換熱器溫度控制系統(tǒng)-文庫(kù)吧資料
2025-07-13 14:01本頁(yè)面
【正文】 適應(yīng)不同的過(guò)程特性。比例積分(PI)控制規(guī)律的微分方程數(shù)學(xué)模型為： 比例微分(PD)控制規(guī)律，由于引入微分，具有超前作用，對(duì)于被控過(guò)程具有較大容量時(shí)延的場(chǎng)合，會(huì)大大改善系統(tǒng)的控制質(zhì)量。但是當(dāng)過(guò)程控制通道的純時(shí)延和容量時(shí)延都較大時(shí)，由于積分作用容易引起較大的超調(diào)，可能出現(xiàn)持續(xù)振蕩，所以要盡可能避免用比例積分控制規(guī)律，不然會(huì)降低控制質(zhì)量。對(duì)于過(guò)程控制通道容量較大，純時(shí)延較小，負(fù)荷變化不大，工藝要求又不太高的場(chǎng)合，可選用比例控制作用。比例控制規(guī)律(P)是一種最基本的控制規(guī)律，其適用范圍很廣。 調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律的選擇調(diào)節(jié)器的作用是對(duì)來(lái)自變送器的測(cè)量信號(hào)與給定值比較所產(chǎn)生的偏差e(t)進(jìn)行比例(P)、比例積分(PI)、比例微分(PD)或比例積分微分(PID)運(yùn)算，并輸出信號(hào)到執(zhí)行器。傳熱過(guò)程中的傳熱速率為：式中，K為傳熱系數(shù)；F為傳熱面積；為兩流體間的平均溫差。 圖3 換熱器的溫度控制系統(tǒng)工藝流程圖為了處理方便，不考慮傳熱過(guò)程中的熱損失，根據(jù)能量守恒定律，熱流體失去的熱量應(yīng)該等于冷流體吸收的熱量，熱量平衡方程為：式中，q為傳熱速率（單位時(shí)間內(nèi)傳遞的熱量）；G為質(zhì)量流量；c為比熱容；T為溫度。冷物料是工藝所需要的，不能選用冷物料作為被控變量，而若選載熱體溫度作為操縱變量，改變其溫度還需改變其他工藝過(guò)程如鍋爐的溫度，考慮工藝合理性，我選擇對(duì)熱流體流量進(jìn)行控制，保證出口溫度的穩(wěn)定。 被控變量的選擇影響一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程正常操作的因素很多,應(yīng)為獨(dú)立變量,人們最關(guān)心的是對(duì)換熱器中介質(zhì)即冷流體的溫度和壓力的自動(dòng)控制與調(diào)節(jié),而在這兩項(xiàng)當(dāng)中,、產(chǎn)量、效率及安全性,即本系統(tǒng)把換熱器出口水溫作為被控參數(shù). 操縱變量的選擇 在控制系統(tǒng)中，用來(lái)克服干擾對(duì)被控變量的影響，實(shí)現(xiàn)控制作用的變量就是操縱變量。換熱器換熱的目的是保證工藝介質(zhì)加熱(或冷卻)到一定溫度。、被控對(duì)象特性研究換熱器是傳熱設(shè)備中較為簡(jiǎn)單的一種，也是最常見(jiàn)的一種。 圖 單回路控制系統(tǒng)方框圖其中，被控變量：被加熱物料的出口溫度； 操縱變量：載熱體的流量。 工藝流程圖和系統(tǒng)方框圖單回路控制系統(tǒng)又稱(chēng)為簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)，是有一個(gè)被控對(duì)象、一個(gè)檢測(cè)元件及變送器、一個(gè)調(diào)節(jié)器和一個(gè)控制器所構(gòu)成的閉合系統(tǒng)。而在某些場(chǎng)合，當(dāng)被加熱工藝介質(zhì)的出口溫度較低，采用低壓蒸汽作載熱體，傳熱面積裕量又較大時(shí)，為了保證溫度控制平穩(wěn)及冷凝液排除暢通，往往以冷凝器流量作為操縱變量，調(diào)節(jié)傳熱面積，以保持出口溫度恒定。該方案是一部分工藝介質(zhì)經(jīng)換熱,另一部分走旁路。這種方案滯后較大，只有在某些必要的場(chǎng)合才采用。這種控制方案滯后較小反應(yīng)迅速，應(yīng)用比較廣泛。調(diào)節(jié)載熱體流量大小，其實(shí)只是改變傳熱速率方程中的傳熱系數(shù)K和平均溫差△Tm，對(duì)于載熱體在加熱過(guò)程中不發(fā)生相變的情況，主要是改變傳熱速率方程的熱系數(shù)K；而對(duì)于載熱體在傳熱過(guò)程中發(fā)生相變的情況，主要是改變傳熱方程中的△Tm。在換熱器的冷熱流體進(jìn)口處均設(shè)置一個(gè)調(diào)節(jié)閥，可以調(diào)節(jié)冷熱流體的大小。熱流體加熱爐加熱到某溫度，通過(guò)循環(huán)泵流經(jīng)換熱器的管程，出口溫度穩(wěn)定在設(shè)定值附近。對(duì)于不同的工藝要求，被控變量也可以是流量、壓力、液位等。由于換熱目的的不同，其被控變量也不完全一樣。
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