过程控制仪表课程设计---连续槽反应器温度控制系统设计

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1、过程控制仪表课程设计题目：连续槽反应器温度串级控制系统设计学生姓名：尹友庚班级：自动化082班学号：20084460219指导老师：高飞燕，唐耀庚2011年12月23日12目录前言…………………………………………………………………………………3第一章连续槽反应器温度控制系统设计的目的意义…………………………31.1连续槽反应器简介……………………………………………………………31.2目的及意义……………………………………………………………………4第二章连续槽反应器温度控制系统工艺流程及控制要求……………………4第三章总体设计方案…………………………………………

2、…………………53.1方案比较………………………………………………………………………53.1.1简单控制系统………………………………………………………………53.1.2串级控制系统………………………………………………………………63.2方案选择………………………………………………………………………7第四章串级控制系统分析………………………………………………………74.1主回路设计……………………………………………………………………74.2副回路设计……………………………………………………………………74.3主、副调节器规律选择……………………………………………

3、…………74.4主、副调节器正反作用方式确定……………………………………………8第五章仪器仪表的选取及元器件清单…………………………………………85.1温度的测量与变送器的选择…………………………………………………85.2调节器的选择…………………………………………………………………95.3执行器的选择…………………………………………………………………10第六章控制系统的组成…………………………………………………………126.1控制系统仪表元件清单………………………………………………………126.2控制系统的配接………………………………………………………………

4、1212前言——串级控制系统随着科学技术的发展，现代过程工业规模越来越大，复杂程度越来越高，产品的质量要求越来越严格，以及相应的系统安全问题，管理与控制一体化问题等，越来越突出，因此要满足这些要求，解决这些问题，仅靠简单控制系统是不行的，需要引入更为复杂、更为先进的控制系统，由此串级控制系统应运而生。串级控制系统是由两个或两个以上的简单闭合控制系统串联组成的一种比较高级的系统，是改善控制过程极为有效的方法，并且的道理广泛的应用。作为一种比较复杂的系统，串级控制系统有改善了过程的动态特性，提高了系统控制质量，能迅速克服进入副回路的二次扰动，提高了系统的工作频率，

5、对负荷变化的适应性较强等优点。在一些容量滞后较大的过程，纯延时较大的过程，扰动变化激烈而且幅度大的过程，参数互相关联的过程，非线性过程，应用串级控制可以达到明显的效果。第一章连续槽反应器温度控制系统设计的目的意义1.1连续槽反应器简介图1-1-1连续槽反应器结构图12如图1-1-1所示的一个连续槽反应器，物料自顶部连续进入槽中，经反应后从底部排出。反应产生的热量由冷却夹套中的冷却水带走。槽中装有物料搅拌装置，能够通过搅拌物料促使物料的反应和连续槽反应器中物料之间的热扩散而保持各处物料温度一致。冷却水流量可以通过调节阀控制，从而控制反应器内物料温度的恒定。1.2

6、目的及意义为了保证产品质量，必须严格控制反应温度T1，为此采用调节阀来改变冷却水流量。由于冷却水是通过吸收反应器内壁热量来降低物料温度的，这样系统就拥有了三个热容，即夹套中的冷却水、槽壁和槽中的物料。因为系统有三个热容，并且三个热容之间都有影响，所以系统扰动的来源也相应增加了，这样就增加的系统的控制难度。物料的反应是一个放热过程，如果温度过高，则会使物料变质从而造成资源的浪费，生产成本的提升，所以要严格控制反应槽的温度不能超过上限值。第二章连续槽反应器温度控制系统工艺流程及控制要求反应器的主要任务是维持物料在反应过程中温度的恒定，从而保证产品的质量。反应器的工

7、艺流程图如图2-1所示。进料从反应器顶进入反应器内反应，在搅拌装置的搅拌下充分反应并维持物料温度基本处处一致，被冷却水冷却到设定温度T1，在冷却水进水水管上装设一个调节阀，用它来控制冷却水的流量以恒定温度T1的目的。图2-1连续槽反应器工艺流程图引起温度T1改变的扰动因素很多，主要有：12（1）冷却水方面（水温和阀前的水压）的扰动D2;（2）物料方面（进料的温度和速度）的扰动D1；（3）反应器壁对外界的散热扰动；其中冷却水方面的扰动和物料方面的扰动为主要扰动，反应器壁的扰动可以不单独考虑，而归结到冷却水方面的扰动去。由于水的比热容比较大，温度扩散起来比较缓慢，

8、所以系统是个滞后较大的系统，可以把冷却