自控工程課程設計

1、東北石油大學課程設計課 程自控工程課程設計題目石油催化裂化系統(tǒng)設計學院電氣信息工程學院專業(yè)班級自動化10-01班學生姓名XXXX學生學號100601140128指導教師李艷輝任偉建2013年11月15日東北石油大學課程設計任務書課程自控工程課程設計題目石油催化裂化系統(tǒng)設計專業(yè) 自動化 姓名 XXX學號 100601140128主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等主要內(nèi)容：1 掌握利用Auto-CAD繪制常減壓裝置蒸汽發(fā)生部控制工藝流程圖2 掌握節(jié)流裝置的計算方法和計算機輔助設計計算3 掌握調(diào)節(jié)閥的選型及口徑計算4了解催化裂化裝置的典型操作數(shù)據(jù)基本要求：1.在工程設計中，必須嚴格貫徹執(zhí)行一系列國家

2、技術(shù)標準和規(guī)定2 邊學習標準和規(guī)定邊上機設計3. 必須按階段完成任務4. 設計完成后交出一份包括上述三個部分符合撰寫規(guī)范的設計報告主要參考資料：1 HG/T2063620639-1998,化工裝置自控工程設計規(guī)定（上下卷）S.2 GB/T2624-1993，流量測量節(jié)流裝置 S.3 葉學扎天然氣與石油J.1995.完成期限 2013.11.42013.11.15指導教師專業(yè)負責人20013 年 10 月 20 日目錄第 1 章 工程實例 11.1 工程背景及說明 11.2 CAD 流程圖 1第 2 章 控制系統(tǒng)方案設計 22.1 GB/T2624-93 概述 2第 3 章 控制系統(tǒng)儀表選型 3

3、3.1 檢測元件選型 33.2 執(zhí)行元件 4第 4 章 程序設計心得 10參考文獻 11自控工程課程設計第1章工程實例1.1工程背景及說明石油目前是世界上最主要的能源，催化裂化是煉油工業(yè)中最重要的一種二次加工工 藝,在煉油工業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位。 催化裂化過程是以減壓餾分油，焦化柴油和蠟油等 重質(zhì)餾分油或渣油為原料。在常壓和 450C 510C條件下，在催化劑的存在下，發(fā)生一 系列化學反應,轉(zhuǎn)化生成氣體，汽油，柴油等輕質(zhì)產(chǎn)品和焦炭的過程石油煉制工藝的目的 可概括為：（1）提高原油加工深度，得到更多數(shù)量的輕質(zhì)油產(chǎn)品；（2）增加品種，提高產(chǎn)品 質(zhì)量，然而，原油經(jīng)過一次加工（常減壓蒸餾）只能從中得到

4、10%40%的汽油，煤油和柴 油等輕質(zhì)油品，其余是只能作為潤滑油原料的重餾分和殘渣油。但是，社會對輕質(zhì)油品 的需求量卻占石油產(chǎn)品的90%左右，同時直餾汽油辛烷值很低，約為 4060,而一般汽 車要求汽油辛烷值至少大于70,所以只靠常減壓蒸餾無法滿足市場對輕質(zhì)油品在數(shù)量和 質(zhì)量上的要求。這種供求矛盾促進了煉油工藝的發(fā)展，催化裂化技術(shù)是重油輕質(zhì)化和改 質(zhì)的重要手段之一，已成為當今石油煉制的核心工藝之一。1.2 CAD流程圖富氣催化劑罐主風機回煉油漿粗汽油-輕柴油重柴油油漿新原料油水蒸汽圖2-1催化裂化裝置工藝流程圖圖1-1 CAD流程圖第2章控制系統(tǒng)方案設計2.1 GB/T2624-93 概述19

5、93年，國家技術(shù)監(jiān)督局批準 GB/T2624-1993實施，該標準第一次等效采用 ISO5167（ 1991）與國際接軌，這標志著我國現(xiàn)行的標準節(jié)流裝置，在推廣采用國際標 準上的研究成果、提高測量精度方面，已取得了突破性的進展GB/T2624-93全稱為流量測量節(jié)流裝置用孔板、噴嘴和文丘里管測量充滿圓管的流體測量。1993年2月3日由國家技術(shù)監(jiān)督局批準 GB/T2624-93代替GB2624-81，1993 年8月1日實施。該標準第一次等效采用ISO5167（ 1991）與國際接軌，標志著我國現(xiàn) 行的標準節(jié)流裝置，在推廣采用國際標準上的研究成果、提高測量精度方面，以取得了 突破性的進展。GB/

6、T2624-93主要特點有： 以流出系數(shù)C代替流量系數(shù)a C值的計算中的B降階計算由原流量系數(shù) a 計算中的最高階 嚴降至流出系數(shù)C計算中的最高階 孑次幕。 提出5種命題以適應自控工程設計中各方面的需要。 提出迭代計算方法，給出計算機計算程序框圖。 差壓上限不再計算，而要由用戶自行選定，要求設計者有更多的經(jīng)驗。 管道粗糙度不再參加計算，而是在計算結(jié)果出來后驗證。在GB/T2624-93中規(guī)定的標準節(jié)流裝置有以下幾種：標準孔板：角接取壓；法蘭取壓；徑距取壓（D-D/2 ）。標準噴嘴：ISA1932噴嘴；長頸噴嘴。文丘里管：文丘里噴嘴；經(jīng)典文丘里管。16第3章控制系統(tǒng)儀表選型3.1檢測元件選型本課

7、程設計要求標準節(jié)流裝置設計計算需編制計算機程序?qū)崿F(xiàn)，程序設計流程框圖 如下圖所示。D°, P,q mP,t,P , 4 , K.,人 e, k DD=D01+ D(t-20)4gmRsD=3令：Az=IRD設：X=A/(eC)(當n=1,2 時)- 1=X12/(1+x i2)0.25 C 用Xti=Xn+1- 1 1 e-1 Xm+-Xm-2】/6 m+1- .' m<=5*10A2A2 - X2CX 2 叫X：）d20=1'd(t -20)圖3-1程序設計流程方框圖3.1.1節(jié)流裝置的數(shù)據(jù)計算表3-1標準節(jié)流裝置設計計算數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)備注位號FE21502用途

8、200-RG2305介質(zhì)名稱壓縮富氣介質(zhì)狀態(tài)氣體取大量12000m3/h正常量2200m3/h最小量1200m3/h操作溫度40 r操作壓力1.5MPa量程比10:11. 輔助計算 計算流量標尺因被測介質(zhì)為液體，應求出質(zhì)量流量。根據(jù)流量標尺取標準流量為 6000Kg/h，即為1.6666Kg/s。 計算差壓上限再根據(jù)公式qm = 可夕d'mPh計算人P-P44其中 C=0.6, .；1=1=0.5,d=D20 X , qm代 17.5000Kg/s,全部代入得 *135078.47因國產(chǎn)差變的系列值為 1.0, 1.6, 2.5, 4.0, 6.0 X0n，取 P =160000.0(

9、Pa 求雷諾數(shù)ReD=如兀D#4* 16.455=3.141592654 * 0.100446 * 0.001139=183127.498360求A2A2=_jReD_D 2 Pl0.001139*183127.498360=0.100446*、2*135078.47* 677=0.1535482. 計算初值 求-1設:C(= C =0.6060, ；o=1X!A2C0 i-0:X121=vXL=0.25337954130.25=0.4955983337 求；1因被測介質(zhì)為液體，所以；1 =1 求GC1 =0.5959+0.0312 B 12.1 0.1840 B 18+0.0029 (306

10、/ReD) 0.75故 C1 =0.5959+0.0312 ( 0.4955983337) 2.1 0.1840 x( 0.4955983337) 8+0.0029 X(0.4955983337) 2.5 X( 106/183127.498360 0.75=0.6041653582因此- '-1 = A2 -"X1G ；1=0.0004648607 精確度判斷所以亠_ A?=0.00302746173.進行迭代計算，設定第二個假定值 X2A2X2=EiCi i=0.25414896760.25:X| 16+ +X； 一=0.49630472082 = 1C2=0.5959+0

11、.031#；0.1840鳶 +0.0029 眄.5 (106/ReD 嚴 =0.6041854730因此 2 =A2 X2 2 C2=-0.0000051122=0.0000332936所以 E24.進行迭代計算，設定第三個假定值X3，利用快速收斂弦截法公式（n=3起用） X XX3=X2 -221 =0.2541405981-1P- 3住3=1=0.49629704450 75C3 =0.5959 0.0312-0.1840 身 0.0029 ；5 106 / ReD =0.6041852546因止匕：3 = A2 'X3C3 ；3=0.0000000001所以E3 = 0.0000

12、000005由于E3 =0.0000000005精確度達到要求。5.計算結(jié)果可得：B = - 3=0.4962970445C = =06041852546求得：d = D B=0.100446 X 0.4962970445=0.04985(m)=49.85(mm)求 d20.d=d20 1 d(t 20)=49.562最后得：d2=49.562(mrh3.2執(zhí)行元件3.2.1調(diào)節(jié)閥的選型在選擇調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)形式時，主要是根據(jù)現(xiàn)場被控工藝介質(zhì)的特點、工藝生產(chǎn)條件 和控制要求等，結(jié)合調(diào)節(jié)閥本身的流量特性和結(jié)構(gòu)特點來選擇。如用于大口徑、大流量、 低壓差或濃濁漿狀及懸浮顆粒物的介質(zhì)調(diào)節(jié)時，可選用氣動薄膜

13、調(diào)節(jié)蝶閥；當要求直角 連接，介質(zhì)為高粘度、含懸浮物和顆粒狀介質(zhì)的調(diào)節(jié)時，可選用流路簡單、阻力小、易 于沖洗的氣動薄膜角型調(diào)節(jié)閥；當調(diào)節(jié)脫鹽水介質(zhì)時，由于脫鹽水介質(zhì)中含有低濃度的 酸或堿，它們對襯橡膠的蝶閥、隔膜閥有較大的腐蝕性，因此可選用水處理專用球閥， 以延長使用壽命；當要求閥在小開度時工作，就不應選用雙座閥，因雙座閥有兩個閥芯， 其下閥芯處于流閉狀態(tài)，穩(wěn)定性差，易引起閥的振蕩。此外，選用調(diào)節(jié)閥時，還應考慮調(diào)節(jié)閥的閥芯型式。閥芯是調(diào)節(jié)閥最關(guān)鍵的零件， 有直行程閥芯和角行程閥芯兩大類。直行程調(diào)節(jié)閥閥芯是垂直節(jié)流的，而介質(zhì)是水平流 進流出的，閥腔內(nèi)流道必然轉(zhuǎn)彎倒拐，使閥的流路形狀如倒“ S”，因

14、而存在許多死區(qū)，為介質(zhì)的沉淀提供了空間，易造成堵塞。角行程調(diào)節(jié)閥的閥芯是水平節(jié)流的，與介質(zhì)的 進出方向一致，因此易把不干凈介質(zhì)帶走，而且流路簡單，介質(zhì)沉淀空間少，故其防堵 性能好。再次，還應考慮調(diào)節(jié)閥上閥蓋的形式和所用的填料。當介質(zhì)溫度為 -20200C時，應 選用普通型閥蓋；當溫度高于 200C時，應選用散熱型閥蓋；當溫度低于-20C時，應選 用長頸型閥蓋；在有劇毒、易揮發(fā)、易滲透等重要介質(zhì)的場合，應選用波紋管密封型閥蓋。上閥蓋填料室中的填料有聚四氟乙烯或石墨填料，前者摩擦系數(shù)小，可減少回差， 且密封性好；后者使用壽命長，但密封性差。322調(diào)節(jié)閥口徑計算從調(diào)節(jié)閥的Kv計算到閥的口徑確定，一般

15、需經(jīng)以下步驟： 計算流量的確定?，F(xiàn)有的生產(chǎn)能力、設備負荷及介質(zhì)的狀況，決定計算流量的Qmax 和 Qmin. 閥前后壓差的確定。根據(jù)已選擇的閥流量特性及系統(tǒng)特點選定S（阻力系數(shù)），再確定計算壓差。 計算Kv。根據(jù)所調(diào)節(jié)的介質(zhì)選擇合適的計算公式和圖表，求得Kvmax和Kvmin. 選用Kv。根據(jù)Kvmax,在所選擇的產(chǎn)品標準系列中選取>Kvmax且與其最接近的一 級C. 調(diào)節(jié)閥開度驗算。一般要求最大計算流量時的開度90%,最小計算流量時的開度< 10%。 調(diào)節(jié)閥實際可調(diào)比的驗算。一般要求實際可調(diào)比玄10。 閥座直徑和公稱直徑的確定。驗證合適后，根據(jù)C確定。pc、pv、Fl、c、2、D

16、2、閥型阻塞流判別按阻塞流條件計算C低雷諾數(shù)修正判別Re > 3500Re的計算式Rv 3500低雷諾數(shù)修正（Fr）11r 4求GnaxSc=Qnax (2)mi) Cmax初選C00的值和口徑查產(chǎn)品目錄而定驗算不合格管件性轉(zhuǎn)修正判別X d, D=D2管件性轉(zhuǎn)修正計算調(diào)節(jié)閥口徑選定驗算1. 開度驗算2. 可調(diào)比驗算式323調(diào)節(jié)閥口徑計算方框圖及相關(guān)參數(shù)表f計算數(shù)據(jù)的確定Q、（W）、p、P2、s、Qnax、r、按非阻塞流條件計算C最后確定口徑和C00的值圖3-2調(diào)節(jié)閥口徑計算程序框圖324計算數(shù)據(jù)表3-2調(diào)節(jié)閥口徑計算數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)備注位號FE21105操作壓力1.0 MPa安裝位置200-

17、LS2119最大流量6000 kg /h介質(zhì)原料油霧化蒸汽操作密度4.21kg/m3公稱直徑(DN)200動力粘度0.01805MPa.s工作溫度250 r等熵指數(shù)1.32 cp/cv(1)計算KvKv選定口徑計算過程:0.01Wmax0.01 2772JP(R P2 ) J4.2漢(8.27.2) Kv值圓整、放大查產(chǎn)品目錄，附表3,取Kv=16 (Dn32),選雙座閥(Vn) 其放大系數(shù)為：m二61.1813.52查表12-9,知滿足m=1.18時，閥最大開度90%，所以心值應再向上取一擋，即25取Kv=25 (Dn40)，此時 M = = 1.8513.52 開度驗算-=1 -馴 =1

18、- lg1.85 =0.82，即開度82%可滿足要求 丄 lg R lg 30結(jié)論選定雙座閥，取Dn40為選定口徑，因為非阻塞流工況，故不作噪音預估及管件形狀max修正。因為Q一 =3，R =307.4 =18.97 一3,可調(diào)比滿足要求。Qmin第4章課程設計心得通過此次課程設計，使我更加扎實的掌握了有關(guān)方面的知識，在設計過程中雖然遇 到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也 暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足。課程設計誠然是一門專業(yè)課，給我很多專業(yè)知識以及專業(yè)技能上的提升，同時又是 一門講道課，一門辯思課，給了我許多道，給了我很多思，給了我莫大的空間。同時， 設計讓我感觸很深。使我對抽象的理論有了具體的認識。通過這次課程設計，我掌握了 石油催化裂化裝置帶來的一切，它的原理，流程，操作等關(guān)于它的知識。我認為，在這 學期的課程設計中，不僅培養(yǎng)