啤酒生產(chǎn)線殺菌冷卻區(qū)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)-文庫吧
2025-06-22 13:32 本頁面
【正文】 裝置。溫度控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)大多采用可控?zé)峤粨Q器。根據(jù)調(diào)節(jié)器送來的校正后的偏差信號(hào)，調(diào)節(jié)流入熱交換器的熱載體（液體或氣體）的流量，來改變供給（或吸收）被控對(duì)想的熱量，以達(dá)到調(diào)節(jié)溫度的目的。在一些簡(jiǎn)單的溫度控制系統(tǒng)中，也常采用電加熱器作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對(duì)被控對(duì)象直接加熱。通過調(diào)節(jié)電壓（或電流）的大小可改變供出的熱量。不同的應(yīng)用部門對(duì)溫度控制系統(tǒng)品質(zhì)有不同的要求，并選用不同類型的調(diào)節(jié)器。如果精度要求不高，可采用兩位調(diào)節(jié)器,一般情況下多采用PID調(diào)節(jié)器。高精度溫度控制系統(tǒng)則常采用串級(jí)控制。串級(jí)控制系統(tǒng)由主回路和副回路兩個(gè)回路構(gòu)成，具有控制精度高、抗干擾能力強(qiáng)、響應(yīng)快、動(dòng)態(tài)偏差小等優(yōu)點(diǎn)，常用于干擾強(qiáng),且溫度要求精確的生產(chǎn)過程,如化工生產(chǎn)中反應(yīng)器的溫度控制。多數(shù)溫度控制系統(tǒng)中被控對(duì)象在進(jìn)行熱交換時(shí)的溫度變化過程，它既是一個(gè)時(shí)間過程，也是沿空間的一個(gè)傳播過程，需要用偏微分方程來描述各點(diǎn)溫度變化的規(guī)律。因此溫度控制系統(tǒng)本質(zhì)上是一個(gè)分布參數(shù)系統(tǒng)。分布參數(shù)系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)理論還很不成熟，而且往往過于復(fù)雜而難于在工程實(shí)際問題中應(yīng)用。解決的途徑有二：一是把溫度控制系統(tǒng)作為時(shí)滯系統(tǒng)來考慮。時(shí)滯較大時(shí)采用時(shí)滯補(bǔ)償調(diào)節(jié)，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。具有時(shí)滯是多數(shù)溫度控制系統(tǒng)的特點(diǎn)之一。另一途徑是采用分散控制方式，把分布參數(shù)的被控過程在空間上分段化，每一段過程可作為集中參數(shù)系統(tǒng)來控制，構(gòu)成空間上分布的多站控制系統(tǒng)。采用分散控制常可獲得較好的控制精度。 圖22 溫度控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)方案的選擇設(shè)計(jì)和應(yīng)用好一個(gè)過程控制系統(tǒng)，首先應(yīng)全面了解被控制過程，其次根據(jù)工藝要求對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行研究，確定最佳的控制方案，最后，對(duì)過程控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，整定和投運(yùn)。對(duì)于過程控制系統(tǒng)而言，控制方案的選擇和調(diào)節(jié)器參數(shù)整定是其兩個(gè)重要的內(nèi)容，如果控制方案設(shè)計(jì)不合理，僅憑調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定無法獲得良好的控制質(zhì)量；相反控制方案很好，但是調(diào)節(jié)器參數(shù)整定的不合適，也不能使系統(tǒng)運(yùn)行在最佳狀態(tài)。過程控制系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)形式可分為單回路系統(tǒng)和多回路系統(tǒng)。單回路控制系統(tǒng)包含一個(gè)測(cè)量變送器，一個(gè)調(diào)節(jié)器，一個(gè)執(zhí)行器和對(duì)象，對(duì)對(duì)象的某一個(gè)被控制參數(shù)進(jìn)行閉環(huán)負(fù)反饋控制。在系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)和整定中，單回路系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法是最基本的方法，適用于其他各類復(fù)雜控制系統(tǒng)的分析，設(shè)計(jì)，整定和投運(yùn)。本次溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中啤酒溫度被作為被控量，為了使系統(tǒng)變得簡(jiǎn)單無需設(shè)置副被控量，因此采用單回路控制系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)冷卻區(qū)溫度的控制。采用單回路控制方式來實(shí)現(xiàn)啤酒生產(chǎn)線殺菌冷卻區(qū)溫度控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖：圖31單回路控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖調(diào)節(jié)器——PID調(diào)節(jié)器執(zhí)行器——?dú)鈩?dòng)薄膜式執(zhí)行器被控對(duì)象——換能器被控量——啤酒溫度檢測(cè)變送器——DDZⅢ型熱電阻溫度變送器 系統(tǒng)控制過程分析溫度控制系統(tǒng)的控制階段主要分為：平衡階段和抗干擾調(diào)節(jié)階段。下面我將分別對(duì)這兩個(gè)階段進(jìn)行分析。下圖32為系統(tǒng)控制圖：圖32 系統(tǒng)控制圖系統(tǒng)由蒸汽給未經(jīng)殺菌的啤酒傳遞熱量使其保持冷卻溫度。當(dāng)蒸汽的量和品質(zhì)不變，未殺菌的啤酒的量和品質(zhì)也保持不便，則控制系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，并保持此動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，直至有新干擾發(fā)生，或人們對(duì)被冷卻區(qū)的出口溫度T有新的要求。該溫控系統(tǒng)干擾主要來自：啤酒流量的變化、啤酒溫度的變化、蒸汽源不夠穩(wěn)定、蒸汽溫度的變化、換能器環(huán)境溫度的變化。無論是由于何種原因，何種干擾，只要它的作用使出口溫度T有了變化，控制系統(tǒng)就能通過調(diào)節(jié)器來克服，使出口溫度T回到原來的平衡狀態(tài)。顯然出口溫度T只能有兩種改變，一種是溫度上升，還有一種是溫度下降。下面我將分別對(duì)這兩種變換進(jìn)行分析：（1）溫度T上升：當(dāng)外界干擾使出口溫度T上升時(shí)，溫度變送器的熱電阻阻值增加，電流值增大，使反饋測(cè)量值Z增大，偏差E因此減小，控制器發(fā)揮作用使氣動(dòng)執(zhí)行器的開度減小，熱蒸汽流量減小，使出口溫度T下降。（2）溫度T下降：當(dāng)外界干擾使出口溫度T下降時(shí)，溫度變送器的熱電阻阻值降低，電流值減小，使反饋測(cè)量值Z減小，偏差E因此增大，控制器發(fā)揮作用使氣動(dòng)執(zhí)行器的開度增大，熱蒸汽流量增大，使出口溫度T上升。單回路反饋控制系統(tǒng)，又稱簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)，是指由一個(gè)被控過程、一個(gè)檢測(cè)變送器、一個(gè)調(diào)節(jié)器和一個(gè)執(zhí)行器所組成的．對(duì)一個(gè)被控變量進(jìn)行控制的單回路反饋閉環(huán)
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