CN216486119U - 用于化工流程的调试平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于化工流程的调试平台，属于流体输送控制技术领域。该平台包括空压机、储水罐、泵、换热器和控制系统，空压机与储水罐形成气连通，泵含有并联的至少三台泵且并联有第一水流旁路管，储水罐与泵形成液流连通，泵与换热器形成液流连通，储水罐通过进水管连接自来水，泵的出水口与储水罐之间设第二水流旁路管，水流调压阀并联有第三水流旁路管，换热器的出口到末端出水口依次串联设有水流量调节阀和背压阀，水流量调节阀和背压阀分别并联有第四水流旁路管和第五水流旁路管；空压机、储水罐的加热器、泵、换热器和阀与控制系统形成控制信号连接。通过该平台可以验证并找到用于工程化应用的不同动力源下的最合理流体输送形式。

Description

用于化工流程的调试平台

技术领域

本实用新型涉及一种用于化工流程的调试平台，属于流体输送控制技术领域。

背景技术

实际化工流体输送工程工程项目中，存在工艺流程中的某种流体介质在某工艺节点上为实现某种工艺需求，该介质需在该工艺节点上有严格的参数控制要求，而该控制目标可能有不同的控制方法来实现，如最简单的对某节点上介质流量需要某定值，动力源可以为机械泵输送、其他高压介质推动、设置一定介质液位高度依靠重力自流等方式，流量调节方式可以：（1）在该节点设置调阀；（2）在该节点后端加设旁路分流，旁路设置调阀；（3）不设置调阀通过调节动力源参数（如泵，改变泵频率转速），但具体哪种控制方法最经济高效，往往不易明确判断，甚至可能因为控制目标较为苛刻某些控制方法无法实现该控制目标。据申请人所知，目前尚没有适应多种动力源择优选择及其流量压力调节的流体输送综合试验平台。

现有涉及流体输送的技术方案中，专利号CN 112377814 A的中国专利申请公开了一种流体输送中实现一机多用的系统，以达到单个或多个流体系统中动力源的最优配置，同时减少流体系统中动力源(或机电设备)的配置数量，从而实现节约资源降低成本的目的。该技术虽涉及流体输送，但该系统只有1个动力源，其目的是实现一机多用，且其调流设施系统的控制逻辑只是用来进行堵头、阀门或其他调流措施的选择，不涉及多个动力源和阀门控制的择优选择及对流体压力、流量的研究。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是，通过设计集成多种流体输送方法和多种动力源的调试平台，来验证并找到用于工程化应用的不同动力源下的最合理流体输送形式。

本实用新型为解决上述技术问题提出的技术方案是：一种用于化工流程的调试平台，该平台包括空压机、储水罐、泵、换热器和控制系统，所述空压机的出气口通过气管连通所述储水罐的进气口，所述储水罐设有进水口、出水口、回水口和加热器，所述泵含有并联的至少三台泵，所述泵并联有第一水流旁路管，所述换热器具有第一进口、第一出口、第二进口和第二出口，所述储水罐的出水口通过第一水管连接所述泵的并联进口，所述泵的并联出口通过第二水管连接所述换热器的第一进口，所述换热器的第一出口连接有第三水管，所述气管上设置有串接的气流量调节阀和旁路气压调节阀，所述储水罐的进水口通过进水管连接自来水，所述第二水管上从所述泵的并联出水口到所述换热器的第一进口依次串联设有水流旁路调压阀、水流旁路流量调节阀和主水流调压阀，所述水流旁路调压阀和水流旁路流量调节阀的各自一端口并联在第二水管上，所述水流旁路调压阀和水流旁路流量调节阀的各自另一端口并联在第二水流旁路管上，所述第二水流旁路管连接所述储水罐的回水口；所述主水流调压阀并联有第三水流旁路，所述第三水管上从所述换热器的第一出口到所述第三水管的末端出水口依次串联设有主水流量调节阀和背压阀，所述主水流量调节阀并联有第四水流旁路管，所述背压阀并联有第五水流旁路管；所述空压机、储水罐的加热器、泵、换热器和各种阀与所述控制系统形成控制信号传送连接。

进一步，所述换热器的第一进口是热源进口，所述换热器的第一出口是热源出口，所述换热器的第二进口是冷源进口，所述换热器的第二出口是冷源出口。

进一步，所述储水罐的进水管上设有手动补水阀和程控补水阀。

进一步，在所述气流调压阀的前后所述气管上设置有两个气压变送器；所述第一水管上设有第一水压变送器，所述储水罐侧壁设有磁翻板液位计和第一温度变送器，所述第二水管上设有第二水压变送器、第三水压变送器和第二温度变送器，在所述第三水管上从所述换热器的第一出口到所述主水流量调节阀之间设有第四水压变送器、第三温度变送器、第一流量计，在所述主水流量调节阀和背压阀之间的所述第三水管上设有第五水压变送器，在所述第三水管上从所述主水流量调节阀的出口到所述第三水管的末端出水口之间设有第六水压变送器；所述换热器的第二进口外接冷源并设有水流量调节阀、第二流量计、第四温度变送器和进口冷源压力变送器，所述换热器的第二出口设有第五温度变送器和出口冷源压力变送器；所述变送器和流量计与所述控制系统形成测量信号传送连接。

本实用新型的有益效果是：可以对温度、流量、压力、液位进行单一变量的恒值控制、双变量联立的恒值控制、三变量联立的恒值控制以及四变量联立的恒值控制，进一步地，可以选取不同的动力源、选取不同的控制对象和选取不同的执行机构，可以通过关闭或打开手阀、通过控制系统实时控制各种阀的开度或直接将各种阀的开度设定为定值，通过控制系统可以实时控制变频泵的频率或直接将变频泵的频率设定为定值，实现在同一平台完成多种子平台的流体系统的自由切换，从而实现各种化工流程的调试。本发明的用于化工流程的调试平台集成多种流体输送方法、实现多种动力源择优选择、实现流体在较宽量程范围内的压力、流量的输送，同时能够对比各控制形式、择优选择最合理流体输送形式，通过最优流体输送方式的可行性验证来用于工程化应用。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的用于化工流程的调试平台作进一步说明。

图1是实施例一的用于化工流程的调试平台的流程图。

图2是实施例二的第一种子调试平台的流程图。

图3是实施例三的第二种子调试平台的流程图。

图4是实施例四的第三种子调试平台的流程图。

具体实施方式

实施例一

本实施例的一种用于化工流程的调试平台，其主流体系统流程原理图如图1所示。该平台包括作为动力源的空压机6、储水罐1和泵以及换热器17和控制系统，空压机6的出气口通过气管20连通储水罐1的进气口，在气管20上设置有串接的气流量调节阀9和旁路气压调节阀8，在气流量调压阀9和和旁路气压调节阀8的前后气管20上设置有两个气压变送器7。储水罐1设有进水口、出水口和回水口，储水罐1的进水口通过进水管连接自来水，进水管上设有手动补水阀3和程控补水阀4。泵含有并联的三台泵，分别是定频离心泵A、变频离心泵B和变频柱塞泵C。三台泵还并联有第一水流旁路管28，第一水流旁路管28上设有第一截止阀37。储水罐1的出水口通过第一水管21连接三台泵的并联进口，三台泵的并联出口通过第二水管22连接换热器17的第一进口（热源进口），换热器17的第一出口（热源出口）连接有第三水管23。在第一水管21上设有第一水压变送器24，在储水罐侧壁设有磁翻板液位计10和第一温度变送器2。在从三台泵的并联出口到换热器17的第一进口之间的第二水管22上依次串联设有第二水压变送器25、水流旁路调压阀18、水流旁路流量调节阀19、主水流调压阀11、第三水压变送器26和第二温度变送器27。第一水流旁路调压阀18和第一水流旁路流量调节阀19的各自一端口并联在第二水管22上，第一水流旁路调压阀18和第二水流旁路流量调节阀19的各自另一端口并联在第二水流旁路管29上，第二水流旁路管29连接储水罐1的回水口。主水流调压阀11并联有第三水流旁路管34，第三水流旁路管34上设有第二截止阀38。第三水管23上从换热器17的第一出口到第三水管23的末端出水口（也是本平台的末端出水口）依次串联设有第四水压变送器30、第三温度变送器31、第一流量计12、主水流量调节阀13、第五水压变送器32、背压阀14和第六水压变送器33。主水流量调节阀13并联有第四水流旁路管35，背压阀14并联有第五水流旁路管36，第四水流旁路管35上设有第三截止阀39，第五水流旁路管36上设有第四截止阀40。

换热器17的第一进口是热源进口，换热器17的第一出口是热源出口，换热器17的第二进口是冷源进口，换热器17的第二出口是冷源出口。换热器17的第二进口（冷源进口）外接冷源并设有水流量调节阀15、第二流量计16、第四温度变送器41和进口冷源压力变送器42；在换热器17的第二出口（冷源出口）设有第五温度变送器43和出口冷源压力变送器44。

通过对以上平台的设置，分析该平台主流体系统的各流路功能如下：

1、对于储罐1来说，有3条输入支路和1条输出支路，3条输入支路分别是自来水输入支路（进水管）、空气输入支路（气管20）和旁路回流输入支路（第二水流旁路管29）；输出支路是从储罐1的出水口到换热器17的第一进口（第一水管21和第二水管22）。

a.自来水输入支路为储罐1提供介质来源，具有介质液位下降后能够手动或自动补充液位的功能。

b.空气输入支路为空压机6提供气源来源，在气流量调节阀9和旁路气压调节阀8之间设置气流旁路，具有调节空压机6压力和流量的功能。

c.旁路回流输入支路为泵后介质提供回流途径，具有调节泵后主管道内流体介质流量和压力的功能。

d.输出支路为流体介质主管道，为换热器17提供热介质来源，具有调节主管道内流体介质流量和压力的功能。

2、对于换热器17来说，有4条支路，分别是热源进口支路、热源出口支路、冷源进口支路、冷源出口支路。

a.热源进口支路即储罐输出支路，为换热器17提供热介质来源，具有调节主管道内流体介质流量和压力的功能。

b.热源出口支路为换热器17的热介质排出提供出口通道，具有调节主管道内流体介质流量和压力的功能。

c.冷源进口支路为换热器17的冷介质提供来源，具有调节主管道内流体介质流量的功能。

d.冷源出口支路为换热器17的冷介质排出提供出口通道。

实施例二

本实施例是实施例一的一种用于化工流程的调试平台具体进行试验的第一情况，该试验是以换热器17的进口介质压力和流量为主要研究对象。通过切断空气输入支路（包括空压机6、气流量调节阀9、旁路气压调节阀8和气管20），关闭变频柱塞泵C和第一截止阀37（切断第一水流旁路管28），关闭水流旁路调压阀18和水流旁路流量调节阀19（切断第二水流旁路管29），关闭第二截止阀38（切断第三水流旁路管34），将换热器17的第一进口（热源进口）和第一出口（热源出口）直连，关闭第三截止阀39（切断第四水流旁路管35）和第四截止阀40（切断第五水流旁路管36），其他的阀门都打开，由此构成第一种子调试平台，该子调试平台的流程图是如图2所示（由图1等效而来），该子调试平台实现的功能有：

（1）仅通过改变变频离心泵B的频率，就可以实现对第一流量计12实时采集的流量进行精准控制。

（2）当第一流量计12实时采集的流量超过变频离心泵B所能控制流量的最大值时，启动定频离心泵A；当第一流量计12实时采集的流量未超过变频离心泵B所能控制流量的最大值时，停止定频离心泵A；实现自动启停定频离心泵A。

（3）通过试验得到在变频离心泵B作用下第一流量计12实时采集的流量的最大值。

（4）通过试验得到在定频离心泵A最大频率时和变频离心泵B共同作用下的第一流量计12的最大值。

使用该子调试平台进行具体试验时，可以构建一个PID控制器，控制对象是流量，PID控制器的目标值是已设置好的第一流量计12应采集到的流量值，PID控制器的输入值是第一流量计12实时采集的流量，PID控制器的输出值经过数值变换后作为变频离心泵B的频率输入，当频率达到50Hz而第一流量计12实时采集的流量仍然小于PID控制器的目标值时，则启动定频离心泵A。这个试验可以得到在变频离心泵B作用下的流量控制的最大值，还可以得到在定频离心泵A最大频率时和变频离心泵B共同作用下第一流量计12实时采集的流量的最大值。

实施例三

本实施例是实施例一的一种用于化工流程的调试平台具体进行试验的第二种情况，该试验是研究在储罐1与大气联通的状态下，储罐1内的水在自重力作用下，通过水流调压阀11和第一流量计12对水流量的实时调节和采集。第二种情况构成的第二种子调试平台与实施例二的第一种子调试平台接近，其流程图是如图3所示（由图1等效而来），该第二种子调试平台除了与实施例二的第一种子调试平台相同以外所不同的是：

1）切断自来水输入支路（包括进水管及其上的手动补水阀3和程控补水阀4）而打开空气输入支路（包括空压机6、气流量调节阀9、气压调节阀8和气管20）。

2）关闭并联的三台泵，只打开第一截止阀37使第一水流旁路管28与第一水管21和第二水管22形成直连。

3）关闭主水流量调节阀13而打开第三截止阀39使换热器17的第一出口（热源出口）水流直接流通第四水流旁路管35。

使用该子调试平台进行具体试验时，可以构建一个PID控制器，控制对象是第一流量计12实时采集的流量，PID控制器的目标值是已设置好的第一流量计12应采集到的流量值，PID控制器的输入值是第一流量计12实时采集的流量，PID控制器的输出值经过数值变换后作为主水流调压阀11的开度输入。在自重力或者自重力倍数的作用下，通过主水流调压阀11实现对第一流量计12实时采集的流量的实时调节。

实施例四

本实施例是实施例一的一种用于化工流程的调试平台具体进行试验的第三种情况，该试验是研究是在储罐1与大气联通的状态下，储罐1内的水在自重力的作用下以及空压机6的作用下，第一流量计12实时采集的流量数值大小。第三种情况构成的第三种子调试平台与实施例三的第二种子调试平台接近，其流程图是如图4所示（由图1等效而来），该第三种子调试平台除了与实施例三的第二种子调试平台相同以外所不同的是：打开主水流量调节阀13而关闭第三截止阀39。

用该第三种子调试平台进行具体试验时：1）构建第一个PID控制器，控制对象是第一流量计12实时采集的流量，PID控制器的目标值是已设置好的第一流量计12应采集到的流量值，PID控制器的输入值是第一流量计12实时采集的流量，PID控制器的输出值经过数值变换后作为气流量调压阀9的开度输入。2）构建第二个PID控制器，控制对象是第一流量计12实时采集的流量，PID控制器的目标值是已设置好的第一流量计12应采集到的流量值，PID控制器的输入值是第一流量计12实时采集的流量，PID控制器的输出值经过数值变换后作为和旁路气压调节阀8的开度输入。

以上所述仅为以实施例一的用于化工流程的调试平台演化出的三种子调试平台的具体试验情况而已，而对于实施例一的用于化工流程的调试平台来说，可以通过动力源以和各种阀门的切换而演化出更多种流体输送形式的子调试平台，从而适应更多化工流程的调试需要。以实施例一的用于化工流程的调试，依据已形成子调试平台的流体输送控制逻辑，可以增加、改变动力源、控制对象或执行机构，从而形成各种新的流体输送形式的子调试平台及其试验方法，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于化工流程的调试平台，其特征在于：该平台包括空压机、储水罐、泵、换热器和控制系统，所述空压机的出气口通过气管连通所述储水罐的进气口，所述储水罐设有进水口、出水口、回水口和加热器，所述泵含有并联的至少三台泵，所述泵并联有第一水流旁路管，所述换热器具有第一进口、第一出口、第二进口和第二出口，所述储水罐的出水口通过第一水管连接所述泵的并联进口，所述泵的并联出口通过第二水管连接所述换热器的第一进口，所述换热器的第一出口连接有第三水管，所述气管上设置有串接的气流量调节阀和旁路气压调节阀，所述储水罐的进水口通过进水管连接自来水，所述第二水管上从所述泵的并联出水口到所述换热器的第一进口依次串联设有水流旁路调压阀、水流旁路流量调节阀和主水流调压阀，所述水流旁路调压阀和水流旁路流量调节阀的各自一端口并联在第二水管上，所述水流旁路调压阀和水流旁路流量调节阀的各自另一端口并联在第二水流旁路管上，所述第二水流旁路管连接所述储水罐的回水口；所述主水流调压阀并联有第三水流旁路，所述第三水管上从所述换热器的第一出口到所述第三水管的末端出水口依次串联设有主水流量调节阀和背压阀，所述主水流量调节阀并联有第四水流旁路管，所述背压阀并联有第五水流旁路管；所述空压机、储水罐的加热器、泵、换热器和各种阀与所述控制系统形成控制信号传送连接。

2.根据权利要求1所述用于化工流程的调试平台，其特征在于：所述换热器的第一进口是热源进口，所述换热器的第一出口是热源出口，所述换热器的第二进口是冷源进口，所述换热器的第二出口是冷源出口。

3.根据权利要求1所述用于化工流程的调试平台，其特征在于：所述储水罐的进水管上设有手动补水阀和程控补水阀。

4.根据权利要求1所述用于化工流程的调试平台，其特征在于：在所述气管上设置有两个气压变送器；所述第一水管上设有第一水压变送器，所述储水罐侧壁设有磁翻板液位计和第一温度变送器，所述第二水管上设有第二水压变送器、第三水压变送器和第二温度变送器，在所述第三水管上从所述换热器的第一出口到所述主水流量调节阀之间设有第四水压变送器、第三温度变送器、第一流量计，在所述主水流量调节阀和背压阀之间的所述第三水管上设有第五水压变送器，在所述第三水管上从所述主水流量调节阀的出口到所述第三水管的末端出水口之间设有第六水压变送器；所述换热器的第二进口外接冷源并设有水流量调节阀、第二流量计、第四温度变送器和进口冷源压力变送器，所述换热器的第二出口设有第五温度变送器和出口冷源压力变送器；所述变送器和流量计与所述控制系统形成测量信号传送连接。

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