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模块一电加热温度控制方案

电加热控制系统集成与调试

模块一

电加热温度控制方案

湖州职业技术学院机电工程分院1

一、作业点评(一)题目要求加热炉温度控制系统如图1所示，

根据工艺要求，出现故障时炉子应当熄火。试说明调节阀的气

开、气关型式，调节器的正反作用方式，并简述控制系统的动

作过程。冷介质加热炉热介质燃料TC

图1

加热炉控制系统图

从实际工艺要求可知：为了在控制阀气源断气时，炉温不继

续升高，以防烧坏炉子，应采用气开阀(断气时关闭),是正“”作用。

炉温是随燃料的增多而升高的，所以炉子也是正“”作用的。所以

根据反馈控制原理，调节器必须为反“”作用，才能当炉温升高时，

使阀门关小，炉温下降。其工作过程如下：温度↑→温度变送

器输出↑→调节器输出↓→调节阀开度↓→燃料输出↓→温度

↓。2

二、加热控制的意义从本次课开始我们将讨论温度控制问

题。温度控制在工业生产中具有极广泛的应用，根据加热介质

的不同，大致可分为二类：一是燃烧加热方式，另一种是电加

热方式。后者由于使用安全、效率较高、环保节能、控制方便

等优越性，越来越受到重视与应用。因此我们将以电加热模拟

锅炉恒温控制系统的集成与调试技术，以使大家对温度控制技

术有一基本认识，并学会应用。3

三、理论分析――温度位式控制方案(一)双位控制当e0或

e0时

e0或e0时

uumaxu开位J

uumin

e

关位

理想的双位控制特性图4

双位控制示例

三、理论分析――温度位式控制方案(二)具有中间区的双位

控制Pu开t

0

eTth

关

TOtLTt

带中间区的双位控制规律5

带中间区的双位控制过程

三、理论分析――温度位式控制方案双位控制的特点及应

用双位控制器结构简单、成本较低、易于实现，因此应用很普

遍。常见的双位控制器有带电触点的压力表、带电触点的水银

温度计、双金属片温度计、动圈式双位批示调节仪等。在工业

生产中，如对控制质量要求不高，且允许进行位式控制时，可

采用双位控制器构成双位控制系统。如空气压缩机贮罐的压力

控制，恒温箱、电烘箱、管式加热炉的温度控制等就常采用双

位控制系统。6

三、理论分析――温度位式控制方案

(三)多位控制三位控制规律特点当被控变量在某一个范围内

时，执行器可以处于某一中间位置，以使系统中物料量或能量

的不平三位控制器特性示意图

衡状态得到缓和，这就构成了三位式控制规律。

(三)三位控制器高中低总表1电炉加热系统三位控制

工作情况表继电器工作情况-+

指针

位置J1J2

220V~闭合闭合

J1

乙

甲

J2

断开

闭合

断开220V~

断开

在加热炉中，采用XCT型动圈式三位指示调节仪进行温度

的三位控制。8

四、温度控制方案的改进基于可控硅电力控制器的温度控制

系统可用下图表示，其基本原理是：温度传感器检测水温，并

以电信号方式传送给温度控制器，温度控制器则与给定值比较

后得到偏差e,经运算后得到控制值输出给可控硅电力控制器，

并由它去控制串在主回路中的可控硅(晶闸管)模组，改变主回路

中电压的导通与关断，由此达到调节电功率的目的。调节器PID

调节给定值

温度传感器可控硅电力控制器

可控硅的不同触发方式1、调压型“”触发方式U

调压型“”触发方式，也称为移相型“”触发方式，即在交流

电的半个周期(正半周期

电源波形

0U触发脉冲

t

或负半周期)内通过控制(移动)触发脉冲的相位，来调整

导