【正文】 產(chǎn)中能夠最有效、最經(jīng)濟的實現(xiàn)自動控制。 數(shù)字調(diào)節(jié)器 SLPC 的編程。攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 4 系統(tǒng)配置 23 4 系統(tǒng)配置 綜上所述，根據(jù)實際需 要，在簡單控制系統(tǒng)中所采用的儀器儀表：一個熱電偶溫度計、一個溫度變送器（ 4~20mA）、一個調(diào)節(jié)器（ 4~20mA）或（單回路可編程數(shù)字調(diào)節(jié)器 SLPC的編程）、一個氣動調(diào)節(jié)閥（帶閥門定位器）。 （ 3） 分程控制系統(tǒng)本質(zhì)上是簡單控制系統(tǒng)，因此控制器的選擇和參數(shù)整定，可參照簡單控制系統(tǒng)處理。如果兩控制閥均為線性特性，情況更為嚴重。 這樣也就保證了冷流體在換熱器中的溫度可調(diào) 范圍也增加了。 當兩只閥門以分程方式工作時， A 閥工作于控制信號的 ～ 段， B 閥工作于控制信號的 ～ 段。 2. 用于擴大調(diào)節(jié)閥的可調(diào)范圍，改善調(diào)節(jié)閥的工作特性。 采用分程控制的理由 1. 用于節(jié)能控制：即通過分程控制手段減少能量消耗，提高經(jīng)濟效益。比如在工廠利用此熱量加熱，為居民提供生活熱水，方便人們洗澡、清洗之類的事情。如圖 9 所示， A 閥用來控制熱水的開度， B 閥用來控制蒸汽流量的開度，它們都是接收到傳送來的氣動信號而改變開度的。那么，就可以對附設在控制閥 A、 B上的閥門定位器進行調(diào)整，使控制閥 ATT TC )(sWA? W(s) )(sWB? )(sWo )(sWm 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 3 控制方案設計 20 在 ～ 的輸入信號下走完全行程。 分程控制系統(tǒng)的方 框圖如圖 8 所示 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 3 控制方案設計 19 熱流體 （工業(yè)冷卻水） 熱水 蒸汽 降溫水 冷流體 （ a） X(s) + Y(s) Z(s) (b) 圖 8 溫度分程控制流程和方框圖 分程控制系統(tǒng)中控制器輸出信號的分段一般是由附設在控制閥上的閥門定位器來實現(xiàn)的。然而分程控制系統(tǒng)則不然。為此就設計了又能充分利用冷卻水的余熱又能達到給定值 的節(jié)能控制系統(tǒng)，即分程控制。在工業(yè)上，有些地方只是使出口物料預熱一下，使溫度在不是很高工況下就可以使用。所以，控制總是不及時，會引起被調(diào)量 ? 在動態(tài)過程中出現(xiàn)較大的動態(tài)偏差，或出現(xiàn)調(diào)節(jié)過頭的現(xiàn)象。如：加熱蒸汽壓力變動大且頻繁。這時被控對象是加熱器，被控變量是出口物料的溫度。這種控制方案控制靈敏，但是當采用低壓蒸汽作為熱源時，進入加熱器內(nèi)的蒸汽一側(cè)會產(chǎn)生負壓。 控制蒸汽流量 這種蒸汽加熱器溫度控制系統(tǒng)，采用控制蒸汽流量而使出口物料溫度達到給定值。 由液位過程和傳熱過程可得出控制通道的動態(tài)方程為 qKcdtdT c 00 ???? （ 14） 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 3 控制方案設計 16 擾動通道的動態(tài)方程為 fKcdtcdT ff ??? （ 15） 在式 1 15 中， 0T 、 fT 、 0K 和 fK 分別為控制通道、擾動通道的時間常數(shù)和放大系數(shù)。 由于熱水相對于冷流體的耗用量較少，當過程處于原有穩(wěn)定狀態(tài)時，可近似認為 000 qqq ac ?? 。 這種控制方案雖然充分利用了冷卻水的余熱，但它畢竟是余熱，可能達不到給定值。在北方地 區(qū)應用將更為普遍，冬季氣溫較低。設置為 P 上升， Q也上升。設置為 T 上升， Z 也上升。 3. 測量變送單元 由于要面對各種被測量信號及其環(huán)境，所以構(gòu)成該單元的儀表，比較復雜多樣。調(diào)節(jié)器方塊實現(xiàn)各種調(diào)節(jié)規(guī)律，調(diào)節(jié)規(guī)律是調(diào)節(jié)器輸入信號與輸出信號之間的數(shù)學關(guān)系。調(diào)節(jié)器可以是電動Ⅱ型、Ⅲ型或 S 型調(diào)節(jié)器，甚至是工控計算機。調(diào)節(jié)變量是被控對象的輸入信號，被控變量是被控對象的輸出信號。據(jù)某大型化肥廠統(tǒng)計，簡單控制系統(tǒng)約占控制系統(tǒng)總數(shù)的 85%左右。圖 5 是該系統(tǒng)的方框圖 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 3 控制方案設計 12 干擾 f 偏差 E P Q 給定值 R 溫度（ T） 測量值 Z 圖 5 換熱器溫度控制方框圖 由于控制系統(tǒng)只有一個回路，因此也稱單回路控制系統(tǒng)。 干擾通道 干擾 操縱變量 被控變量 控制通道 圖 4 干擾通道與控制通道的關(guān)系 干擾變量由于干擾通道施加在對象上，起著破壞作用，使被控變量偏離給定值；操縱變量由控制通道施加到對象上，使被控變量回復到給定值，起著校正作用 。由此來看，兩者都很重要，都可以作為操縱變量，只是有先后關(guān)系。在兩個可控因 素中，蒸汽流量或熱水流量對物料出口溫度來說是及時、顯著的。從工藝角度看，本系統(tǒng)中只有熱水和蒸汽流量為可控因素，其他一般為不可控因素。這些因素都會影響被控變量（ 2T ）的變化。當被控變量選定以后，接下去應對工藝進行分析，找出有那 些因素會影響被控變量發(fā)生變化的。從整個控制過程來看，冷流體出口溫度 T 是可以測量出來的，能夠及時的與給定值進行比較，做出偏差值，及時的控制生產(chǎn)工藝。在構(gòu)成一個自動控制系統(tǒng)時，被控變量的選擇十分重要。因此，工業(yè)冷卻水的余熱應用于居民小區(qū)熱水供應收到了良好的成效，既節(jié)約了能源，又給使用者帶來了顯著的經(jīng)濟效益，具有廣闊的 應用前景。還有采用熱水和蒸汽共同供熱的分程控制系統(tǒng)。改變其控制具有一定選擇性，應區(qū)別情況對待。 （ 4）回收熱能。 由于本次設計方案，就是一種廢物利用，就是為了節(jié)約設計成本，而且能起到迅速控制簡單易行的意圖，因此選用控制蒸汽流量的方法?？刂普羝髁康姆桨竷?yōu)點是簡單易行，過度過程時間短，控制迅速，而缺點是需用較大口徑的蒸汽閥門、傳熱量變化比較劇烈，當凝液冷卻到 100℃以下時，即常壓時的沸點以下，蒸汽的冷凝溫度降低，加熱器一側(cè)會產(chǎn)生負壓造成冷凝液的排放不暢，不能均勻的傳熱。也可以用溫度與蒸汽流量組成串級控制。在這種控制方案中，冷凝液積聚起來達到改變傳熱面積的過程是一個積分過程，因此調(diào)節(jié)起來比較遲鈍，變化較緩慢。 傳熱方程式仍為： mtKFQ ?? （ 7） 式中， K 、 F 、 mt? 的意義同式（ 3）。它在整個冷凝過程中溫度保持不變但有相變。 在石油、化工生產(chǎn)中，經(jīng)常見到利用蒸汽冷凝來加熱介質(zhì)的加熱器。 一側(cè)有相變的加熱器 在實際生產(chǎn)過程中，經(jīng)常利 用控制蒸汽流量來穩(wěn)定被加熱介質(zhì)的出口溫度。例如，由于某種原因使進入換熱器的冷流體的量增加了，致使冷流體的出口溫度 4T 降低，那么控制器 TC就會開大閥門以增加載熱體的流量，載熱體的出口溫度將要上升，這就必然導致冷流體平均溫差 mt? 上升，根據(jù)式（ 5）可知冷流體的出口溫度 4T 也將上升，從而使 4T 維持所要求的給定值上。 另外，熱量總是從高溫物體向低溫物體傳遞，物體間的溫差是傳熱的動力，溫差越大 ，傳遞速率越大。 如果用函數(shù)形式來表示，則為 ),( 21314 GGTTfT ? (1) 對象的靜態(tài)特性就是要確定 4T 與 1T 、 1G 、 3T 、 2G 之間的函數(shù)關(guān)系 f 。換熱器的目的是為了使工藝介質(zhì)加熱到某一溫度，自動控制的目的就是要通過改變換熱器熱負荷，以保證工藝介質(zhì)在換熱器的出口溫度達到給定值。而熱交換器在工業(yè)生產(chǎn)中是十分重要的傳 熱設備。下面就怎樣充分利用（工業(yè)冷卻水）的余熱，作進一步的探討。圖 1 所示。為保障 ‘ 循環(huán)水余熱利用 ’ 研究項目的實施，要建立 “ 產(chǎn)學研 ” 一體的技術(shù)開發(fā)體系，組織示范工程。因此，應切實關(guān)注這一巨大的低溫熱源的資源效益，在 “ 把節(jié)約放在首位，依法保護和合理使用資源，提高資源利用率，實現(xiàn)永續(xù)利用 ” 的方針指導下，樹立開展電廠循環(huán)冷卻水余熱利用的超前理念，設立專門的組織機構(gòu)，統(tǒng)一規(guī)劃，統(tǒng)一管理。許多國家都在進行這方面的研究、開發(fā)，以充分利用各種類型的余熱。冷卻水余熱對水環(huán)境的影響較大時，會發(fā)生嚴重的熱污染。因此我們應該重視這方面的問題。 工業(yè) 冷卻水 在 冷卻過程中向其 周圍 環(huán)境釋放出極其巨大的余熱能量。由于 工業(yè) 冷卻水余熱量占到了的工廠燃煤熱量的巨大比例 ,回收這部分熱能對于節(jié)約能源和煤炭資源的竭盡利用無疑是意義重大的。這是一種節(jié)省能源，降低能耗的設計方案，也應合了當今 工業(yè)生產(chǎn)中節(jié)能控制，提高經(jīng)濟效益的指導思想。 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 摘要 I 摘 要 在工業(yè)生產(chǎn)中，工藝過程往往要求在一定的溫度下進行。而工業(yè)生產(chǎn)中為了冷卻，就會產(chǎn)生大量的冷卻水（有一定溫度的熱水），本文就如何通過熱交換器利用熱水（工業(yè)冷卻水）余熱進行熱交換的自動控制系統(tǒng)作了設計，目的是充分利用余熱，只有當用熱水加熱不能滿足出口溫度要求時，才使用蒸汽補充加熱。為了保證社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展和資源的最大限度利用，充分利用熱水（工業(yè)冷卻水）的余熱，在一些發(fā)達國家已經(jīng)提出 建立 “ 循環(huán)型社會 ” 的 21 世紀發(fā)展的重大戰(zhàn)略目標，并從工業(yè)生產(chǎn)和人民生活的各個方面，在有機關(guān)聯(lián)的多層面予以實施。在這個宏偉目標中，余熱綜合利用的自動控制設計起著十分重要的作用。 工廠冷卻水的熱污染 我們?nèi)菀缀鲆暪S冷卻水所含巨大熱量棄置于環(huán)境可能帶來的熱污染的危害。 對水面冷卻而言，溫排水對局部受納水域的水質(zhì)產(chǎn)生影響，主要表現(xiàn)在水溫、溶解氧等指標的變化；對水生生物的影響，主要表現(xiàn)在改變藻類、魚類等的生活條件方面；對水域富營養(yǎng)化程度產(chǎn)生影響，主要表現(xiàn)在水溫升高可能加劇水中富營養(yǎng)化藻類的生長、溶解氧下降。這既可提高能源綜合利用率，符合 “ 總能系統(tǒng) ” 的操作原則 (高品位能做功，低品位能供熱 )，也可實現(xiàn)工廠燃煤熱能、核能的 “ 循環(huán)使用 ” 。 在當今