自来水消毒系统的设计过程控制系统与装置课程设计论文

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1、过程控制系统与装置课程设计（论文）题目：自来水消毒系统的设计10课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：测控技术与仪器学号学生姓名专业班级课程设计（论文）题目自来水消毒系统的设计课程设计（论文）任务自来水厂将自来水供给用户之前，必须进行消毒处理，氯气是常用的消毒剂。氯气具有很强的杀菌能力，但如果用量太少，则达不到灭菌的作用，而用量太多，则会对人们饮用带来副作用。为了使氯气注入到自来水中的量合适，必须使氯气注入量自来水量成一定的比值关系，试设计自来水消毒系统。消毒时氯浓度介于0.3m

2、g／L和0.5mg／L之间，消毒后剩余氯浓度应介于0.05mg／L和0.5mg／L之间。1.精度要求:测量范围：水流量0～1000t/h，液态氯流量同水流量成比例；控制精度：0.1级；2.说明书要求:确定控制方案并绘制原理结构图、方框图；选择传感器、变送器、控制器、执行器，给出具体型号；确定控制器的控制规律以及控制器正反作用方式；若设计由计算机实现的数字控制系统应给出系统硬件电气连接图及程序流程图；编写设计说明书。指导教师评语及成绩平时：论文质量：答辩：成绩：指导教师签字：年月日10目录第1章概述

3、1第2章自来水消毒系统的方案论证1第3章控制设备选型53.1流量变送器的选择53.2执行器的选择6第4章系统性能分析74.1参数整定74.2.控制算法的确定8第5章课程设计总结10参考文献1110第1章概述许多位于第三世界国家的地区，由于没有清洁的饮用水，使得民众的健康饱受威胁，而和饮用水有关的常见疾病，则包括伤寒、痢疾、霍乱等。十九世纪初，当时的净水技术并不如今天进步，像是美国也曾有许多人因感染伤寒而死亡，在1900年高峰期时，每十万人中的死亡人数曾高达25人。至1908年，美国开始使用氯来消毒

4、自来水，才得以供应卫生、安全的自来水，而在自来水中以加氯的方式来消毒，也逐渐为各国采用。从此自来水的卫生得以确保，使全球数以亿计人口的健康得到保障。自从在自来水中加氯的消毒方式成为卫生安全课题，科学家便不断进行研究。虽然加氯消毒有许多好处，但科学家也发现不少的问题和不完善的地方。首先水中的余氯会影响水的口感和气味，特殊刺激的气味使得水的品质大打折扣。但若是水中的余氯不足，也不能保证自来水的卫生。第2章自来水消毒系统的方案论证方案一开环比值控制系统开环比值控制系统是最简单的比值控制方案，图2.1是其

5、原理图。图中Q1是主流量水的流量。Q2是副流量氯气的流量。当Q1变化时，通过流量变送器FT检测主物料流量Q1；由于控制器FC及安装在从物料管道上的执行期来控制副流量Q2，使其满足Q2=KQ1的要求。改系统副流量无抗干扰能力，当副流量管线压力等改变时，就不能保证所要求的比值。所以这种开环比值控制系统只适用于副流量管线压力比较稳定、对比值精度要求不高的场合，其优点是结构简单，投资少。10Q1FTFCQ2图2.1开环比值控制系统方案二单闭环比值控制系统单闭环比值控制是为了克服开环比值控制方案的不足，在开

6、环比值的基础上，通过增加一个副流量闭环控制系统而组成的，如图2.2。系统处于稳定状态时，主、副流量满足比值要求，即Q2=KQ1。当主流量Q1变化时，副流量闭环系统为一个随动系统，使Q2跟随Q1变化，流量比值K保持不变。当主流量Q1没有变化而副流量Q2由于自身干扰发生变化时，副流量壁画系统相当于一个定制控制系统，通过控制回路克服干扰，时工艺要求的流量比值K仍保持不变。当主、副流量同时受到扰动时，调节器T2C在克服副流量扰动的同时，有根据新的设计定制改变调节阀的开度，使主、副流量的新流量数值仍保持其原

7、设定的比值关系10F1TF1CF2CF2TQ1Q2图2.2单闭环比值控制系统Q2(S)Gm1(s)Gc1(s)+-Gc2(s)Gv2(s)Go2(s)Gm2(s)Q1(S)图2.3单闭环比值控制系统框图通过比较，单闭环比值控制系统的优点是他不但能实现副流量跟随主流量控制，而且可以克服副流量本省干扰对比值的影响，主.副流量的比值比较精确。这种方案的结构形式较简单，通过比较，选用单闭环比值控制系统。方案三双闭环比值控制的系统双闭环比值控制系统是为了克服单闭环比值控制系统主流量不受控制，产生负荷（与总物

8、料量有关）在较大范围内波动的不足而设计的。它是在单闭环比值控制系统的基础上，增加了主流量控制回路，当主流量Q1变化时，一方面通过主流量调节器F1C进行控制，另一方面通过比值控制器K乘以适当的系数作为副流量控制器的设定值进行控制。双闭环比值控制系统实现了对主流量Q1的定制控制，增强了主流量抗干扰能力，使主流量变得比较平稳。这样也确保了两物料总流量保持不变。F1CF1T10Q1KF2CF2TQ2图2.3双闭环比值控制系统构成X1(S)+-Gc1(s)Gv1(s)Go1(s)Gm2(s)