【正文】 重新溫習《過程裝備控制儀表與應用》這門課，對其中的部分內(nèi)容有了新的認識，并在實際 中得到應用。由于是采用比值對流量進行控制，所以選擇控制器的調(diào)節(jié)規(guī)律為 PID 調(diào)節(jié)。 [8] 圖 8 調(diào)節(jié)閥 KVQJ 系列電動單座、套筒調(diào)節(jié)閥，接受調(diào)節(jié)儀表來的直流電流信號，改變被調(diào)介質(zhì)流量，使被控工藝參數(shù)保持在給定值。 雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)與單回路控制系統(tǒng)相比，能夠?qū)崿F(xiàn)對主動量的抗擾動控制和定值控制，兩個閉合回路可以克服各自的外界干擾，使主、從動量均比較 穩(wěn)定，從而使總物料量也比較平穩(wěn)，系統(tǒng)的運行比較平穩(wěn)。其中，定比值控制系統(tǒng)又可分為開環(huán)比值控制系統(tǒng)、單閉環(huán)控制系統(tǒng)與雙閉環(huán)控制系統(tǒng) 開環(huán)比值控制系統(tǒng) 中從動量無抗擾動能力 【 3】 ，只能適用于比較平穩(wěn)且系統(tǒng)對比值關(guān)系要求不高的場合。 根據(jù)式經(jīng)驗公式（ 115） 可求得換熱器動態(tài)特性的基本規(guī)律，由式（ 19）求出增益 K為 : 122 。此外，還考慮了由于停留時間所引 起的純滯后。對于換熱器的動態(tài)特性，可以用下 面的近似關(guān)系式來表示。取長度為 dz 的圓柱體為微元，這一微元的熱量動態(tài)平衡方程可敘述為：（單位時間內(nèi)流體 1帶入微元 的熱量 )一 (單位時間內(nèi)流體 1離開微元所帶走的熱量 )+(單位時間內(nèi)流體 2傳給流體 1微元的熱量 )=流體 1微元內(nèi)蓄熱量的變化率，即 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?111 1 1 1 1 1 2 1 1 1, , , ,T l t T l tG c T l t G c T l t d l K A d l T l t T l t M c d lll????? ? ? ? ????? ?????? 【 7】 （ 110） 式中 1Mdl ， L 為換熱器的總長度 。分布參數(shù)對象中輸出 (即被控變量 )既是時間的函數(shù)，又是空間的函數(shù)，其變化規(guī)律需用偏微分方程來 描述。 （ 3）熱流體流量 1G 對其出口溫度 1oT 的影響，即 11oGT? ?? 通道的靜態(tài)放大倍數(shù)， 通過對式（ 15）進行求導 11odTdG ，求 取靜態(tài)放大倍數(shù)為 : ? ?2 2 2 1121 2 2 2 2 211111212iio G c T TdTdG G c G cGcKF G c???????????????? （ 19） 由上式（ 19）可見， 11oGT? ?? 通道的靜態(tài)特性是一個非線性關(guān)系。 式中的下標處 1 為載熱體； 2 為冷流體； i 為入口； o 為出口。如果被加熱物料出口溫度高于給定值，說明傳熱量過大，可將 冷凝液控制閥關(guān)小，冷凝液就會積累起來，減少了有效的蒸汽冷凝面積，從而使傳熱量減 少，工藝介質(zhì)出口溫度就會降低。 3) 工藝介 質(zhì) 的旁路控制 當工藝介質(zhì)的流量允許變化 ， 而且換熱器 的傳 熱面有 富余 時，可 將工 藝介質(zhì) 的一 部分經(jīng)換熱 器，其 余部 分由旁 路直 接流到 出口 處 ，然 后 將兩者 混合 起來控 制溫 度。若由于某種原因使 2oT 降低，控制器 TC 將使控制閥門增大，載熱體流 量1G 增加，傳遞的熱量增加，這就必然導致冷熱流體平均溫差 T? 升高，從而使工藝介質(zhì) 的出口溫度 2oT 增加。 通常它兩側(cè)的介質(zhì) (工藝介 質(zhì)和載 熱 體 )在換熱 過程 中均無 相變 。它的作用是通過熱流體加熱冷流體，使工作介質(zhì)達到生產(chǎn)工藝所規(guī)定的溫度要求，以利于生產(chǎn)過程的順利進行，同時 避免生產(chǎn)過程中的浪費，以節(jié)約能源 。 2．設(shè)計內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、條件、設(shè)計要求等）： 經(jīng)過《過 程檢測儀表與控制》課程的學習和生產(chǎn)實習后，對現(xiàn)場的實際過程控制策略、實際環(huán)節(jié)的控制系統(tǒng)有了一定的認識和了解。在此基礎(chǔ)上，針對實踐環(huán)節(jié)中的被控對象（控制裝置），獨立完成控制系統(tǒng)的設(shè)計，并通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制參數(shù)，達到較好的控制效果。 換熱器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備，又稱熱交換器。換熱 器換 熱的目 的是 保證工 藝介 質(zhì)加 熱 (或 冷 卻 )到一 定溫中北大學課程設(shè)計說明書 2 度 。載熱體流量 1G 增加，一方面使溫差 T? 增加，另一方面?zhèn)鳠嵯到y(tǒng)數(shù) K 也會增加，但在通常情況下傳熱系統(tǒng)數(shù) K 變化不大，所以經(jīng)常忽略。該 控制 方案中被控 變量是 冷流 體和熱 流體 混合后 的溫 度 ，熱 流 體溫度 大于 設(shè)定溫 度， 冷流體 溫度 小于設(shè)定溫 度，通 過控 制冷熱 流體 流量的 配比 ， 使混 合 后的溫 度等 于設(shè)定 溫度 。反之，如果被加熱物料出口溫度低于給定值，可將冷凝 液控制閥開大，增大傳熱面積，使傳熱量相應增加。 另外，傳熱過程中的 ? ?7傳 熱 速 率 為 q KF T?? （ 12） 式中， K 為傳熱系數(shù)； F 為傳熱面積； T? 為兩流體間的平均溫差。從上式很難分清兩者之間的關(guān)系，因此，常用下圖來表示這個通道的靜態(tài)關(guān)系?，F(xiàn)說明列管式換熱器動態(tài)特性的建立方法。 A — 內(nèi)管的圓周長 。 (l)熱流體入口溫度 1iT ，冷流體入口溫度 2iT 對熱流體出口溫度 1oT 的影響，即 11ioTT?? ，21ioTT?? 的通道特性。式（ 115）為一個近似的經(jīng)驗表達式，因為二階環(huán)節(jié)的兩個時間常數(shù)不不僅取決于兩側(cè)流留時間，而且與列管的厚度、材質(zhì)、結(jié)垢等情況有關(guān)，但是，這個式子一定程度上描述了換熱器動態(tài)特性的內(nèi)在性質(zhì)。 。實際生產(chǎn)過程中的從動量變化是不可避免的，因此在實際系統(tǒng)中很少采用開環(huán)比值控制系統(tǒng)。 它的另一方 面的優(yōu)點是調(diào)整負荷比較方便，只需緩慢改變主動量控制回路的給定值。廣泛應用于電力、冶金、化工、石油、輕紡、制藥、造紙等工業(yè)部門的生產(chǎn)自動化控制。根據(jù) 調(diào)節(jié)器參數(shù)工程整定的相關(guān)內(nèi)容，應用臨界比例度法先通過對調(diào)節(jié)器參數(shù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)的使用，最終中北大學課程設(shè)計說明書 15 使控制系統(tǒng)的一些性能指標都相對較好。通過 MATLAB這一工具，學會了參數(shù)整定的相關(guān)方法，借助這種先進工具軟件輔助自己的工作學習，這對我們將來的工作效率的提高是大有裨益的。 另外，通過這次的課程設(shè)計，我對本專業(yè)的相關(guān)知識有了更深的認識，尤其是在實際生產(chǎn)的工程實踐中，如何設(shè)計控制系統(tǒng)這一過程有了更清晰的認識。 在 MATLAB 中的 Simulink 工具箱組件中進行系統(tǒng)的仿真 [9]，所搭建的系統(tǒng)模型如下圖 9所示。 中北大學課程設(shè)計說明書 13 調(diào)節(jié)閥 選擇 KVQJ 系列電動單座、套筒調(diào)節(jié)閥 。當擾動消除后，主、從動量都恢復到原設(shè)定值上，比值不變。 比值控制系統(tǒng)的屬于復雜控制系統(tǒng)，在比值控制系統(tǒng)中，具體又分為定比值控制系統(tǒng)與變比值控制系統(tǒng)。 冷流體流量 32 /G m h=7 。 由式（ 115）看出，過程通道的動態(tài)特性均可近似為帶有純滯后的二階慣性環(huán)種近似關(guān)系可以這樣理解，要從熱流體把熱量傳遞到冷流體，必須先由熱流體傳給間壁，然后再由間壁傳給冷流體，這樣就成為二階慣性環(huán)節(jié)。 為了能說明傳熱對象的動態(tài)特性的基本規(guī)律，也可近似應用一些經(jīng)驗公式來描述。先分析流體 1的熱量動態(tài)平衡問題。 圖 4 T10與 G2的靜態(tài)關(guān)系 【 3】 換熱器由于兩側(cè)都不發(fā)生相變化，一般均為分布參數(shù)對象。同樣對式（ 15）進行增量化，令 1 0iT??，可得 : 101 1 1 1 12211 12iTT G c G cK F G c? ?? ???????? （ 18） （ 18）式表明， 11ioTT??與 之間也為線性關(guān)系。靜態(tài)特性推導的兩個