积 富 裕 量 。 由 于 传 热 过 程 变 化 缓 慢 ，因 此 可 以 防 止 局 部 过 热 ， 所 以 对 一 些 过 程 后 会 引 起 化 学 变 化 的 介 质 比 较 适 用 。另 外 ， 蒸 汽 冷 凝 后 变 成 凝 液 ， 它 的 体 积 比 蒸 汽 体 积 小 很 多 ， 那 么 控 制 系 统 中的 阀 门 尺 寸 可 以 小 一 点 。由于本次设计方案，就是一种废物利用，就是为了节约设计成本，而且能起到迅速控制简单易行的意图，因此选用控制蒸汽流量的方法。2.3 传热设备的控制目标在 工 业 生 产 中 ， 传 热 设 备 应 用 很 广 ， 其 传 热 目 的 有 四 种 ：（ 1） 使 工 艺 介 质 达 到 给 定 的 温 度 ， 以 使 化 学 反 应 或 其 它 工 艺 过 程 能 很 好 进 行 。