导热油加热控制系统的研究与改进.pdf

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1、技术与应用导热油加热控制系统的研究与改进刘文科谭娜张俊华(万华化学(宁波)有限公司，浙江宁波315812)摘要本系统以导热油为介质，通过电加热器将导热油加热到300"C，导热油与废水换热后使废水在高温高压条件下裂解。电加热控制系统由调节器、执行器和被控对象构成，调节器为西门子s7—200PLC，执行器为两组可控硅，被控对象为10组固定电加热器组和2组可调加热器组，温度调节方式为PID调节本文通过对电加热系统建立数学模型，并对其PID调节及控制程序部分进行分析，发现系统存在的问题并提出建议。关键词：PLC；PID；电加热器StudyandIm

2、provementoftheSystemHeatOilLiuWenkeTanNaZhangJunhua(WanhuaChemical(Ningbo)Co．，Ltd，Zhangjiang315812)AbstractThesystemheattherma1oilto300℃throughelectricheater,thenoiltransferheatertothewastewater,wastewateriscrackedunderhightemperatureandhighpressure．Theelectricheatingsyste

3、mconsistsofregulator,actuatorandthecontrolledobject．AndtheregulatorisS7—200PLCofSiemens．TwogroupsofSCRmakeupoftheactuator．Thecontrolledobjectconsistsoftenfixedheatinggroupsandtwoadjustableheatinggroups．TemperaturecontrolmodeisPIDregulation．Bymodelingtheelectricheatingsyste

4、mandanalyzingthePIDadjustmentandcontrolprogram，findproblemsexistinginthesystemandputforwardsuggestions．KeyWOrds：PLC；PID；electricheating化工行业在生产工程中经常需要稳定的高温热本系统流程(见图1)，图中实线部分是正常加源，传统热源大多以蒸汽加热方式为主。由于水蒸气热过程中导热油循环的路线，导热油经由加热器一在其产生、传送、热交换过程中存在着严重的能量流换热器一冷凝器一导热油泵形成循环，导热油泵提供动力将导热油

5、打循环；图中最外层虚线是导热油失现象，蒸汽加热逐渐被导热油加热所取代。导热油量不足或者过多时的路线，当导热油量不足时，齿加热器由于能在较低的运行压力下获得较高的工作轮泵启动，将低位槽中的导热油打入油气分离器，温度，降低了用热设备的受压等级，可提高系统的安送入系统从而保持系统油量充足。全性。导热油有良好的导热性能，在传热过程中热量损失较小，节能效果显著。电加热系统为油加热器的核心，其控制方式大多为DCS输出4~20mA信号控制可控硅，为开环控制，控制精度不高，容易振荡。本文介绍的系统为万华化学(宁波)有限公司的一套废水裂解加热系统，连锁及控制

6、均由PLC完成，采用闭环控制，精度高且不会振荡超调。1系统流程及原理导热油加热控制系统，设计功率1350kW，加热器内部采用集束式管状电热元件，每支电热管4．68kW，加热介质为Thermino166导热油，设定加热温度为305℃。2014年第10期疃毒

7、譬藏最I85技术与应用导热油加热器自身的一些控制特性对快速升温、精通角使可控硅主回路产生正弦全波的部分波形，在控确控温带来困难，如滞后惯性大，从低温开始加热时，制系统中可看成一阶惯性环节。本系统应用的是台湾离目标温度较远，温升相对缓慢，具有较大的惯性环节。桦特的W5TP4V230．24J电

8、力调整器，缓冲上升时间冷却过程完全依靠自然冷却，升温与降温过程表现出截可在1-22s调节，晶闸管的触发时间为毫秒级和缓冲然不同的动态特性，一旦出现温度超调，即使完全切断上升时间相比可以忽略，因此可控硅的时间常数可看电源，降温时间相对很长。根据油加热器的特性，温度成缓冲上升时间为3s，故其传递函数可写成：调节算法采用PID算法，对自身存在的加热时间长、G(震荡和超调进行调节，使出口油温满足工艺要求。2．3Matlab仿真2数学模型的建立和仿真未加PID校正时的系统如图2、图3所示。2．1电加热器的数学模型电加热器的模型是由热力学知识推导而得M

9、Cd(T1-T~)_+HA(T．I—To)：Qi式中，U为电加热管两端的电压；为电热管的质量；c为电热管的比热容；为传热系数；为传热面积；为加热器内初始温度；为加热器内测量温度；