1、精選優質文檔-傾情為你奉上換熱器溫度控制系統設計1、換熱設備概述換熱器又稱熱交換器，是進行熱量交換的設備的統稱。換熱器廣泛應用于化工、石化、煉油、輕工、制藥、食品加工、動力以及原子能等工業。換熱器應用于存在溫度差的流體間的熱交換設備，換熱器中至少有兩種流體，溫度較高則放出熱量，反之則吸收熱量。換熱器依據傳熱原理和實現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）換熱器應用最普遍。列管式和板式，各有優點，列管式是一種傳統的換熱器，廣泛應用于化工、石油、能源等設備；板

2、式則以其高效、緊湊的特點大量應用于工業當中。 2、控制方案的確定 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包括換熱器、控制冷流體的離心泵，傳感器等設備。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X主調節器LIC101副調節器換熱器熱水出口溫主回路干擾給定值+-換熱器熱水出口溫度和冷水流量串級控制框圖X-調節閥渦街流量計01流量換熱器熱水出口溫度變頻器干擾水泵3、系統硬件設計或控制量型號參數溫度變送器（Endress+Hauser）TR13熱保護套管末端類型 直管型 工作溫度范圍 PT100 (薄膜式(TF)50

3、°C.500 °C (58 °F.932 °F) PT100 (繞線式(WW)： -200 °C.600 °C (-328 °F.1,112 °F) PT100 (薄膜式(TF)： -50 °C.400 °C (58 °F.752 °F) 最大過程壓力(靜壓) 20 °C時：50 bar (725 psi) 流量變送器（Endress+Hauser）73W渦街流量計73W參數：標稱口徑 DN 15150 (1/2"6") 測量范圍 氣體

4、: 45 210 m3/h 過程溫度 -200.+400°C (-328.+752°F) 最高可達 +450°C / 842°F (特殊選型) 輸出信號 420 mA 電流輸出 防爆認證 ATEX 、FM 、CSA 、TIIS 、NEPSI 、IEC 防護等級 IP 67 (NEMA 4x) 控制器（Autonics）TX4STX4S參數額定電壓：250 V負載電流：5 A室內控溫精度：0.1 類型：智能溫度調節控制器輸出額定功率：6 w溫控范圍：1000 顯示方式： 數字顯示調節閥D971XD

5、971X電動蝶閥參數公稱通徑 DN(mm) 502000 公稱壓力 PN(MPa) 0.6 1.0 1.6 試驗壓力 強度試驗 0.9 1.5 2.4 密封試驗 0.66 1.1 1.76 氣密封試驗 0.6 0.6 0.6 適用介質 空氣、水、污水、蒸氣、煤氣、油品等。 驅動形式 手動、蝸桿蝸輪傳動、氣傳動、電傳動。4、控制規律選擇調節器的作用是對來自變送

6、器的測量信號與給定值比較所產生的偏差e(t)進行比例(P)、比例積分(PI)、比例微分(PD)或比例積分微分(PID)運算，并輸出信號到執行器。選擇調節器的控制規律是為了使調節器的特性與控制過程的特性能很好配合，使所設計的系統能滿足生產工藝對控制質量指標的要求 （1）控制器：本系統是溫度控制為被控參數，溫度檢測本身具有滯后性，為了彌補這個缺點，本系統選用比例積分(PI)控制規律。 （2）調節器：在串級控制系統中，主、副調節器所起的作用是不同的。主調節器起定值控制作用，副調節器起隨動控制作用，在本設計中，出口溫度增大，入口流量應增大，主控制器為負作用，入口流量增大，調節閥開度應減小，副調節器為正

7、作用。5、 控制參數整定PID參數整定方法就是確定調節器的比例系數P、積分時間常數Ti和微分時間常數Td，改善系統的靜態和動態特性，使系統的過渡過程達到最為滿意的質量指標要求。一般可以通過理論計算確定，但誤差太大。目前，應用最多的還是工程整定法：如經驗法、衰減曲線法、臨界比例帶法和反應曲線法。下面介紹衰減曲線法整定PID參數。衰減曲線法是在閉環系統中，先把調節器設置為純比例作用，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，用表示之。由于當衰減比為10：1時。要推測的時間不容易，因此當過渡過程曲線上只看到第一個波峰而第

8、二個看不出來時就認為是衰減比為10：1的振蕩過程。此時被控參數上升時間為。根據和，運用表2所示的經驗公式，就可計算出調節器預整定的參數值。表2 衰減曲線法整定計算公式衰減率 整定參數調節規律 TiTd0.9 P PI 1.2 2 PID 0.8 1.2 0.4衰減曲線法的第一步就是獲取系統的衰減曲線，采用10：1衰減曲線法。取，可直接將圖中的積分環節和微分環節都斷開，讓S的值從大到小進行試驗.，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為是衰減比為10：1的振蕩過程。simulink仿真方框圖系統仿真圖根據系統方框圖及傳遞函數做系統仿真，并調節調節器的參數，以便使系統達到最佳的狀態,即：=50 =3 時候有系統達到穩定。總結在這次課程設計中鍛煉了我的自學能力，自學simulink仿真，自己用CAD畫圖，因為這次課程設計中有部分知識我們之前還沒有接觸過，所以自己必須學會查找相關資料來閱讀了解。經過這次的課程設計，讓我深深的感受到理論