過(guò)程控制課程設(shè)計(jì)---加熱爐溫度控制

《過(guò)程控制課程設(shè)計(jì)---加熱爐溫度控制》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。

1、過(guò)程控制儀表課程設(shè)計(jì)目錄1系統(tǒng)簡(jiǎn)介22設(shè)計(jì)方案及儀表選型32.1設(shè)計(jì)方案32.2儀表選型42.2.1調(diào)節(jié)器62.2.2執(zhí)行器82.2.3變送器92.2.4檢測(cè)元件113控制系統(tǒng)儀表配接圖及說(shuō)明123.1控制系統(tǒng)儀表配接圖123.2控制系統(tǒng)儀表配接說(shuō)明124儀表型號(hào)清單135參考文獻(xiàn)14附錄控制系統(tǒng)儀表配接圖15第14頁(yè)共14頁(yè)過(guò)程控制儀表課程設(shè)計(jì)1系統(tǒng)簡(jiǎn)介電加熱爐被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中。由于這類對(duì)象使用方便，可以通過(guò)調(diào)節(jié)輸出功率來(lái)控制溫度，進(jìn)而得到較好的控制性能，故在冶金、機(jī)械、化工等領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。在一些工業(yè)過(guò)程控制中,工業(yè)加熱爐是關(guān)鍵部件,爐溫控制精度及其工作穩(wěn)定

2、性已成為產(chǎn)品質(zhì)量的決定性因素。對(duì)于工業(yè)控制過(guò)程,PID調(diào)節(jié)器具有原理簡(jiǎn)單、使用方便、穩(wěn)定可靠、無(wú)靜差等優(yōu)點(diǎn),因此在控制理論和技術(shù)飛躍發(fā)展的今天,它在工業(yè)控制領(lǐng)域仍具有強(qiáng)大的生命力。在產(chǎn)品的工藝加工過(guò)程中，溫度有時(shí)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響很大，溫度檢測(cè)和控制是十分重要的，這就需要對(duì)加熱介質(zhì)的溫度進(jìn)行連續(xù)的測(cè)量和控制。在冶金工業(yè)中，加熱爐內(nèi)的溫度控制直接關(guān)系到所冶煉金屬的產(chǎn)品質(zhì)量的好壞，溫度控制不好，將給企業(yè)帶來(lái)不可彌補(bǔ)的損失。為此，可靠的溫度的監(jiān)控在工業(yè)中是十分必要的。加熱爐是石油化工、發(fā)電等工業(yè)過(guò)程必不可少的重要?jiǎng)恿υO(shè)備，它所產(chǎn)生的高壓蒸汽既可作為驅(qū)動(dòng)透平的動(dòng)力源，又可作為精餾、干燥、反應(yīng)、加

3、熱等過(guò)程的熱源。隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，作為動(dòng)力和熱源的過(guò)濾，也向著大容量、高參數(shù)、高效率的方向發(fā)展。加熱爐設(shè)備根據(jù)用途、燃料性質(zhì)、壓力高低等有多種類型和稱呼，工藝流程多種多樣，常用的加熱爐設(shè)備的蒸汽發(fā)生系統(tǒng)是由給水泵、給水控制閥、省煤器、汽包及循環(huán)管等組成。本加熱爐環(huán)節(jié)中，燃料與空氣按照一定比例送入加熱爐燃燒室燃燒，生成的熱量傳遞給物料。物料被加熱后，溫度達(dá)到生產(chǎn)要求后，進(jìn)入下一個(gè)工藝環(huán)節(jié)。加熱爐設(shè)備的控制任務(wù)是根據(jù)生產(chǎn)負(fù)荷的需要，供應(yīng)熱量，同時(shí)要使加熱爐在安全、經(jīng)濟(jì)的條件下運(yùn)行。按照這些控制要求，加熱爐設(shè)備將有主要的控制要求：加熱爐燃燒系統(tǒng)的控制方案要滿足燃燒所產(chǎn)生的熱量，適應(yīng)

4、物料負(fù)荷的需要，保證燃燒的經(jīng)濟(jì)型和加熱爐的安全運(yùn)行，使物料溫度與燃料流量相適應(yīng)，保持物料出口溫度在一定范圍內(nèi)。第14頁(yè)共14頁(yè)過(guò)程控制儀表課程設(shè)計(jì)2設(shè)計(jì)方案及儀表選型2.1設(shè)計(jì)方案本加熱爐溫度控制系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單，故采用數(shù)字PID算法作為系統(tǒng)的控制算法。采用PID調(diào)節(jié)器組成的PID自動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)爐溫。PID調(diào)節(jié)器的比例調(diào)節(jié),可產(chǎn)生強(qiáng)大的穩(wěn)定作用;積分調(diào)節(jié)可消除靜差;微分調(diào)節(jié)可加速過(guò)濾過(guò)程,克服因積分作用而引起的滯后?？刂葡到y(tǒng)通過(guò)溫度檢測(cè)元件不斷的讀取物料出口溫度，經(jīng)過(guò)溫度變送器轉(zhuǎn)換后接入調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器將給定溫度與測(cè)得的溫度進(jìn)行比較得出偏差值，然后經(jīng)PID算法給出輸出信號(hào)，執(zhí)行器接收調(diào)節(jié)器

5、發(fā)來(lái)的信號(hào)后，根據(jù)信號(hào)調(diào)節(jié)閥門開度，進(jìn)而控制燃料流量，改變物料出口溫度，實(shí)現(xiàn)對(duì)物料出口溫度的控制。本加熱爐溫度控制系統(tǒng)采用單回路控制方案，即可實(shí)現(xiàn)控制要求。在運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)物料出口溫度受干擾影響改變時(shí)，溫度檢測(cè)元件測(cè)得的模擬信號(hào)也會(huì)發(fā)生對(duì)應(yīng)的改變，該信號(hào)經(jīng)過(guò)變送器轉(zhuǎn)換后變成調(diào)節(jié)器可分析的數(shù)字信號(hào)，進(jìn)入調(diào)節(jié)器，將變動(dòng)后的信號(hào)再與給定相比較，得出對(duì)應(yīng)偏差信號(hào)，經(jīng)PID算法計(jì)算后輸出，通過(guò)執(zhí)行器調(diào)節(jié)燃料流量，不斷重復(fù)以上過(guò)程，直至物料出口溫度接近給定，處于允許范圍內(nèi)，且達(dá)到穩(wěn)定。由此消除干擾的影響，實(shí)現(xiàn)溫度的控制要求。加熱爐設(shè)備主要工藝流程圖如圖一所示。圖一加熱爐設(shè)備主要工藝流程圖根據(jù)控制要

6、求和控制方案設(shè)計(jì)的加熱爐溫控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖二所示,該系統(tǒng)主要由調(diào)節(jié)對(duì)象(加熱爐)、檢測(cè)元件(測(cè)溫儀表)、變送器、調(diào)節(jié)器和執(zhí)行器等5個(gè)部分組成,構(gòu)成單回路負(fù)反饋溫度控制系統(tǒng)。第14頁(yè)共14頁(yè)過(guò)程控制儀表課程設(shè)計(jì)其中顯示器是可選接次要器件，故用虛線表示；θ為物料出口溫度，Qg為燃料流量。箭頭方向?yàn)樾盘?hào)流動(dòng)方向，溫度信號(hào)由檢測(cè)元件進(jìn)入控制系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)一系列器件和運(yùn)算后，由執(zhí)行器改變?nèi)剂狭髁?，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)溫度控制。圖二加熱爐溫度控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖根據(jù)控制要求和結(jié)構(gòu)圖繪制得加熱爐溫度控制系統(tǒng)整體控制流程圖如下圖三所示：圖三加熱爐溫度控制系統(tǒng)整體控制流程圖其中，調(diào)節(jié)器采用數(shù)字PID算法，Qg為燃料流量，θ為

7、物料出口溫度，加熱爐作為控制對(duì)象。2.2儀表選型單回路控制系統(tǒng)選擇被控參數(shù)時(shí)要遵循以下原則：在條件許可的情況下，首先應(yīng)盡量選擇能直接反應(yīng)控制目的的參數(shù)為被控參數(shù)；其次要選擇與控制目的有某種單值對(duì)應(yīng)關(guān)系的間接單數(shù)作為被控參數(shù)；所選的被控參數(shù)必須有足夠的變化靈敏度。故在本系統(tǒng)中選擇物料的出口溫度θ作為被控參數(shù)。第14頁(yè)共14頁(yè)過(guò)程控制儀表課程設(shè)計(jì)工業(yè)過(guò)程的輸入變量有兩類：控制變量和擾動(dòng)變量。其中，干擾時(shí)客觀存在的，它是影響系統(tǒng)平穩(wěn)操作的因素，而操縱