【正文】 5 系統(tǒng)特色和優(yōu)勢 24 5 系統(tǒng)特色和優(yōu)勢 與其它兩種控制方案相比，分程控制更加符合這次設計的主導思想。 這里需要特別指出的是在采用（單回路可編程數(shù)字調節(jié)器 SLPC 的編程）將會大大提高控制的精度和效率。 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 3 控制方案設計 22 Q / % 100 50 0 P 入 /Mpa 圖 10 閥門特性 （ 2） 大小閥并聯(lián)時，大閥的泄漏量不可忽視，否則就不能充分發(fā)揮擴大可調范圍的作用。 ?? R 可見，可調比增加了一倍。在正常情況下，熱水閥全開仍不能滿足出口溫度要求時，調節(jié)器輸出信號同時使蒸汽閥 打開，以滿足出口溫度的要求。余熱得到最大限度的利用，而溫度給定值又達到了，因此它的利用將在很多方面得到改善。如果在分程控制系統(tǒng)中采用了兩臺分程閥。即所述的分程控制系統(tǒng)。此時此控制系統(tǒng)很難保證控制性能指標要求，此設計方案不適用。 此次控制的任務是保證外界熱水用戶負荷要求的前提下使出口物料的溫度 ? ℃等于溫度給定值 g? 。蒸汽在傳熱過程中起相變化，其傳熱機理是同時改變傳熱速率方程中的 T? 和傳熱面積 F 。 當熱水（工業(yè)冷卻水）帶入的熱量和冷流體溫度作階躍增加時，必將導致過程蓄熱量的變化，其熱量平衡方程為 acs QdtdQ ??? )()( 00000 aaccss cqcq ???? ????????? cas cqcqQ ?? 00 ???? （ 9） TC 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 3 控制方案設計 15 式中 dtdQ 為過程蓄熱量的變化率； sQ? 為熱水流量的增量； a?? 為熱流體出口溫度的增量； c?? 為冷物料進口溫度的增量?，F(xiàn)在就設計了直接利用冷卻水余熱的控制方案，控制冷卻水的流量對其加熱。 4. 執(zhí)行器 過程控制中，執(zhí)行器以氣動執(zhí)行器居多，電動執(zhí)行器的用量在增加，但總量較少。設置偏差 E 上升， P也上升。換熱中其他對被控變量 T具有影響作用的因素都看作為干擾， 干擾有時在方框圖上不標出。簡單控制系統(tǒng)的結構比較簡單，所需的自動化裝置數(shù)量少投資低操作維護也比較方便，而且在一般情況下，都能滿足控制質量的要求。操縱變量與干擾變量作用在對象上，都會引起被控變量變化的。如 ?Q 、蒸汽壓力 P 等，只是工藝上一般不允許這些變量去控制物料的出口溫度 2T （因為 ?Q 的波動意味著生產負荷的波動；蒸汽壓力的波動意味著該交換器的工況不穩(wěn)定，并會破壞溫度與成分的單值對應關系，這些是不允許的。原則上，是在諸多影響下被控變量的輸入中，選擇一個對被控變量影響顯著而可控性良好的輸入，作為操縱變量，而其他未被選中的所有輸入量則視為系統(tǒng)的干擾。如果被控變量選擇不當，不管組成什么形式的控制系統(tǒng)，也不管配上多么精密先進的工業(yè)自動化裝置，都不能達到預期的控制效果。目前，我國普遍存在能源利用率低，浪費嚴重等現(xiàn)象。多數(shù)情況下被控變量為溫度，控制變量可視為不同應用選擇熱量、載體流量等。由于傳熱過程變化緩慢，因此可以防止局部過熱，所以對一些過程后會引起化學變化的介質比較適用。傳熱面積改變過程的滯后將降低控制質量，有時需設法克服。在一般情況下，由于蒸汽冷凝所發(fā)出的熱量要比冷凝降溫時所發(fā)出的熱量大的多，所以為簡化起見，就不考慮冷凝降溫所發(fā)出的那部份熱量。 而當閥前蒸汽壓力有波動時，它會影響進入加熱器的蒸汽流量，此時需要對蒸汽總管的壓力進行控制；或者采用串級控制系統(tǒng)以出口溫度為主參數(shù)，以蒸汽流量（或壓力）為副參數(shù)。而載熱體流量的改變能有效地改變傳熱過程中的 mt? ,從而也就改變了傳熱量。 2G 1G 圖 2 換熱器傳熱情況 當換熱器兩側流體在換熱過程中均不起相變化時，采用控制載熱體（工業(yè)冷卻水）的流量。對于化學反應器來講，更需要嚴格控制一定的反應溫度，才能使化學反應達到預定的要求。因此，無論從工廠循環(huán)冷卻水所蘊含的巨大熱量可作為城市低溫熱能資源加以再利用；還是從保證工廠安全經濟運行，或是從降低冷卻水排放熱污染影響，進而一定程度削減工廠建設中關于取、排水工程問題難度而言，都應該把循環(huán)冷卻水熱能回收利用的研究提到考慮的日程上來。而未來 20 年經濟翻兩番和全面實現(xiàn)小康社會，能源和能源消費所帶來的問題同過去 20年相比將會更加突出、更加嚴峻。工廠長期運行，失散的熱量和水滴會對 局部小氣候產生影響。工廠冷卻水余熱綜合利用的方向正符合這一宏偉的 戰(zhàn)略目標。生產中許多物料要進行預熱或加熱，如在工藝生產中，工藝介質需加熱或預熱到給定值，若高于給定值物料會發(fā)生分解、自聚，低于給定值會發(fā)生凝結。 關鍵詞 余熱利用，自動控制， 分程控制， 設計 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） ABSTRACT II ABSTRACT In industrial production processes often require a certain temperature. Therefore, the application of the heat exchanger is more extensive. The production of many materials to be preheated or heated, as in the process of production, the process medium to be heated or preheated to a given value, if it is higher than a given value of the material will depose, selfpolymerization occurs below the setpoint condensation. Industrial production, will produce a large amount of cooling water (with a constant temperature of hot water), in order to cool this article on how to use the waste heat of the hot water (cooling water) through a heat exchanger for automatic control system of the heat exchange made in the design, aims to make full use of waste heat, when heated with hot water outlet temperature can not meet the requirements, the use of steam supplemental heating, this is the way to save energy and reduce energy consumption design. Also should be bined energysaving control in today39。如此 多 的廢熱排放必將造成能量的大量浪費，也使生態(tài)環(huán)境遭受熱污染。 利用工廠冷卻水余熱的意義 隨著人民生活水平的提高，城市生活及輕工業(yè)生產中對中、低溫熱能的消費越來越多，如：許多工業(yè)生產過程都需要 70～ 110℃ 范圍的熱能，目前這些熱能大都是通過電力或石 油、天然氣和煤炭等燃料的燃燒來獲攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 1 概述 2 得。將高技術含量的回收利用與一般性回收利用途徑結合起來。 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 1 概述 3 （工業(yè)冷卻水） 熱水 熱流體 蒸汽 降溫水 冷流體 圖 1 冷卻水余熱利用示意圖 從圖 1 可以看出，利用工業(yè)冷卻水的余熱在熱交換器中加熱冷流體的過程，它充分利用了冷卻水的余熱。 一般傳熱設備（兩側均無相變化） 傳熱設備一般以對流傳熱為主 ,最常見的傳熱設備有換熱器、蒸汽加熱器、在沸器等，其中以間壁式換熱器應用最為普遍。 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 2 熱交換工藝及控制要求 5 靜態(tài)特性的求得，可以作為控制方案設計時系統(tǒng)的靜態(tài)分析。所以此種方案實質上是通過改變平均溫差 mt? 來控制工藝介質出口溫度 4T 的。這種加熱器叫蒸汽加熱器，它是利用蒸汽冷凝有氣相變?yōu)橐合鄷r，放出大量的熱量，再通過加熱器的管壁來加熱工藝介質的。 從傳熱速率方程 mtKFQ ?? 來看，假如讓傳熱系數(shù)和傳熱平均溫差基本保攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 2 熱交換工藝及控制要求 7 持不變，那么改變傳熱面積也可以改變傳熱量，從而達到控制出口溫度的 目的。由于串級控制系統(tǒng)不但克服了進入副回路的干擾，也能進入主回路的干擾，因此能大大改善對象特 性，控制系統(tǒng)品質指標也提高。 傳熱設備的控制目標 在工業(yè)生產中，傳熱設備應用很廣，其傳熱目的有四種： （ 1）使工藝介質達到給定的溫度，以使化學反應或其它工藝過程能很好進行。在提高經濟效益方面，傳熱設備作為熱量傳送，熱量裝置具有重要的地位，這與傳熱設備的效果直 接相關，而熱能的回收利用也在工業(yè)生產中擔當重要的角色。 變量的選擇 變量的選擇十分重要，變量選 擇的好壞，直接關系的控制系統(tǒng)的優(yōu)劣。溫度 T 是整個控制對象的輸出信號，是可以獨立控制的。如圖 3 所示。因此將兩者分別作為操縱變量。這是對相互矛盾的變量，它們對被控變量的影響都與對象特性有密切的關系。簡單控制系統(tǒng)是最基本的，應用最廣泛的系統(tǒng)。它們的輸出信號都是電信號，可通過一只電／氣轉換器。但從控制系統(tǒng)功能分析角度看，這一部分又最簡單，就是把被控變量測量出來并轉換為調節(jié)器可以接受的信號。P 下降， Q也下降。這種情況就得引起我們的重視。 令 sdtd ? ，則式 1 15 可寫成 )()()1( 00 sQKsCsT ?? )()()1( sFKsCsT ff ?? 過程的輸出與輸入之比稱為過程的傳遞函數(shù)，一階過程控制通道的傳遞函數(shù)為 1)( )()( 0 0??? TKsQ sCsG p （ 16） 擾動通道的傳遞