加热器温度控制设计

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1、过程控制大作业1确定被控对象我的课题是以加热器为被控对象，设计一个加热器出口水温控制系统。2课题的背景和研究意义温度是工业对象中的主要被控参数之一，在工业企业中如何提高诸如电炉这样的温度控制对象的运行性能一直是现场技术人员努力解决的问题。温度控制对于大型工业控制、制冷和制热等工程具有广阔的应用前景。温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从国内生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同日本、美国、德国等先进国家相比，仍然有着较大的差距。近几年来快速发展了多种先进的温度控制方式，如：PID控制，模糊控制，神经网络及遗传算法控制等。这些控制技术大大的提高了控制精度，不但使控

2、制变得简便，而且使产品的质量更好，降低了产品的成本，提高了生产效率。3生产过程和工艺流程当前国内小型加热器一般分为两种类型，电加热式和燃油加热式。我选用立式盘管燃油式加热器为例，由燃油供给系统、鼓风系统、燃烧器、加热管、控制系统等组成。它的工艺流程如下：首先盘管加热器的受热面是一组盘管。给水从加热器的底部进入内盘管，水沿内盘管螺旋上升至加热器上部，随即进外盘管，水沿外盘管螺旋下降至加热器底部。水在内外盘管中受热，最后从加热器底部排出同时燃油对加热器进行加热，使加热器达到一定温度，这样就可以改变流过加热器盘管的水的温度，来控制出水口水温。4分析被控对象特性，建立数学模型对于被控对象的特性

3、，我选择通过实验方法应用Matlab软件仿真出来并建立其数学模型。通过得出的实验数据确定被控对象的数学模型：Ws=24.5s+1e-1.5s。5.1-9,,services,andmakethecitymoreattractive,strengtheningpublictransportinvestment,establishedasthebackboneoftheurbanrailtransitmulti-level,multi-functionalpublictransportsystem,thusprotectingtheregionalpositionandachieve5控制

4、方案对于加热器出口水温的控制系统，我们可以选用水出口温度为被控参量，燃料流量为控制变量，来进行分析。同时该系统也属于温度控制系统，具有滞后较大、纯滞后时间较长、扰动幅值大、负荷变化频繁、剧烈等特点。对于动态特性复杂、存在多种扰动或扰动幅度较大，控制质量要求高的生产过程，用简单控制系统无法实现良好的性能，也满足不了工艺控制精度要求，而串级控制系统属于复杂控制系统，主要用于对象容量滞后较大、纯滞后时间较长、扰动幅值大、负荷变化频繁、剧烈的被控过程，所以这时可以考虑用串级控制系统。系统的结构示意图如下：系统的控制方框图如下：5.1-9,,services,andmakethecitymore

5、attractive,strengtheningpublictransportinvestment,establishedasthebackboneoftheurbanrailtransitmulti-level,multi-functionalpublictransportsystem,thusprotectingtheregionalpositionandachieve工作原理：如果出现外部干扰，使稳态工况遭到破坏，串级控制系统立即开始控制工作。根据扰动施加点的位置不同，分3种情况：（1)扰动作用于副回路；（2)扰动作用于主过程；（3)扰动同时作用于副回路和主过程。在这里主要介绍第

6、二种情况。假设此时燃料压力f3(t)、燃料热值f4(t)为稳定值，只有水流量f1(t)、水入口温度f2(t)对主回路产生干扰，虽然副变送器不能提前测出，但副回路的闭环负反馈，使对象加热器内温度部分特性的时间常数大为缩短，加快了校正作用，可以及时的改变加热器内的温度，也使扰动对出口水温度影响很小。本系统实现了加热器内温度的控制的功能，和实现了加热器出口水温控制的功能。6被控变量，控制变量的选择被控主变量为出口水温，被控副变量为加热器内的温度，控制主变量为燃料阀的开度，控制副变量为给水阀的开度。7器件的选择温度传感器采用温度传感器铂电阻Pt1000。因为铂热电阻的物理化学性能在高温和氧化性

7、介质中很稳定，它能用作工业测温元件，且此元件线性较好。在0—100摄氏度时，最大非线性偏差小于0.5摄氏度。温度变送器我选用热电阻温度变送器，热电阻温度变送器可对温度传感器传感器输出的热电阻温度信号Pt100,Pt1000,Cu50进行精确测量，经隔离，变送，传输，转换成标准备的模拟信号输出，且精度高，量程，零点外部连续可调，稳定性能好。这两个组成检测与变送单元。控制器我选用的是模拟式控制器DDZ-Ⅲ型仪表，因为模拟式控制器DDZ-Ⅲ型采用高增