换热器温度控制系统的设计过程控制系统与装置课程设计(论文)毕业论文.doc

过程控制系统与装置 课程设计（论文） 题目： 换热器温度控制系统的设计  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 换热器温度控制系统的设计 课程设计（论文）任务 在某生产过程中，冷物料通过热交换器用热水（工业废水）和蒸汽对其进行加热，工艺要求出口温度为140±2℃。当用热水加热不能满足出口温度要求时，则在同时使用蒸气加热，试设计换热器温度控制系统。 1.技术要求: 测量范围：0-180℃ 控制温度：140±2℃ 最大偏差：5℃； 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 成绩： 指导教师签字： 年 月 日 目 录 第1章 换热器温度控制系统设计概述 4 第2章 换热器温度控制系统设计方案论证 4 第3章 系统内容设计 7 3.1 温度传感器的选择 7 3.2 流量变送器的选择 8 3.3 调节器的选择 8 3.4 执行器的选择 9 3.5 变送器的选择 11 3.6 调节阀的选择 12 第4章 系统性能分析 13 4.1参数整定 13 4.2.控制算法的确定 14 第5章 课程设计总结 16 参考文献 17 第1章 换热器温度控制系统设计概述 换热器的应用广泛，比如中央空调系统，机械润滑油冷却系统，制药消毒系统，饮料行业消毒系统，船用冷却，化工行业特殊介质冷却系统日常生活中取暖用的暖气散热片、汽轮机装置中的凝汽器和航天火箭上的油冷却器等，都是换热器。它还广泛应用于化工、石油、动力和原子能等工业部门。它的主要功能是保证工艺过程对介质所要求的特定温度，同时也是提高能源利用率的主要设备之一。 图2.1 分程控制流程图 图2.2 分程控制系统框图 但当选择分程系统的类型的时候发现有两种系统可以选择。 方案一 选择调节阀同向动作的分程控制系统。其中被加热物料出口温度为被控参数、蒸汽入量和热水入量为控制参数，A阀控制热水流量，B阀控制蒸汽流量，A、B都使用气关阀，当调节器输出信号从0.02MPa增大时，阀门B完全打开，阀门A由全开状态开始关闭；当信号达到0.06MPa时，阀门A完全关闭，而阀门B则由全开状态开始关闭；当信号达到0.10MPa时，阀门B也完全关闭。分程曲线如下所示： 图2.3 调节阀同向动作分程关系曲线 方案二 选择调节阀异向动作的分程控制系统。其中被加热物料出口温度为被控参数、蒸汽入量和热水入量为控制参数，A阀控制热水流量，B阀控制蒸汽流量，其中调节阀A为气开式、调节阀B为气关式。当调节器输出信号从0.02MPa增大时，阀B全开、阀A逐渐打开；当信号增大到0.06MPa，阀A完全打开，同时阀B开始关闭；当信号达到0.10MPa时，阀B完全关闭。分程曲线如下所示： 图2.4调节阀异向动作分程关系曲线 以上两个方案都可以实现对换热器的控制，方案一使用的分程控制系统工业应用很广泛，应用形式也比较多，一般用于扩大调节阀的可调范围，改善调节阀的工作特性；用于同一被控参数两个不同介质的生产过程。选择方案一时，当物料出口温度过低时，阀门A、阀门B都全开，使冷物料温度得到很快提升，但当物料温度升高时，阀门A、阀门B都完全关闭，物料出口温度又快速下降。选择方案二时，当物料出口温度过低时，蒸汽阀门B全开，阀门A全闭，使物料温度升高，当出口温度过高时，阀门B关闭，阀门A全开。虽然方案二的温度调整速度没有方案一快，但比较稳定。 综上所述，调节阀异向动作系统性能稳定，能够应对频繁而剧烈的干扰，适用于对被控参数的精度要求较高的场合，所以本设计采用调节阀异向动作系统。 第3章 系统内容设计 3.1 温度传感器的选择 根据本系统技术要求测量范围在，控制温度在，因此选用、热电偶一体化温度变送器、热电偶一体化温度变送器测温探头采铂电阻、、、热电偶，精度高,稳定性好集传感变送于一体，结构紧凑，安装方便,精度高、功耗低 电流输出型适合长距离传送,抗电磁干扰电路设计，保证变送器在受到各种干扰下能够安全可靠的工作，适于现代电磁污染严重的环境使用，整体密封性能良好温度量程和外形尺寸可以按户要求订货,灵活方便产品结构设计合理，过程连接接口灵活方便，体积小，重量轻，安装位置任意、壳体保护材料多样