換熱器出口溫度比值控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書(參考版)
2025-05-20 12:24本頁面
【正文】 最后，要衷心的感謝高強(qiáng)老師和陸輝山老師的悉心指導(dǎo)和教誨。重新溫習(xí)《過程裝備控制儀表與應(yīng)用》這門課，對(duì)其中的部分內(nèi)容有了新的認(rèn)識(shí)，并在實(shí)際中得到應(yīng)用。這對(duì)于有些要求精度高的場合是不太合適的，因?yàn)樨?fù)荷波動(dòng)會(huì)給控制過程帶來一定的影響，這是單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)所無法克服的一個(gè)弱點(diǎn)?？刂凭容^好，實(shí)施起來也比較方便。圖10 系統(tǒng)仿真模型應(yīng)用臨界比值度法，調(diào)成等幅振蕩時(shí)采用經(jīng)驗(yàn)法，先設(shè)定P=4 I=D=0 圖11 P=4 圖12 P=5 圖13 P= 時(shí) 等幅振蕩 圖14 系統(tǒng)流量特性隨時(shí)間的相應(yīng)特性曲線圖15 系統(tǒng)溫度響應(yīng)特性曲線從仿真結(jié)果看，當(dāng)閉環(huán)內(nèi)部遇到階躍干擾時(shí)，可以較好的保持穩(wěn)定，對(duì)于流量隨時(shí)間的相應(yīng)特性曲線如圖13所示，系統(tǒng)溫度響應(yīng)特性曲線如圖14所示，在仿真結(jié)果中可以看到，系統(tǒng)在受到階躍干擾時(shí)，流量能很快的保持穩(wěn)定，此時(shí)，參數(shù)整定的結(jié)果為：五．課程設(shè)計(jì)總結(jié)本設(shè)計(jì)方案由于采用的是單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)，其優(yōu)缺點(diǎn)在相應(yīng)設(shè)計(jì)過程中已有所介紹。由于是采用比值對(duì)流量進(jìn)行控制，所以選擇控制器的調(diào)節(jié)規(guī)律為PID調(diào)節(jié)。對(duì)于調(diào)節(jié)閥控制流量對(duì)象，控制通道的動(dòng)態(tài)特性為： （42） （43）這里假設(shè)， 對(duì)于換熱器的結(jié)構(gòu)及一般熱力學(xué)關(guān)系，流量控制通道的傳遞函數(shù)近似為 （44）在本設(shè)計(jì)中討論的列管式換熱器中，假定, ,。配用不同的執(zhí)行機(jī)構(gòu)可分為普通型和電子型兩種。本系列產(chǎn)品公稱通徑由20至200mm，、使用溫度范圍由40℃~450℃，接受信號(hào)為0~~。[8]圖8 調(diào)節(jié)閥KVQJ系列電動(dòng)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(hào)，改變被調(diào)介質(zhì)流量，使被控工藝參數(shù)保持在給定值。變送器：兩線制4 ~ 20mADC電流信號(hào) 選擇SK－808/900系列智能PID調(diào)節(jié)儀[8]圖7 SK－808/900系列智能PID調(diào)節(jié)儀智能PID調(diào)節(jié)儀與各類傳感器、變送器配合使用，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、壓力、液位、容量、力等物理量的測量，并配合各種執(zhí)行器對(duì)電加熱設(shè)備和電磁、電力、氣動(dòng)閥門進(jìn)行PID調(diào)節(jié)和控制、報(bào)警控制、數(shù)據(jù)采集等。Cd 輸出信號(hào)1:10；1:15 阻力損失系數(shù)% 量程比 －40～+250℃ 環(huán)境條件；被測介質(zhì)溫度（℃）1Cr18Ni 9Ti 公稱壓力（Mpa）250～1500 儀表材質(zhì)[8]技術(shù)參數(shù) ：表1 流量計(jì)技術(shù)參數(shù)公稱通經(jīng)（mm）單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)方框圖為【4】：擾動(dòng)輸出被控對(duì)象調(diào)節(jié)閥溫度控制器FC比值器 —— 溫度檢測變送器溫度檢測變送器圖5 單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)方框圖圖中， FC為流量控制器，GV為調(diào)節(jié)閥傳遞函數(shù)， Gp1為流量對(duì)象傳遞函數(shù)， 為流量檢測變換傳遞函數(shù)，Gd1為主回路干擾傳遞函數(shù)。 它的另一方面的優(yōu)點(diǎn)是調(diào)整負(fù)荷比較方便，只需緩慢改變主動(dòng)量控制回路的給定值。當(dāng)擾動(dòng)消除后，主、從動(dòng)量都恢復(fù)到原設(shè)定值上，比值不變。但由于主流量可變，所以進(jìn)入系統(tǒng)的總流量是不固定的。其特點(diǎn)是：從動(dòng)量是一個(gè)閉環(huán)隨動(dòng)控制，主動(dòng)量是開環(huán)的，結(jié)構(gòu)比較簡單。實(shí)際生產(chǎn)過程中的從動(dòng)量變化是不可避免的，因此在實(shí)際系統(tǒng)中很少采用開環(huán)比值控制系統(tǒng)。比值控制系統(tǒng)的屬于復(fù)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)。由熱平衡公式（11）可知，當(dāng)冷熱流體的流量成一定的比值關(guān)系時(shí)便可以保證按照兩流體出口溫度的變化量成一定比值關(guān)系，同時(shí)假定冷熱流體入口處溫度、 都保持恒定，則此時(shí)，冷熱流體的溫度、便同時(shí)可以保持恒定。根據(jù)式經(jīng)驗(yàn)公式（115）可求得換熱器動(dòng)態(tài)特性的基本規(guī)律，由式（19）求出增益K為:故換熱器溫度控制的數(shù)學(xué)模型為: （118），換熱器出口溫度控制系統(tǒng)是慣性和時(shí)間滯后均較大的系統(tǒng)。熱流體流量。假設(shè)熱流體溫度由80℃降低到40℃，則根據(jù)以下數(shù)據(jù):水的比熱，40℃。在熱器出口溫度控制系統(tǒng)中，熱流體流量不發(fā)生變化，冷流體和熱流體表示冷水和熱水。此外，還考慮了由于停留時(shí)間所引起的純滯后。如用傳遞函數(shù)來描述，可為: （115） 式中:K—各通道的靜態(tài)放大倍數(shù)； （116） （117） —分別為熱流體和冷流體的儲(chǔ)存量和流量?！绽惯\(yùn)算子符號(hào)。如用傳遞函數(shù)來描述，可為:
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