十一换热器出口温度串级控制

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1、实验十一换热器出口温度串级控制实验一、实验目的1．测定换热器出口温度在阶跃干扰作用下，换热器出口温度的过渡过程，利用最大偏差、余差、衰减比、振荡周期和过渡时间等参数评价换热器出口温度控制系统的控制质量。2．掌握主回路和副回路的比例度P、积分时间I参数在温度控制系统中的作用和对过渡过程品质指标的影响。二、实验装置过程设备与控制多功能实验台三、实验原理换热器出口温度串级控制系统图如图8-1所示，控制原理图如图8-2所示。图8-1换热器出口温度串级控制系统图换热器出口温度控制系统为双回路串级控制系统，控制系统方框图如8-3所示。

2、安装在换热器管程出口管路上热电阻温度传感器TT将换热器管程出口温度转换成电阻信号后输出至温度调节器TC，TC将温度信号与温度给定值比较后，根据其差值e的大小按比例积分PI调节规律向流量调节器LC输出流量给定值；同时安装在换热器壳程进口管路上的涡轮流量传感器LT将进入换热器壳程的冷水流量信号输出至流量调节器LC，LC将来自温度调节器TC的流量给定值和来自LT的冷水流量值比较后，根据其差值e的大小按比例PI调节规律驱动电动调节阀改变电动调节阀的开度，控制进入换热器壳程的冷水流量，达到恒定换热器管程出口温度的目的。控制参数如下：

3、1．控变量y：换热器管程出口温度。2．给定值(或设定值)ys：对应于被控变量所需保持的工艺参数值，在本实验中将换热器管程出口温度设置成40℃。3．测量值ym：由传感器检测到的被控变量的实际值，在本实验中为换热器管程出口温度。4．操纵变量(或控制变量)：实现控制作用的变量，在本实验中为冷水流量。使用电动调节阀作为执行器对冷水流量进行控制。电动调节阀的输入信号范围：4—20mA；输出：阀门开度0-16mm。5．干扰(或外界扰动)f：干扰来自于外界因素，将引起被控变量偏离给定值。在本实验中采用突然改变离心泵转速的方法，改变离心泵

4、出口压力，人为模拟外界扰动给控制变量造成干扰。1．偏差信号e被控变量的实际值与给定值之差，e=ys-ym。ym---换热器出口温度。ys---换热器出口温度设定值。2．控制信号u工业调节器将偏差按一定规律计算得到的量。温度调节器流量调节器电动调节阀冷水流量出口温度涡轮流量传感器和信号变换器温度传感器和信号变换器换热器出口温度换热器出口温度设置干扰变量2：冷水压力干扰变量1：进口温度yy图8-3换热器出口温度串级控制系统方框图压力P0t0时间t图8—4阶跃干扰信号四、实验步骤1．设定温度调节器的比例度P，P=60，积分常数I

5、，I=0，微分常数D，D=0；2．设定流量调节器的比例度P，P=280，I=1，D=0；3．设定燃油炉温度为80℃，4．开动冷水泵，将冷水压力调节到0.4Mpa；5．设置流量表的给定值为1.5L/s，再按下流量表下的自动按钮；6．关闭出口截止阀;8．开动热水泵，调节“阀5”，使热水流量Q2=0.3L/s；9．待温度表显示值稳定后，将温度设定值设为：设定值=当前出口温度的实际显示值；（在组态王的实验画面中调节）10．鼠标点击清空数据库，鼠标点击记录数据，开始记录数据；11．调节压力调节旋钮（11-7）改变压力，使冷水流量改变

6、0.15L/s左右，以造成人为干扰，观察温度恢复过程；12．退出组态王，运行数据处理程序，观察温度变化曲线。五、计算过渡过程质量指标：1．最大偏差A：被调参数偏离给定值的最大值。2．余差：当过渡过程终了时，被调参数所达到的新的稳态值与给定值之差。3．衰减比n：过渡过程曲线上同方向的相邻两个波峰之比，一般n取4～10之间为宜。4．振荡周期：过渡过程同向两波峰(或波谷)之间的间隔时间叫振荡周期或工作周期，在衰减比相同的情况下，周期与过渡时间成正比，一般希望振荡周期短一些为好。5．过度时间ts：从干扰作用发生的时刻起，直到系统重

7、新建立新的平衡时止，过渡过程所经历的时间。六、要求1．写出实验报告。2．回答思考题。思考题1．   主回路是由哪些元件构成的？副回路是由哪些元件构成的？主回路和副回路的时间常数应如何选择？