【正文】 周 老師對工作的敬業(yè)精神和忘我熱情，深深地感動著 我，并將激勵我今后在工作上不斷進取，以優(yōu)異的成績回報老師的培養(yǎng)。 這也正應合了國際、國內(nèi)在工業(yè)生產(chǎn)中所提倡的環(huán)保、節(jié)約能源的思想。攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 結(jié)束語 25 結(jié)束語 污水處理資源化的三大支柱之一便是污水熱能回收利用，這是環(huán)境保護及資源循環(huán)利用先導者們面對世界生態(tài)環(huán)境日趨惡劣、可用資源日漸匱乏的嚴酷現(xiàn)實所提出的戰(zhàn)略。充分利用熱水（工業(yè)冷卻水）的余熱，沒有讓這 部分熱量再次流失，完成了能量的回收利用。因此需簡單介紹一下，畢竟它是自動化不斷發(fā)展過程中，又一科技產(chǎn)品。當大閥的泄漏量較大時，系統(tǒng)的最小流通能力就不再是小閥的最小流通能力了。如果 A 閥的 maxQ 較小， B 閥的 maxQ 較大，則可調(diào)比增加的更多?？梢姴捎梅殖炭刂?，可節(jié)省能源，降低能耗。 這種充分利用熱水余熱的溫度分程控制的設計，把冷卻水的余熱利用發(fā) 揮到了極限。在圖 9 中分別 為控制閥 A 和控制閥 B, 將執(zhí)行器的輸入信號 ～ 分成兩段，要求 A 閥在 ～ 信號范圍內(nèi)作全行程動作（即由全關(guān)到全開或由全開到全關(guān)）； B閥在 ～ 信號范圍內(nèi)作全行程動作。 分程控制的應用 在反饋控制系統(tǒng)中，通常是一臺控制器的輸出只控制一臺控制閥。 由于蒸汽的溫度較高，可能會使出口物料的溫度高于給定值。如果在實際的過程中引進進入加熱器的蒸汽流量 D變化的原因除了調(diào)節(jié)閥開度 ? 變化使蒸汽流量 1D 變化外還有變化頻繁且幅度較大的擾動 iD 。當加熱器的傳熱面沒有富裕時，以改變 T? 為主；而傳熱面有富裕時，以改變傳熱面 F 為主。 若過程總的熱容量 C 表示，則過程的蓄熱量 Q為 )( 0 aaa CCQ ??? ???? 于是 dtdC a?? + csa cqQcq ?? ????? 00 將上式兩邊除以 0cq ，得 csaa QcqdtdcqC ??? ??????? 00 1 （ 10） 令 Rcq ?01 ， TRC? ， 則有 csaa QRdtdT ??? ??????? （ 11） 若 0??c? ，則得過程控制通道的動態(tài)方程 saa QRdtdT ????? ?? （ 12） 若 0?? sQ ，則得過程擾動通道的動態(tài)方程 caadtdT ??? ????? （ 13） 上式中， T 為傳熱過程控制通道或擾動通道的時間常數(shù)； R 為傳熱過程控制通道的放大系數(shù)。如圖 6 所示。氣動執(zhí)行器接受調(diào)節(jié)器發(fā)出的控制信號，使閥門處于一個相應的開度，調(diào)節(jié)變量也就有一個相應的流量作用于被控對象上，執(zhí)行器還可以根據(jù)控制系統(tǒng)的要求改變特性和作用方向。 E 下降， P 也下降。 2. 調(diào)節(jié)器 實際的調(diào)節(jié)器包括方框圖中的比較部分和調(diào)節(jié)器方塊兩部分，即用虛線框起來的部分。因此，這種 控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)過程中得到了廣泛的應用。圖 4 是其示意圖。因此，將這些影響因素也看成是不可控的因素）。 從本次設計工藝分析可知，影響冷流體溫度 2T 的主要因素有：進料的流量（ ?Q ），進料熱流體溫度（ 1T ），蒸汽壓力的變 化（ P），加熱器內(nèi)部傳熱系數(shù)（ K）或 環(huán)境溫度的變化（ 1T ），蒸汽流量（ 蒸Q ），熱水流量（ 熱Q ）等等。 在熱水蒸汽共同供熱的熱 交換器的控制系統(tǒng)中，就是要使冷流體口溫度達到給定值。尤其在北方冬季取暖期，由于控制系統(tǒng)落后，空房取暖現(xiàn)象十分嚴重，造成大量不必要的浪費。而對于具有介質(zhì)相態(tài)變化，加熱器來講，介質(zhì)在工藝流程中伴隨相態(tài)。另外，蒸汽冷凝后變成凝液，它的體積比蒸汽體積小很多，那么控制系統(tǒng)中的閥門尺寸可以小一點。比較有效的方法就是采用串級控制方案，可以用溫度與凝液的液位組成串級控制。當僅考慮蒸汽冷凝所發(fā)出的熱量時，工藝介質(zhì)吸收的熱量應該等于蒸汽冷凝時放出的熱量，因此，我們就能寫出下列熱量平衡方程式： ?23411 )( GTTCGQ ??? （ 6） 式中， Q— 單位時間傳遞的熱量； 1G — 被加熱介質(zhì)流量； 2G — 蒸汽流量； 1C — 被加熱介質(zhì)比熱容； 43,TT — 分別為被加熱介質(zhì)的入口、出口溫度； ? — 蒸汽的汽化潛熱。一般來說，設壓力定值控制比較方便，但對于除壓力波動以外的干擾就 不能克服了，而采用溫度與流量（或壓力）的串級控制，它對于副環(huán)內(nèi)的其余干擾，或者閥門特性不夠完善的情況，也能有所克服，這就是串級控制系統(tǒng)的好處。所以采用這個方案能滿足要求。 靜態(tài)特性主要是輸入變量 1T 、 1G 、 3T 、 2G 之間的函數(shù)關(guān)系 f 。因此，傳熱過程是工業(yè)生產(chǎn)過程中極其重要的組成部分，對傳熱設備的控制也就顯得十分重要。 如圖為熱水（工業(yè)冷卻水）余熱在熱交換器中的應用。 在當今全 球規(guī)模的環(huán)境問題日趨嚴重的情勢下，以往那種 “ 大量生產(chǎn)、大量流通、大量浪費、大量廢棄 ” 的生產(chǎn)模式己經(jīng)越來越不被人們所接受。 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。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。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。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。 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。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，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。圖 1 所示。而熱交換器在工業(yè)生產(chǎn)中是十分重要的傳 熱設備。 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 。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。 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。 傳熱方程式仍為： mtKFQ ?? （ 7） 式中， K 、 F 、 mt? 的意義同式（ 3）。也可以用溫度與蒸汽流量組成串級控制。 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。改變其控制具有一定選擇性，應區(qū)別情況對待。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。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。這些因素都會影響被控變量（ 2T ）的變化。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。 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 。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。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。 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。設置為 P 上升， Q也上升。 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。 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)。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。如：加熱蒸汽壓力變動大且頻繁。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。然而分程控制系統(tǒng)則不然。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。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。 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。 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。 （ 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。 數(shù)字調(diào)節(jié)器 SLPC 的編程。更重要的是前面兩種控制方案不能很好的控制流體的出口溫度，然而分程控制能夠及時、準確的使出口溫度達到給定值。污水熱能回用尚且如此，工廠循環(huán)冷卻水所含巨大余熱量的回 收利用，在能源節(jié)約及環(huán)境保護上的深深寓意應不辨自明。這是一種積極的自動化控制設計，它蘊藏著巨大效益。在完成畢業(yè)設計這段時間里，老師對我真誠的關(guān)懷和幫助，這段美好時光，我將永銘于心。在初稿完成后，經(jīng)過老師的檢查，老師給了我很多建議和指導。這種設計是 低成本、高產(chǎn)出的效益型工廠循環(huán)水余熱回收利用系統(tǒng)，把巨額數(shù)量能源的回用，本身就是資源財富 。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 。攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文）