換熱器溫度控制系統(tǒng)設(shè)計

1、換熱器溫度控制系統(tǒng)設(shè)計1、換熱設(shè)備概述換熱器又稱熱交換器，是進(jìn)行熱量交換的設(shè)備的統(tǒng)稱。換熱器廣泛應(yīng)用于化工、石 化、煉油、輕工、制藥、食品加工、動力以及原子能等工業(yè)。換熱器應(yīng)用于存在溫 度差的流體間的熱交換設(shè)備，換熱器中至少有兩種流體，溫度較高那么放出熱量，反 之那么吸收熱量。 換熱器依據(jù)傳熱原理和實現(xiàn)熱交換的方法一般分為間壁式、 混合式、 蓄熱式三類。其中間壁式換熱器應(yīng)用最廣。它又可分為管式換熱器、板式換熱器、 翅片式換熱器、熱管換熱器等。其中以管式包括蛇管式、套管式、管殼式等換 熱器應(yīng)用最普遍。列管式和板式，各有優(yōu)點，列管式是一種傳統(tǒng)的換熱器，廣泛應(yīng) 用于化工、石油、能源等設(shè)備；板式那么以

2、其高效、緊湊的特點大量應(yīng)用于工業(yè)當(dāng)中。2、控制方案確實定實驗控制對象位列管式換熱器，主要的擾動是冷物料的流量 Q換熱器溫度控制系統(tǒng) 包括換熱器、控制冷流體的離心泵，傳感器等設(shè)備。實驗采用溫度流量串級控制， 以冷物料出口溫度為主對象，以冷物料流量Q為副對象。換熱器控制圖換熱器熱水出口溫度和冷水流量串級控制框圖3、系統(tǒng)硬件設(shè)計或控制量型號參數(shù)熱保護(hù)套管末端類型直管型工作溫度范圍PT100 薄膜式TF50 C.500 C (58 F.932 F)溫度變送器(En dress+Hauser)PT100 (繞線式(WW):TR13-200 C.600(-328 F.1,112 F)PT100 (薄膜式(

3、TF):-50 C.400 C (58 F.752 F)最大過程壓力靜壓20 C 時：50 bar725 psi標(biāo)稱 口 徑 DN 15150(1/26)測量范圍 氣體：45210 m3/h過程溫度-200.+400 C ( -328.+752 F)最 高可達(dá) +450 C / 842 F 特殊選型流量變送器Endress+Hauser 73W渦街 輸出信號 420 mA電流輸出防爆認(rèn)證 ATEX、FM、CSA、TIIS 、NEPSI、流量計IEC防護(hù)等級IP 67 (NEMA 4x)TX4S參數(shù)額定電壓：250 V負(fù)載電流：5 A室內(nèi) 控溫精度：(Autonics ) TX4S0.1 c類型

4、：智能溫度調(diào)節(jié)控制器 輸出額定功率：6 w溫控范圍：1000 C顯示方式：數(shù)字顯示D971X電動蝶閥參數(shù)公稱通DN(mm)502000徑公稱壓PN(MPa)0.6 1.01.6調(diào)節(jié)閥D971X力強度試驗0.91.52.4試驗壓密圭寸試驗0.66 1.11.76力氣密封試驗0.6 0.60.6適用介空氣、水、污水、蒸氣、煤氣、油品等。質(zhì)驅(qū)動形手動、蝸桿蝸輪傳動、氣傳動、電傳動。式4、控制規(guī)律選擇調(diào)節(jié)器的作用是對來自變送器的測量信號與給定值比擬所產(chǎn)生的偏差e(t)進(jìn)行比例(P)、比例積分(PI)、比例微分(PD)或比例積分微分(PID)運算，并輸出信號到執(zhí) 行器。選擇調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律是為了使調(diào)節(jié)器

5、的特性與控制過程的特性能很好配合， 使所設(shè)計的系統(tǒng)能滿足生產(chǎn)工藝對控制質(zhì)量指標(biāo)的要求1控制器：本系統(tǒng)是溫度控制為被控參數(shù)，溫度檢測本身具有滯后性，為了彌補這個缺點，本系統(tǒng)選用比例積分 PI控制規(guī)律。2調(diào)節(jié)器：在串級控制系統(tǒng)中，主、副調(diào)節(jié)器所起的作用是不同的。主調(diào)節(jié)器起定值控制作用，副調(diào)節(jié)器起隨動控制作用，在本設(shè)計中，出口溫度增大，入口 流量應(yīng)增大，主控制器為負(fù)作用，入口流量增大，調(diào)節(jié)閥開度應(yīng)減小，副調(diào)節(jié)器為 正作用。5、控制參數(shù)整定PID參數(shù)整定方法就是確定調(diào)節(jié)器的比例系數(shù) P、積分時間常數(shù)Ti和微分時間常數(shù) Td,改善系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)特性，使系統(tǒng)的過渡過程到達(dá)最為滿意的質(zhì)量指標(biāo)要求。 一般可

6、以通過理論計算確定，但誤差太大。目前，應(yīng)用最多的還是工程整定法：如 經(jīng)驗法、衰減曲線法、臨界比例帶法和反響曲線法。下面介紹衰減曲線法整定PID參數(shù)。衰減曲線法是在閉環(huán)系統(tǒng)中，先把調(diào)節(jié)器設(shè)置為純比例作用，然后把比例度由大逐 漸減小，加階躍擾動觀察輸出響應(yīng)的衰減過程，直至10： 1衰減過程為止。這時的比例度稱為10： 1衰減比例度，用s表示之。由于當(dāng)衰減比為10： 1時。要推測y3 的時間不容易，因此當(dāng)過渡過程曲線上只看到第一個波峰而第二個看不出來時就認(rèn) 為是衰減比為10： 1的振蕩過程。此時被控參數(shù)上升時間為 Tr。根據(jù)Tr和s，運用 表2所示的經(jīng)驗公式，就可計算出調(diào)節(jié)器預(yù)整定的參數(shù)值。表2衰減

7、曲線法整定計算公式衰減率整疋參數(shù) 調(diào)節(jié)規(guī)律3TiTd0.9PsPI1.2s2 TrPID0.8s1.2Tr0.4Tr衰減曲線法的第一步就是獲取系統(tǒng)的衰減曲線，采用 10： 1衰減曲線法。取TTd 0，可直接將圖中的積分環(huán)節(jié)和微分環(huán)節(jié)都斷開，讓3 S的值從大到小進(jìn)行試驗.，觀察示波器的輸出，直到只看到第一個波峰而第二個看不出來時就認(rèn)為是衰 減比為10： 1的振蕩過程。simuli nk 仿真方框圖系統(tǒng)仿真圖根據(jù)系統(tǒng)方框圖及傳遞函數(shù)做系統(tǒng)仿真，并調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)器的參數(shù)，以便使系統(tǒng)到達(dá)最佳的狀態(tài),即：=50=3時候有系統(tǒng)到達(dá)穩(wěn)定?？偨Y(jié)在這次課程設(shè)計中鍛煉了我的自學(xué)能力，自學(xué)simulink仿真，自己用CAD畫圖，因為這次課程設(shè)計中有局部知識我們之前還沒有接觸過，所以自己必須學(xué)會 查找相關(guān)資料來閱讀了解。經(jīng)過這次的課程設(shè)計，讓我深深的感受到理論聯(lián)系實踐 的重要性，平時在學(xué)習(xí)