测控课程设计

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1、课程设计是专业人才培养过程中一个重要环节，它综合培养学生应用学过的知识，对给定的题目进行工程设计。本次《测控仪表及装置课程设计》是对《测控仪表及装置》这门课的总结，同时使学生进一步了解仪表及装置的有关知识，了解测控仪表与装置的设计方法与步骤。本次课程设计为期一周，具体设计内容及要求如下：1、设计一加热炉出口温度(500°C±5°C)测控系统。2、要求组成单冋路控制系统，并画出控制流程图。3、检测仪表要求就地指示并远传。对检测仪表进行选型及详细论证，说明其原理及安装使用注意事项等，画出安装图。4、对控制仪表及执行机构进行选型并论证。5、列出

2、仪表设备清单。6、按以上要求写出详细设计报告。本设计是将加热介质的入口温度和出口温度相结合，通过温度检测及变送仪表等单元，反馈到温度控制器，最终实现出口温度的快速调节，同时测量正平衡法参数实现加热炉热效率的同步测算，并设计了一种快速调节加热炉出口温度和测算加热炉效率的自动控制系统。二、绪论加热炉为石油化工生产中重要的加热设备和耗能设备，加热炉的运行状况直接关系到生产安全和能量合理利用。由于加热介质流量、加热介质进出口温度以及外界环境等运行条件的瞬态响应，要使运行能耗费用最低，要求自动控制系统运行参数必须作出相应的调整。影响加热炉热效率的主

3、耍参数有空气过剩系数、加热炉负荷率、加热介质流量和温度等。如何针对具体的运行条件，选择最佳运行参数，加热炉控制系统和设备的自动化程度高低是最重要的因素z—。随着自动控制系统和设备的日益完善，控制系统的控制策略越来越起着重要的作用。现行的加热炉自动控制系统往往采用控制加热介质的岀口温度来控制燃气量，造成了实际生产中燃气量的控制存在滞后性，对生产的安全构成隐患和威胁，而且在加热炉测量系统中往往没有考虑加热炉热效率的影响，导致无法快速测算锅炉的能耗。本次设计分析了目前石油化工生产中常用加热炉的工艺流程，利用在加热燃料油管道上的-个调节阀，控制燃

4、料油流量，以达到控制加热炉出口温度。但是，由于加热炉时间常数大，而且扰动的因素多,单回路反馈控制系统不能满足工艺对加热炉出口温度的要求。为了提高控制质量，采用串级控制系统，运用副回路的快速作用，有效地提高控制质量，满足生产要求。三、加热炉出口温度控制系统设计图1所示为某工业生产中的加热炉，其任务是将被加热物料加热到一定温度，然后送到下道工序进行加工。加热炉工艺过程为：被加热物料流过排列炉膛四周的管道后，加热到炉出口工艺所要求的温度。在加热用的燃料油管道上装有一个调节阀，用以控制燃料油流量,以达到控制出口温度的目的。图1加热炉出口温度系统设

5、计要求1、绘制加热炉出口温度单回路反馈控制系统结构框图。2、画出单凹路控制系统控制流程图。3、检测仪表要求就地指示并远传。对检测仪表进行选型及详细论证，说明其原理及安装使用注意事项等，画出安装图。4、对控制仪表及执行机构进行选型并论证。5、列出仪表设备清单。6、按以上要求写出详细设计报告。设计方案1、加热炉出口温度单回路反馈控制系统结构框图图2加热炉出口温度单-冋路反馈控制系统结构框图图2所示为加热炉工艺过程：被加热物料流过排列炉膛四周的管道后，加热到炉出口工艺所要求的温度。在加热用的燃料油管道上装冇一个调节阀，用以控制燃料油流量，以达到

6、控制出II温度的目的。2、控制系统的设计加热炉工艺过程为：被加热物料流过排列炉膛四周的管道后，加热到炉出口工艺所要求的温度。在加热用的燃料油管道上装有一个调节阀，用以控制燃料油流量，以达到控制岀口温度的目的。由于加热炉时间常数人，而且扰动的因索多，比如原料侧的扰动及负荷扰动；燃烧侧的扰动等，单冋路反馈控制系统不能满足工艺对加热炉出口温度的要求。为了提高控制质量，采用串级控制系统，运用副回路的快速作用，以加热炉出口温度为主变量，选择滞后较小的炉膛温度为副变量，构成炉出丨I温度与炉膛温度的吊级控制系统有效地提高控制质量，以满足工业生产的要求。

7、串级控制系统的工作过程，就是指在扰动作用下，引起主、副变量偏离设定值，由主、副调节器通过控制作用克服扰动，使系统恢复到新的稳定状态的过渡过程。由加热炉出口温度串级控制系统结构图可绘制出英结构方框图，如图3图3加热炉出口温度串级控制系统结构方框图3、主、副控制器的选择及参数整定主控制器的选择：主被控变量是工艺操作的主要指标（温度），允许波动的范围很小，一般要求无余茅，主控制器应选pi控制规律。副被控变量的设置是为了保证主被控变量的控制质量，捉高系统的反应速度，提高控制质量，可以允许在一定范围内变化，允许有余差，因此副控制器只要选P控制规律就

8、可以了。在工程实践中，串级控制系统常用的整定方法有以下三种：逐步逼近法；两步整定法；一步整定法。逐步逼近法费时费力，在实际中很少使用。两步整定法虽然比逐步逼近法简化了调试过程，但述是要做两次4