换热器温度控制系统过程控制

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1、辽宁工业大学过程控制系统课程设计（论文）题目：换热器温度控制系统的设计院（系）：电气工程学院专业班级：自动化102班学号：100302042学生姓名：邢宏欢指导教师：（签字）起止时间：2013.6.25-2013.7.4课程设计（论文）任务及评语院（系人电气工程学院教研室：自动化教研室号学欢宏邢课程设计(论文)任务充.TrplTTTH-一、0亂宪出北強班帥Mi弑C吕宀仝条ok必宇歿左佥栓X2诳变'J;隔丁衣案、的£3写50土；讨附釧輛砂期方器器/书-285C设窑左抄刀孚刖惑刖斤勺01855*/rt又

2、、、、、、亠£呈又课以破談。初诂12345亦溯ft进度计划1>2.3>4>5>指导教师评语及成绩日心月物年:辩答・•赛时成平总随着工业的迅速发展，能量消耗量不断增加，能源紧张己成为一个世界性的问题。近几年来，我国在节能方面虽然已取得很大的成绩，但能源的供应矛盾依然十分尖锐。我国的能源利用率很低，只有28%左右。由此可见，我国在节能方面存在着很大的潜力。换热器在节能技术改造屮具有很重要的作用，表现在两个方面:一是在生产工艺流程中使用着大量的换热器，提高这些换热器的效率，显然可以减少能源的消耗，同时，提

3、高换热器的控制效果，也可以充分满足工业生产对于温度的需求，显著提高产品的质量;另一方面，用换热器来回收工业余热，可以显著的提高设备的热效率。因此，换热器的正确使用、合理设计、控制性能改善等对能源有效利用及开发有着十分重要意义。换热器作为一种标准工艺设备已经被广泛应用于动力工程领域和其他过程工业部门。这个对象的特点是：热流体和冷流体通过对流热传导进行换热，从而使换热器物料出口温度满足工业生产的需求。本设计采用一带有Smith预估补偿的模糊串级控制器的控制系统，主控变量为换热管出口温度，副变量为冷水流量

4、。对换热器出口温度偏差、偏差变化率和冷流体的流量值模糊化，使换热器热流体出口温度控制过渡过程平稳，具有较传统PID串级控制算法过渡时间缩短，超调量减少，抗干扰能力强等特点。口前,换热器控制屮大多数仍釆用传统的PID控制，以加热（冷却）介质的流量作为调节手段，以被加热（冷却）工艺介质的出口温度作为被控量构成控制系统，对于存在大的负荷干扰且对于控制品质要求较高的应用场合。关键词：换热器；加热；Smith预估补偿；PID控制第1章绪论0第2章换热器温度控制系统设计的论证方案12.1课程设计的方案论证12・

5、2换热器温度控制系统结构及框图1第3章换热器温度控制系统内容的设计33.1温度变送器的选择33.2流量变送器的选择33.3执行器（调节阀）的选择43.4调节器的选择6第4章系统测试与分析/实验数据及分析8第5章课程设计总结10参考文献11第1章绪论本文以用蒸汽液化给工艺介质加热为代表介绍换热器温度控制系统，针对工艺介质出口温度的主要干扰进行分析，并对扰动实施反馈控制以达到控制目的。具体要求为：变送器选择、执行器选择、控制器控制方案选择；仪表的工作原理及性能指标，仪表间的配接说明。简单控制系统是指那些

6、只有一个被控量、一个操作量，只用一个控制器和一个调节阀所组成的控制冋路。根据题目所提供的系统原理图，可知改系统只需用简单控制系统既能完成控制要求。被控参数选择被加热物料出口温度，而不选冷物料为被控参数，只要是因为本系统主要干扰是冷物料流量的变化，若选冷物料入量为被控参数，扰动进入的位置离被控参数太近，干扰对被控参数的影响大，控制品质差。但若选择被加热物料出口温度为被控参数，蒸汽入量为控制参数，则可以使主要干扰进入系统的位置远离被控参数，从而干扰对被参数的影响不，提高了系统的控制品质。控制参数选择蒸汽

7、入量。若系统出现故障吋，应立刻关闭蒸汽进入换热器，以免蒸汽进入过多，使温度过高，烧坏换热器。从系统整体来看，扰动作用是由扰动通道对过程的被控参数产生影响，力图使被控参数偏离给定值；控制作用是由控制通道对过程的被控参数起主导影响，抵消扰动影响，以使被控参数尽力维持在给定值。因此，选蒸汽入量为控制参数。综上所诉，选择简单控制系统作为换热器温度控制系统的方案。第2章换热器温度控制系统设计的论证方案2.1课程设计的方案论证根据题目要求并通过阅读大量资料，有二种方案可以实现换热器温度控制系统：方案一:为了克服

8、干扰对系统的影响，选择串级系统。其中被加热物料出口温度为被控参数、冷物料为控制参数。方案二:选择前馈-反馈系统。其中被加热物料出口温度为被控参数、蒸汽入量为控制参数，为了克服主要扰动（冷物料的流量Q）的干扰，在单闭环控制的基础上，加入对冷物料流量的检测，与单闭环控制构成前馈-反馈系统。以上两个方案都可以实现对换热器的控制，方案一使用串级控制系统，冷物料为控制参数，但是冷物料的流量不稳定，当扰动进入副回路时，副回路可以迅速克服干扰，从而大大减小副回路干路对主参数的影响，