傳熱設(shè)備安全控制系統(tǒng)安全分析

1、編號(hào)：SM-ZD-56281傳熱設(shè)備安全控制系統(tǒng)安全分析Through the process agreement to achieve a unified action policy for different people, so as tocoordinate action, reduce blindness, and make the work orderly.編制：審核：批準(zhǔn)：本文檔下載后可任意修改精編解決方案 | SOLUTION TEMPLATE傳熱設(shè)備安全控制系統(tǒng)安全分析簡(jiǎn)介：該方案資料適用于公司或組織通過(guò)合理化地制定計(jì)劃，達(dá)成上下級(jí)或不同的人員 之間形成統(tǒng)一的行動(dòng)方針，明確執(zhí)

2、行目標(biāo)，工作內(nèi)容，執(zhí)行方式，執(zhí)行進(jìn)度，從而使整 體計(jì)劃目標(biāo)統(tǒng)一，行動(dòng)協(xié)調(diào)，過(guò)程有條不紊。文檔可直接下載或修改，使用時(shí)請(qǐng)?jiān)敿?xì)閱 讀內(nèi)容。工業(yè)上用實(shí)現(xiàn)冷熱兩流體換熱的設(shè)備稱為傳熱設(shè)備。換 熱有直接或間接換熱兩種方式。直接換熱是指冷熱兩流體直 接混合以達(dá)到加熱或冷卻的目的，而間接換熱是指冷熱兩流 體間接傳熱。在石油化工等工業(yè)過(guò)程中，一般以間接換熱較 常見。討論的是間壁傳熱設(shè)備的控制問(wèn)題，其結(jié)構(gòu)形式有列 管式、蛇管式、夾套式和套管式等，如圖 924所示。一、參數(shù)的安全控制分析前面簡(jiǎn)單敘述了熱量傳遞三種方式的主要機(jī)理。在此必 須指由的是，在實(shí)際進(jìn)行的傳熱過(guò)程中，很少是以一種傳熱 方式單獨(dú)進(jìn)行，而是由兩種

3、或三種方式綜合而成的。例如： 在工業(yè)過(guò)程中常用的間壁式熱交換器，一般溫度不太高，這 時(shí)候就可忽略熱輻射的影響，則傳熱過(guò)程就是對(duì)流和熱傳導(dǎo) 的組合。而在管式加熱爐的輻射室中，由于溫度很高，這時(shí)第2頁(yè)/總21頁(yè)FS 精編解決方案 | SOLUTION TEMPLATE就以熱輻射為主，輻射室的有效傳熱量大致為全爐總熱負(fù)荷的70 % 80%,但在管式加熱爐的對(duì)流室中，傳熱方式卻 又以對(duì)流傳熱為主。總之，在管式加熱爐中其傳熱過(guò)程是傳 導(dǎo)、對(duì)流及熱輻射的組合。分布參數(shù)是指對(duì)象的輸由（即被控變量）不僅與時(shí)間有關(guān)， 而且是物理位置的函數(shù)。傳熱設(shè)備大致可以分為以下幾種情況。傳熱壁面兩側(cè)流體都無(wú)相變地進(jìn)行熱交換，

4、且兩側(cè)流 體都沒(méi)有軸向混合時(shí)，兩側(cè)的溫度都將是距離和時(shí)間的函數(shù)， 一般列管式換熱器、套管式換熱器都屬于此類。傳熱壁面兩側(cè)流體都發(fā)生相變時(shí)，例如精微塔的再沸器，兩側(cè)的溫度皆可近似為集中參數(shù)。相變化（汽化或冷凝）的特點(diǎn)是流體溫度取決于所處壓力，而不是取決于傳熱量。當(dāng)傳熱壁面兩側(cè)流體中有一側(cè)發(fā)生相變時(shí)，例如列管式蒸汽加熱器、氨冷器等，發(fā)生相變化的一側(cè)是集中參數(shù)，另一側(cè)需視具體情況而定。在煉油化工生產(chǎn)過(guò)程中，許多工藝不允許冷熱兩流體直接接觸，不允許在傳熱過(guò)程中伴有物質(zhì)交換。因此，為達(dá)到第3頁(yè)/總21頁(yè)FS 精編解決方案 | SOLUTION TEMPLATE傳熱目的，常采用間壁式換熱器。在間壁式換熱器

5、中，熱流 體的熱量通過(guò)對(duì)流傳熱傳給間壁，經(jīng)間壁熱傳導(dǎo)后，再由問(wèn) 壁將熱量以對(duì)流方式傳給冷流體。因此，間壁式傳熱設(shè)備屬 典型的多容對(duì)象，并帶有較大的滯后。通常傳熱設(shè)備可以近 似地認(rèn)為是具有純滯后的多容對(duì)象。傳熱設(shè)備的自動(dòng)控制系統(tǒng)中被控變量大多數(shù)是溫度，而 測(cè)溫元件的測(cè)量滯后是比較顯著的。常用熱電偶、熱電阻等 測(cè)溫元件，為了保護(hù)其不致?lián)p壞或被介質(zhì)腐蝕，一般均加有 保護(hù)套管，這樣就增加了測(cè)溫元件的測(cè)量滯后，因此測(cè)溫元 件的測(cè)量滯后也給傳熱設(shè)備的自動(dòng)控制系統(tǒng)增加了滯后時(shí) 問(wèn)。二換熱器安全控制系統(tǒng)在煉油化工生產(chǎn)中，換熱設(shè)備應(yīng)用極其廣泛。進(jìn)行換熱 的目的主要有下列 4種。使工藝介質(zhì)達(dá)到規(guī)定的溫度，以使化學(xué)

6、反應(yīng)或其他工 藝過(guò)程都很好地進(jìn)行。例如合成氨生產(chǎn)中的脫硫或變換等過(guò) 程的氣體人口溫度，都有最適宜的條件。在生產(chǎn)過(guò)程中加入吸收的熱量或除去放生的熱量，使第4頁(yè)/總21頁(yè)FS 精編解決方案 | SOLUTION TEMPLATE工藝過(guò)程能在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。例如合成氨生產(chǎn)中轉(zhuǎn)化反應(yīng)是一個(gè)強(qiáng)烈的吸熱反應(yīng)，必須加入熱量，以維持轉(zhuǎn)化 反應(yīng)。聚氯乙烯的聚合反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng)，要用冷卻水除 去放生的熱量，才能使反應(yīng)按要求進(jìn)行下去。某些工藝過(guò)程需要改變物料的相態(tài)。例如汽化需要加熱，冷凝會(huì)放熱，將氮?dú)饫淠梢喊北闶且焕??；厥諢崃?。由于換熱目的的不同其被控變量也不完全一樣。在大多數(shù)情況下，被控變量是溫度，例如

7、圖9 25(a)中所示的蒸汽 加熱器自動(dòng)控制系統(tǒng)。為了使被加熱的工藝介質(zhì)達(dá)到規(guī)定的 溫度，常常取由口溫度為被控變量，調(diào)節(jié)加熱蒸汽量使工藝 介質(zhì)由口溫度恒定。對(duì)于不同的工藝要求，被控變量也可以是流量、壓力、液位等。當(dāng)被加熱的工藝介質(zhì)流量比較平穩(wěn) 且對(duì)由口溫度要求一般時(shí)，可取加熱蒸汽流量(或壓力)作為被控變量，組成如圖9 25(b)所示的流量(或壓力)單回路定 值控制系統(tǒng)。絕大多數(shù)的溫度控制系統(tǒng)都是為了上述、 兩個(gè)目的服務(wù)的。而目的實(shí)際上所需要的變量是熱量，一般可取載熱體的流量作為被控變量。對(duì)于一般熱量回收系統(tǒng)，第5頁(yè)/總21頁(yè)FS 精編解決方案 | SOLUTION TEMPLATE往往是不需要

8、加以自動(dòng)控制的。從熱過(guò)程的基本方程式可知，為保證由口溫度平穩(wěn)，滿 足工藝生產(chǎn)的要求，必須對(duì)傳熱量進(jìn)行調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)傳熱量有 以下幾條途徑。(1)調(diào)節(jié)載熱體的流量，如圖 926所示。調(diào)節(jié)載熱體流量大小，其實(shí)質(zhì)是改變傳熱速率方程中的傳熱系數(shù)K和平均溫差A(yù)丁。O對(duì)于載熱體在加熱過(guò)程中不發(fā)生相變的情況， 主要是改變傳熱速率方程中傳熱系數(shù)K;而對(duì)載熱體在傳熱過(guò)程中發(fā)生相變的情況，主要是改變傳熱速率方程中的A Tm這種傳熱設(shè)備自動(dòng)控制方案是最常用的。2)調(diào)節(jié)傳熱平均溫差A(yù)Tm,如圖9-27所示。這種控制方案滯后較小， 反 應(yīng)迅速，應(yīng)用亦較廣泛。本例中，通過(guò)調(diào)節(jié)氨氣量以改變液 氨壓力與對(duì)應(yīng)的平衡溫度，進(jìn)而改變間

9、壁兩側(cè)流體的平均溫 差達(dá)到控制工藝介質(zhì)由口溫度的目的。(3)調(diào)節(jié)傳熱面積F,如圖928所示。這種方案滯后較 大，只有在某些必要的場(chǎng)合才采用。(4)將工藝介質(zhì)分路，如圖929所示。該方案是一部第6頁(yè)/總21頁(yè)FS 精編解決方案 | SOLUTION TEMPLATE分工藝介質(zhì)經(jīng)換熱另一部分走旁路。該方案實(shí)際上是一個(gè)混 合過(guò)程，所以反應(yīng)迅速及時(shí)，但載體流量一直處于高負(fù)荷下， 這在采用專門的熱劑或冷劑時(shí)是不經(jīng)濟(jì)的。然而對(duì)于某些熱 量回收系統(tǒng)，載熱體是某種工藝介質(zhì)， 總流量本來(lái)不好調(diào)節(jié)， 這時(shí)便不成為缺點(diǎn)了。在設(shè)計(jì)傳熱設(shè)備自動(dòng)控制方案時(shí)，要視具體傳熱設(shè)備的 特點(diǎn)和工藝條件而定。例如大部分蒸汽加熱器的操

10、縱變量是 采用載熱體即加熱蒸汽。而在某些場(chǎng)合，當(dāng)被加熱工藝介質(zhì) 的生口溫度較低，采用低壓蒸汽作載熱體，傳熱面積裕量又 較大時(shí)，為了保證溫度控制平穩(wěn)及冷凝液排除暢通，往往以 冷凝液流量作為操縱變量，調(diào)節(jié)傳熱面積，以保持由口溫度 恒定。在采用單回路控制系統(tǒng)時(shí)，根據(jù)傳熱設(shè)備滯后較大的 特點(diǎn)，控制器選型中引入微分作用是有益的，而且有時(shí)也是 必要的，這樣相對(duì)地可以改善控制品質(zhì)。大多數(shù)情況下，當(dāng)工藝介質(zhì)較穩(wěn)定時(shí)，采用單回路控制 就能滿足要求。若還滿足不了工藝要求， 則可以從方案著手， 引入復(fù)雜控制系統(tǒng)，如串級(jí)、前饋等。以圖926所示的蒸 汽加熱系統(tǒng)為例，當(dāng)蒸汽閥前壓力波動(dòng)較大時(shí)，可采用工藝第7頁(yè)/總21頁(yè)

11、FS 精編解決方案 | SOLUTION TEMPLATE介質(zhì)由口溫度與蒸汽流量或蒸汽壓力組成的串級(jí)控制系統(tǒng)，如圖930所示。而當(dāng)主要擾動(dòng)是生產(chǎn)負(fù)荷變化時(shí)，引入前饋信號(hào)組成前饋一反饋控制系統(tǒng)是一種行之有效的方案，可獲得更好的控制品質(zhì)。圖931以變比值串級(jí)控制方式引入 了工藝介質(zhì)流量的前饋信息，前饋?zhàn)饔每纱蟠鬁p少生產(chǎn)負(fù)荷 變化對(duì)由口溫度控制質(zhì)量的影響。三、加熱爐安全控制系統(tǒng)在煉油化工生產(chǎn)中常見的加熱爐是管式加熱爐。其形式 可分為箱式、立式和圓筒爐三大類。對(duì)于加熱爐，工藝介質(zhì) 受熱升溫或同時(shí)進(jìn)行汽化，其溫度的高低會(huì)直接影響后一工 序的操作工況和產(chǎn)品質(zhì)量。當(dāng)爐子溫度過(guò)高時(shí)，會(huì)使物料在 加熱爐內(nèi)分解，

12、甚至造成結(jié)焦而燒壞爐管。加熱爐的平穩(wěn)操 作可以延長(zhǎng)爐管使用壽命。因此，加熱爐由口溫度必須嚴(yán)加 控制。加熱爐是傳熱設(shè)備的一種，同樣具有熱量傳遞過(guò)程，熱 量通過(guò)金屬管壁傳給工藝介質(zhì)，因此它們同樣符合導(dǎo)熱與對(duì) 流傳熱的基本規(guī)律。但加熱爐屬于火力加熱設(shè)備，首先由燃 料的燃燒產(chǎn)生熾熱的火焰和高溫的氣流，主要通過(guò)輻射傳熱第8頁(yè)/總21頁(yè)FS 精編解決方案 | SOLUTION TEMPLATE將熱量傳給管壁，然后由管壁傳給工藝介質(zhì)，工藝介質(zhì)在輻射室獲得的熱量約占總熱負(fù)荷的 7080 % ,而在對(duì)流段獲得的熱量約占熱負(fù)荷的 20 % 30%。因此加熱爐的傳熱 過(guò)程比較復(fù)雜，想從理論上獲得對(duì)象特性是很困難的。

13、加熱爐的對(duì)象特性一般基于定性分析和實(shí)驗(yàn)測(cè)試獲得的。從定性角度由發(fā)，可以看由其熱過(guò)程為：爐膛熾熱火焰 輻射給爐管，經(jīng)熱傳導(dǎo)、對(duì)流傳熱給工藝介質(zhì)。所以與一般 傳熱對(duì)象一樣，具有較大的時(shí)間常數(shù)和純滯后時(shí)間。特別是 爐膛，它具有較大的熱容量，故滯后更為顯著，因此加熱爐 屬于一種多容量的被控對(duì)象。根據(jù)若干實(shí)驗(yàn)測(cè)試，并做了一 些簡(jiǎn)化。爐膛容量大，停留時(shí)間長(zhǎng)，則時(shí)間常數(shù)和純滯后時(shí) 間大，反之亦然。(一)加熱爐單回路控制系統(tǒng)加熱爐的最主要控制指標(biāo)往往是工藝介質(zhì)的由口溫度，此溫度為控制系統(tǒng)的被控變量，而操縱變量為燃料油或燃料 氣的流量。對(duì)于不少加熱爐來(lái)說(shuō)，溫度控制指標(biāo)要求相當(dāng)嚴(yán) 格，例如允許波動(dòng)范圍士 (1 -

14、 2) C o影響由口溫度的擾動(dòng)因 素有：工藝介質(zhì)進(jìn)料流量、溫度、組分、燃料方面有燃料油第9頁(yè)/總21頁(yè)FS 精編解決方案 | SOLUTION TEMPLATE（或氣）的壓力、成分（或熱值）、燃料油的霧化情況， 空氣過(guò)量 情況，噴嘴的阻力，煙囪抽力等。在這些擾動(dòng)因素中有的是 可控的，有的是不可控的。為了保證爐由口穩(wěn)定，對(duì)擾動(dòng)應(yīng) 采取必要的措施。圖9 32為某一燃油加熱爐控制系統(tǒng)示意圖，其主要控制系統(tǒng)是以爐由口溫度為被控變量、燃料油流量為操縱變量 組成的單回路控制系統(tǒng)。其他輔助控制系統(tǒng)有：進(jìn)入加熱爐工藝介質(zhì)的流量控制系統(tǒng)，如圖9-32FC控制系統(tǒng)；燃料油總壓控制，總壓控制一般調(diào)回油量，如圖9-

15、32P1C控制系統(tǒng)；采用燃料油時(shí)，還需加入霧化蒸汽 （或空氣），為此設(shè) 有霧化蒸汽壓力控制系統(tǒng)， 如圖9-32P2C控制系統(tǒng)，以保 證燃料油的良好霧化。采用霧化蒸汽壓力控制系統(tǒng)后，在燃油壓力變化不大時(shí)的情況下可以滿足霧化要求，目前煉油廠中大多數(shù)采用這種 方案。假如燃料油變化較大時(shí)，單采用霧化蒸汽壓力控制就 不能保證燃料油得到良好的霧化，可以采用如下控制方案。第10頁(yè)/總21頁(yè)FS 精編解決方案 | SOLUTION TEMPLATE（1）根據(jù)燃料油閥后壓力與霧化蒸汽壓力之差來(lái)調(diào)節(jié)霧化蒸汽，即采用壓差控制，女口圖 933所示。采用燃料油閥后壓力與霧化蒸汽壓力比值控制，如圖9 34 所7Ko采用上

16、述兩種方案時(shí)，只能保持近似的流量比，還應(yīng)注意經(jīng)常保持噴嘴、管道、節(jié)流件等通道的暢通，以免噴嘴堵塞及管道局部阻力發(fā)生變化， 引起控制系統(tǒng)的誤動(dòng)作。止匕外, 也可采用二者流量的比值控制，則能克服上述缺點(diǎn)，但所用儀表多且重油流量測(cè)量困難。采用單回路控制系統(tǒng)往往很難滿足工藝要求，因?yàn)榧訜釥t需要將工藝介質(zhì)（物料）從幾十度升溫到數(shù)百度，其熱負(fù)荷 很大。當(dāng)燃料油（或氣）的壓力或熱值（組分）有波動(dòng)時(shí)，就會(huì)引 起爐由口溫度的顯著變化，采用單回路控制時(shí)，當(dāng)加熱量改 變后，由于傳遞滯后和測(cè)量滯后較大，控制作用不及時(shí)，而 使?fàn)t由口溫度波動(dòng)較大，滿足不了工藝生產(chǎn)要求。因此單回 路控制系統(tǒng)僅適用于下列情況；第11頁(yè)/總2

17、1頁(yè)FS 精編解決方案 | SOLUTION TEMPLATE對(duì)爐出口溫度要求不十分嚴(yán)格；外來(lái)擾動(dòng)緩慢而較小，且不頻繁；爐膛容量較小，即滯后不大。（二）加熱爐安全串級(jí)控制系統(tǒng)為了改善控制品質(zhì)，滿足生產(chǎn)的需要，石油化工和煉油廠中的加熱爐大多采用串級(jí)控制系統(tǒng)。加熱爐的串級(jí)控制的形式，主要有以下幾種：爐由口溫度對(duì)爐膛溫度的串級(jí)控制；爐由口溫度對(duì)燃料油（或氣）流量的串級(jí)控制；爐由口溫度對(duì)燃料油（或氣）閥后壓力的串級(jí)控制；采用壓力平衡式控制閥（浮動(dòng)閥）的控制。（1）爐由口溫度對(duì)爐膛溫度的串級(jí)控制該控制方案如圖935所示。當(dāng)受到擾動(dòng)因素例如燃料油 （或氣）的壓力、熱值、煙囪抽力等作用后，首先將反映滬膛溫度

18、的變化，以后再影響到爐由口溫度、而前者滯后遠(yuǎn)較后者小。根據(jù)某廠測(cè)試。前者僅為3rain ,而后者長(zhǎng)達(dá)15min。采用爐由口溫度對(duì)爐膛溫度串級(jí)后，就把原來(lái)滯后的對(duì)象一分為二，副回第12頁(yè)/總21頁(yè)FS 精編解決方案 | SOLUTION TEMPLATE路起超前作用，能使這些擾動(dòng)因素一影響到爐膛溫度時(shí)，就 迅速采取控制手段，這將顯著改善控制質(zhì)量。這種串級(jí)控制方案對(duì)下述情況更為有效。熱負(fù)荷較大，而熱強(qiáng)度較小。即不允許爐膛溫度有較 大波動(dòng)，以免影響沒(méi)備。當(dāng)主要擾動(dòng)是燃料油或氣的熱值變化（即組分變化）時(shí),其他串級(jí)控制方案的內(nèi)環(huán)無(wú)法感受。在同一個(gè)爐膛內(nèi)有兩組爐管，同時(shí)加熱兩種物料。此 時(shí)雖然僅控制一組溫

19、度，但另一級(jí)亦較平穩(wěn)。由于把爐膛溫度作為副變量，因此采用這種方案時(shí)還應(yīng) 注意下述幾個(gè)方面。應(yīng)選擇有代表性的爐膛溫度檢測(cè)點(diǎn)，而且要反應(yīng)快。但選擇時(shí)較困難，特別對(duì)圓筒爐。為了保護(hù)設(shè)備，爐膛溫度不應(yīng)有較大波動(dòng)，所以在參 數(shù)整定時(shí)，對(duì)于副控制器不應(yīng)整定得過(guò)于靈敏，且不加微分 作用。由于爐膛溫度較高，測(cè)溫元件及其保護(hù)套管材料必須耐高溫。第13頁(yè)/總21頁(yè)FS 精編解決方案 | SOLUTION TEMPLATE（2）爐由口溫度對(duì)燃料油（或氣）流量的串級(jí)控制 一般情 況下雖然對(duì)燃料油壓力進(jìn)行了控制，但在操作過(guò)程中，發(fā)現(xiàn) 燃料流量的較小波動(dòng)或?yàn)橥鈦?lái)主要擾動(dòng)因素時(shí)，則可以考慮 采用爐由口溫度對(duì)燃料油（或氣）流

20、量的串級(jí)控制，如圖9-36 所示。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)燃料油流量發(fā)生變化后，還未影 響到爐由口溫度之前，其內(nèi)環(huán)即先進(jìn)行調(diào)節(jié)，以減小甚至消 除燃料油（或氣）流量的擾動(dòng)，從而改善了控制質(zhì)量。在某些特殊情況下，可組成爐由口溫度、爐膛溫度、燃料油流量的三個(gè)參數(shù)的串級(jí)控制系統(tǒng)，如圖937所示。但該方案使用儀表多，且整定困難。（3）爐由口溫度對(duì)燃料油（或氣）閥后壓力的串級(jí)控制加熱爐所需燃料泊量較少或其輸送管道較小時(shí)，其流量測(cè)量較 困難，特別是應(yīng)用黏度較大的重質(zhì)燃料油時(shí)更難測(cè)量。一般 來(lái)說(shuō)，壓力測(cè)量較流量方便，因此可以采用爐由口溫度對(duì)燃 料油（或氣）閥后壓力的串級(jí)控制，如圖938所示。該方案應(yīng)用較廣。采用該方

21、案時(shí)，需要注意的是，如果第14頁(yè)/總21頁(yè)FS 精編解決方案 | SOLUTION TEMPLATE燃料噴嘴部分堵塞，也會(huì)使閥后壓力升高，此時(shí)副控制器的 動(dòng)作使閥門關(guān)小，這是不適宜的。因此，在運(yùn)行時(shí)必須防止 這種現(xiàn)象發(fā)生。特別是采用重質(zhì)燃料油或燃料氣中夾帶著液 體時(shí)更要注意。（4）采用壓力平衡式控制閥（浮動(dòng)閥）的控制 當(dāng)燃料是氣 態(tài)時(shí)，采用壓力平衡式控制閥（浮動(dòng)閥）的方案頗有特色，如圖939所示。這里用浮動(dòng)閥代替了一般控制閥，節(jié)省了壓力變送器，且浮動(dòng)閥本身兼起壓力控制器功能，實(shí)現(xiàn)了串級(jí) 控制。浮動(dòng)閥是如何起壓力控制器作用呢？因?yàn)檫@種閥膜片上部來(lái)自溫度控制器的輸生壓力P2 ,而膜片下部接入燃料氣

22、閥后壓力P2,只有當(dāng)P1=P2時(shí)，閥桿才不動(dòng)，處于平 衡狀態(tài)。當(dāng)由于溫度變化而使控制器輸由壓力改變?yōu)镻3時(shí)，此時(shí)P2KP3,則閥桿動(dòng)作，改變閥門開度，最終使P4 = P3, 重新達(dá)到平衡。若由于燃料氣流量變化，使燃料氣改變，此 時(shí)閥桿動(dòng)作，改變閥門開度，最終使閥后壓力回到平衡狀態(tài)。浮動(dòng)閥結(jié)構(gòu)如圖9-40所示。它不用彈簧、不用填料、 所以沒(méi)有摩擦，沒(méi)有機(jī)械的間隙，故工作靈敏度高，反應(yīng)迅 速，它與精度較高的溫度控制器配套組成的控制回路，實(shí)際第15頁(yè)/總21頁(yè)FS 精編解決方案 | SOLUTION TEMPLATE上起串級(jí)控制作用，能獲得較好的控制效果。采用這種方案時(shí)，被調(diào)燃料氣閥后壓力一般在0.

23、 040.08MPa之間。若被調(diào)燃料氣閥后壓力大于 0.08MPa時(shí)， 為了滿足平衡的要求，則需在溫度控制器的輸由端串接一個(gè)倍數(shù)繼動(dòng)器。這個(gè)控制方案由于下述原因而受到一定限制；由于倍數(shù)繼動(dòng)器的限制，一般情況下適用于0. 040. 4MPa的氣體燃料；一般的膜片不適用于液體燃料及溫度較高的氣體燃料；當(dāng)膜片上下壓差較大時(shí)，膜片容易損壞。下面舉例說(shuō)明加熱爐控制系統(tǒng)的應(yīng)用。在催化裂化裝置中，為了保證催化裂化反應(yīng)的進(jìn)行，需將原料油加熱至400 °C,送至反應(yīng)器，在催化劑作用下，使 油品裂化生成汽油和氣體。工業(yè)上常采用圓筒爐將原料油加熱至40 °C,其控制系統(tǒng)如圖 9 41所示。剛開工

24、生產(chǎn)時(shí)，該裝置沒(méi)有產(chǎn)生燃料油，因而采用熱裂化來(lái)的干氣作燃料，這里采用浮動(dòng)閥，由爐由口溫度控制器第16頁(yè)/總21頁(yè)FS 精編解決方案 | SOLUTION TEMPLATE輸由直接去控制浮動(dòng)閥。當(dāng)生產(chǎn)正常時(shí)本裝置自產(chǎn)重質(zhì)燃料 油，此時(shí)爐由口溫度與燃料油閥后壓力組成串級(jí)控制，保證 爐由口溫度滿足工藝要求 （在這里溫度控制器輸生加入了一 個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)，以選擇燃油還是燃?xì)猓?。其余擾動(dòng)因素采用單回 路控制系統(tǒng)予以克服。在裝置廠常壓蒸儲(chǔ)裝置中，管式加熱爐是重要設(shè)備之一， 它的任務(wù)是把原油加熱至一定溫度，然后去常壓塔分儲(chǔ)，分 離由各種產(chǎn)品。加熱爐由口溫度是否平穩(wěn)，直接影響后續(xù)工 序的分儲(chǔ)效果。加熱爐的平穩(wěn)操作

25、，可以延長(zhǎng)爐管的壽命。因此，爐子由口溫度要求嚴(yán)格控制。其控制系統(tǒng)如圖9 42所示。這里是一個(gè)方箱爐，采用兩組爐管進(jìn)行加熱，為保證 由口溫度的穩(wěn)定，用了兩組爐由口溫度對(duì)爐膛溫度的串級(jí)控 制系統(tǒng)。其余一些擾動(dòng)因素采用單回路控制系統(tǒng)來(lái)克服。在加熱爐的自動(dòng)控制系統(tǒng)中，有時(shí)遇到生產(chǎn)負(fù)荷即進(jìn)料 流量、溫度變化頻繁，擾動(dòng)幅度又較大，此時(shí)采用串級(jí)控制 仍難以滿足生產(chǎn)要求，而采用如圖9 43所示的前饋一反饋 控制系統(tǒng)，往往是行之有效的。前饋控制部分克服進(jìn)料流量 （或溫度）的擾動(dòng)作用，而反饋控制克服其余擾動(dòng)作用第17頁(yè)/總21頁(yè)FS 精編解決方案 | SOLUTION TEMPLATE(三)安全聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)為了保

26、證加熱爐的安全，防止事故的發(fā)生，應(yīng)有必要設(shè)置安全聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)。至于采用哪些安全聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)，應(yīng)視具體情況而定。(1)以燃料氣為燃料的加熱爐安全聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)在以燃料氣為燃料的加熱爐中，主要危險(xiǎn)包括：被加熱工藝介質(zhì)流量過(guò)少或中斷，此時(shí)必須采取安全措施，切斷燃料氣控制閥，停止燃料，否則會(huì)將加熱爐管子燒壞，使其破裂造成嚴(yán)重的生產(chǎn)事故；當(dāng)火焰熄滅時(shí)，會(huì)在燃燒室里形成危險(xiǎn)的燃料空氣混合物；當(dāng)燃料氣壓過(guò)低即流量過(guò)小時(shí)，會(huì)由現(xiàn)回火現(xiàn)象，故要保證最小燃料氣流量；當(dāng)燃料氣壓力過(guò)高，噴嘴會(huì)由現(xiàn)脫火現(xiàn)象，以至造成熄火，甚至?xí)谌剂鲜依镄纬纱罅咳剂蠚庖豢諝?？昆合物，造成爆炸事故。作為例子，可設(shè)置如圖 944所示的安全聯(lián)

27、鎖保護(hù)系第18頁(yè)/總21頁(yè)FS 精編解決方案 | SOLUTION TEMPLATE統(tǒng)，它包括以下幾部分。1）爐由口溫度與控制閥閥后壓力的選擇性控制系統(tǒng)。正常生產(chǎn)時(shí)，由溫度控制器工作。當(dāng) 由于某種擾動(dòng)作用，使控制閥閥后壓力過(guò)高，達(dá)到安全極限 時(shí)，壓力控制器 PC通過(guò)低值選擇器 LS取代溫度控制器工 作，關(guān)小控制閥以防止脫火，一旦正常后，仍由溫度控制器 工作。2）燃料氣流量過(guò)低聯(lián)鎖報(bào)警系統(tǒng)GLl。當(dāng)燃料氣流量低到一定極限時(shí)，則 GLl聯(lián)鎖動(dòng)作，使三通電磁閥線圈失電， 這樣來(lái)自控制器的氣壓信號(hào)放空，結(jié)果切斷燃料氣閥，以防 止回火造成事故。3）工藝介質(zhì)低流量聯(lián)鎖報(bào)警系統(tǒng) GL2 o當(dāng)工藝介質(zhì)流量 過(guò)低或中斷時(shí)，GL2動(dòng)作切斷燃料氣控制閥，停止燃料。4）火焰檢測(cè)器開關(guān) BSo當(dāng)火焰熄滅時(shí)，BS動(dòng)作，切斷燃料氣控制閥，停止供氣，以防止燃料室內(nèi)形成燃料氣一空氣混合物