换热器温度控制系统系统简单控制系统系统.doc

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1、目录目录11、题目22、换热器概述22.1换热器的用途22.2换热器的工作原理及工艺流程图23、控制系统33.1控制系统的选择33.2工艺流程图和系统方框图34、被控对象特性研究44.1被控变量的选择44.2操纵变量的选择44.3被控对象特性54.4调节器的调节规律的选择65、过程检测控制仪表的选用75.1测温元件及变送器75.2执行器95.3调节器105.4、仪表型号清单列表116、系统方块图117、调节控制参数，进行参数整定及系统仿真，分析系统性能127.1调节控制参数127.2PID参数整定及系统仿真137.3系统性能

2、分析158、参考文献161、题目热交换器出口温度的控制。2、换热器概述2.1换热器的用途换热器又叫做热交换器（heatexchanger），是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。进行换热的目的主要有下列四种：.使工艺介质达到规定的温度，以使化学反应或其他工艺过程很好的进行；.生产过程中加入吸收的热量或除去放出的热量，使工艺过程能在规定的温度围进行；.某些工艺过程需要改变无聊的相态；④.回收热量。由于换热目的的不同，其被控变量也不完全一样。在大多数情况下，被控变量是温度，为了使被加热的工艺

3、介质达到规定的温度，常常取出温度问被控温度、调节加热蒸汽量使工艺介质出口温度恒定。对于不同的工艺要求，被控变量也可以是流量、压力、液位等。2.2换热器的工作原理及工艺流程图换热器的温度控制系统换热器工作原理工艺流程如下：冷流体和热流体分别通过换热器的管程和壳程，通过热传导，从而使热流体的出口温度降低。热流体加热炉加热到某温度，通过循环泵流经换热器的管程，出口温度稳定在设定值附近。冷流体通过多级离心泵流经换热器的壳程。在换热器的冷热流体进口处均设置一个调节阀，可以调节冷热流体的大小。图2换热器温度控制系统工艺流程图从传热过程的

4、基本方程式可知，为了保证出口的温度平稳，满足工艺生产的要求，必须对传热量进行调节，调节传热量有以下几条途径：、调节载热体的流量。调节载热体流量大小，其实只是改变传热速率方程中的传热系数K和平均温差△Tm，对于载热体在加热过程中不发生相变的情况，主要是改变传热速率方程的热系数K；而对于载热体在传热过程中发生相变的情况，主要是改变传热方程中的△Tm。、调节传热平均温差△Tm。这种控制方案滞后较小反应迅速，应用比较广泛。、调节传热面积F。这种方案滞后较大，只有在某些必要的场合才采用。④、将工艺介质分路。该方案是一部分工艺介质经换热

5、,另一部分走旁路。在设计传热设备自动化控制方案时，要视具体传热设备的特点和工艺条件而定。而在某些场合，当被加热工艺介质的出口温度较低，采用低压蒸汽作载热体，传热面积裕量又较大时，为了保证温度控制平稳及冷凝液排除畅通，往往以冷凝器流量作为操纵变量，调节传热面积，以保持出口温度恒定。1、控制系统3.1控制系统的选择由于本次设计的任务控制换热器被加热物料出口温度，工艺过程主要就是冷热流体热交换，且外来干扰因素主要是载热体的流量变化，故选择单回路控制系统便可以达到预定的控制精度。3.2工艺流程图和系统方框图单回路控制系统又称为简单控

6、制系统，是有一个被控对象、一个检测元件及变送器、一个调节器和一个控制器所构成的闭合系统。单回路控制系统结构简单、易于分析设计，投资少、便于施工，并能满足一般的一般生产过程的控制要求，因此在生产过程中得到广泛的应用，其方框图如下图所示。图1、单回路控制系统方框图其中，被控变量：被加热物料的出口温度；操纵变量：载热体的流量。如图所示：测量元件及变送器对冷物料出口温度进行测量，得到测量值Ym并传送给调节器，调节器把Ym与部给定值Ys比较得到偏差信号e按一定的调节运算规律计算出控制信号，并将控制信u号传送给执行器，执行器接收到控制信

7、号u，自动的改变阀门的开度，改变蒸汽的流量。4、被控对象特性研究换热器是传热设备中较为简单的一种，也是最常见的一种。通常它两侧的介质(工艺介质和载热体)在换热过程中均无相变。换热器换热的目的是保证工艺介质加热(或冷却)到一定温度。为保证出口温度平稳，满足工艺要求，必须对传递的热量进行调节。4.1被控变量的选择影响一个生产过程正常操作的因素很多,但并非对所有影响因素都要进行控制.被控参数是一个输出参数,应为独立变量,与输入量之间应有单值函数关系.对于换热器过程控制系统,人们最关心的是对换热器中介质即冷流体的温度和压力的自动控制

8、与调节,而在这两项当中,温度的自动调节又处于首位.因为出口水温直接影响产品质量、产量、效率及安全性,即本系统把换热器出口水温作为被控参数.4.2操纵变量的选择在控制系统中，用来克服干扰对被控变量的影响，实现控制作用的变量就是操纵变量。将出口温度维持在一定值，影响冷物料出口温度的有很多因素，