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1、热互换器温度控制系统课程设计报告书热互换器温度控制系统一控制系统构成由换热器出口温度控制系统流程图 1 能够看出系统包含换热器、 热水炉、控制冷流体的多级离心泵，变频器、涡轮番量传感器、温度传感器等设施。图 1 换热器出口温度控制系统流程图控制过程特色： 换热器温度控制系统是由温度变送器、 调理器、履行器和被控对象（出口温度）构成闭合回路。被调参数（换热器出口温度）经查验元件测量并由温度变送器变换办理获取丈量信号 c，丈量值 c 与给定值 r 的差值 e 送入调理器，调理器对偏差信号 e 进行运算办理后输出控制作用 u。二、设计控制系统选用方案依据控制系统的复杂程度， 能够将其分为简单控制系统
2、和复杂控制系统。 此中在换热器上常用的复杂控制系统又包含串级控制系统和前馈控制系统。 对于控制系统的选用，应该依据详细的控制对象、控制要求，经济指标等诸多要素，选用适合的控制系统。 以下是经过对调热器过程控制系统的剖析， 确立适合的控制系统。 / 换热器的温度控制系统工艺流程图如图 2 所示，冷流体和热流体分别经过换热器的壳程和管程， 经过热传导， 进而使热流体的出口温度降低。 热流体加热炉加热到某温度， 经过循环泵流经换热器的管程， 出口温度稳固在设定值邻近。 冷流体经过多级离心泵流经换热器的壳程， 与热流体互换热后流回蓄电池， 循环使用。在换热器的冷热流体进口处均设置一个调理阀，能够调理冷
3、热流体的大小。在冷流体出口设置一个电功调理阀， 能够依据输入信号自动调理冷流体流量的大小。多级离心泵的转速由便频器来控制。换热器过程控制系统履行器的选择考虑到电动调理阀控制拥有传达滞后大，反响缓慢等弊端，根具离心泵模型获取经过控制离心泵转速调理流量拥有反响敏捷，滞后小等特色，而离心泵转速是经过变频器调理的，所以，本系统中采纳变频器作为履行器。图 2 换热器的温度控制系统工艺流程图惹起换热器出口温度变化的扰动要素有好多，简要归纳起来主要有：（ 1）热流体的流量和温度的扰动，热流体的流量主要遇到换热器进口阀门的开度和循环泵压头的影响。 热流体的温度主要遇到加热炉加热温度和管路散热的影响。（ 2 ）
4、冷流体的流量和温度的扰动。 冷流体的流量主要遇到离心泵的压头、 转速和阀门的开度等要素的影响。 冷流体的温度与大气温度和换热器回流水的流量等要素相关。（ 3）加热炉的启停机的影响。（ 4）室内温度与管路内气体变化和阀门开度的影响。第一考虑采纳单回路控制系统。方块图以下列图3 所示：图 3 单回路控制系统原理图从图 3 所示的控制系统中能够看出，从冷流体管路阀门或离心泵转速变化到热流体出口温度改变， 在这中间要接踵经过冷流体流量变化，换热器热互换速率变化，热流体出口温度变化等一系列过程，所以整个控制通道的容量滞后大、时间常数大、这就致使控制系统的控制作用不实时、最大偏差大、过分时间长、抗扰乱能力
5、差、 控制精度降低。 而工艺上对出口温度要求比较严格，一般希望波动范围不超出 +-（ 1%2%）。依据大批的工程实践经验和实验的结果证明，采纳图3 所示单回路控制系统是达不到要求的，一定追求其余控制方案。剖析各样影响热器出口温度的要素，除了热流体的流量和温度外，冷流体的流量、阀门的开度等要素和进入系统的地点， 第一影响冷流体的流量， 尔后经过换热器进而影响影响热流体的出口温度。 假如以冷流体流量为被控变量， 输送冷流体的离心泵转速为操控变量， 够成单回路控制系统， 则该控制系统的通道的容量滞后大大减少， 对来自离心泵的转速、 阀门开度变化等扰乱能实时战胜， 减少他们对热流体出口温度的影响。 可
6、是很明显，热流体的流量和温度的变化没有包含在内，同时系统也没有对热流体出口温度构成闭环控制， 所以，仍旧不可以保证出口温度稳固在设定值上，还需进行改造。为认识决上述滞后时间和控制要求之间的矛盾，保持热流体的出口温度稳定，能够依据管路冷流量的变化，先调理离心泵的转速， 而后再依据热流体出口温度与设定值之间的偏差， 依据适合的控制算法， 进一步伐节流体的流量， 以保持出口温度的稳固， 这样构成流体出口温度调理器和流体流量调理器串连起来的串级控制系统。其方块图以下列图4 所示：图 4 串级控制系统原理图依据图 4 能够看出来自冷流体流量方面的扰乱要素包含在副回路内， 所以能够大大减少这些扰动要素对于
7、热流体出口温度的影响。 对于热流体流量和温度方面的扰乱，采纳串级控制系统也能够获取改良，详细控制成效明显改良。综上所述，我们能够对串级控制系统方案的基本参数进行确立：主回路：热流体出口温度冷流体流量控制回路副回路：冷流体流量离心泵转速控制回路主变量：换热器出口温度副变量：冷流体流量主检测变送器：铂电阻温度传感器副检测变送器：涡轮番量传感器履行器：变频器三、仪表的选型以及参数确实定1. 温度的丈量选择装置式热电偶如图 5 所示图 5 装置式热电偶丈量范围及同意偏差范围热电偶类型代号分度号丈量范围基本偏差限镍铬康铜WRKE08000.75%t镍铬镍硅WRNK013000.75%t铂铑13- 铂WR
8、BR0- 16000.25%t铂铑 10铂WRPS016000.25%t铂铑 30铂WRRB018000.25%t铑 6注： t 为感温元件实测温度值（）热电偶时间常数热惰性级别时间常数（秒）热惰性级别时间常数（秒）90 1801030309010热电偶公称压力：一般是指在工作温度下保护管所能蒙受的静态外压而破碎。热电偶最小插入深度：应不小于其保护套管外径的 810 倍（特列产品例外）绝缘电阻：当四周空气温度为 1535，相对湿度 80时绝缘电阻5 兆欧（电压 100V）。拥有防溅式接线盒的热电偶，当相对温度为 93 3 时，绝缘电阻 0.5 兆欧（电压 100V）高温下的绝缘电阻：热电偶在高
9、温下，其热电极（包含双支式）与保护管以及双支热电极之间的绝缘电阻（按每米计）应大于下表规定的值。规定的长时间使用温度试验温度（）绝缘电阻值（）（）60060072000 800800250001000100050002 温度变送器选择通用型智能温度变送器如图6 所示，接线端子如图7 所图 6 通用型智能温度变送器图 7 接线端子性能简介输入单路或双路热电偶、 热电阻信号，变送输出隔绝的单路或双路线性的电流或电压信号，并提升输入、输出、电源之间的电气隔绝性能。技术特色本产品采纳了先进的数字化技术，具备了传统模拟仪表所不具备的多项先进性能，在对高、低频扰乱信号的克制方面均有着优秀表现，即便在大功率
10、变频控制系统中依旧能够靠谱应用，同时，数字化技术的应用完全战胜了传统温度变送器线性差的弊端， 内部采纳数字化调校、 无零点及满度电位器、 自动动向校准零点、温度飘移自动赔偿等诸多先进技术，并切合 IEC61000-4-4:1995 中所规定的第四类 ( 恶劣工业现场 ) 环境对产品的抗电磁扰乱要求, 这一系列技术的应用使产品的稳固性及靠谱性获取科学的保证。以上各项技术当先国际先进水平.合用性能够与单元组合仪表及 DCS、PLC等系统配套使用，在油田、石化、制造、电力、冶金等行业的重要工程中有着宽泛应用。技术参数系统传输正确度： 0.2%FS温度漂移： 0.0015%FS/ 冷端温度赔偿正确度：
11、 0.1% 丈量热电阻时同意的引线电阻： 50 工作温度：工业级标准 -10 +55电流输出同意外接的负载阻抗 :4-20mA 输出时 0500； 0-10mA输出时 01K 需要更大的负载能力请在订货时说明。电磁兼容 : 切合 IEC61000-4-4:1995 中所规定的第四类 ( 恶劣工业现场 ) 环境对产品的抗电磁扰乱要求 .输入 / 输出 / 电源 / 通信 / 双路间绝缘强度： 1500V.ac 储运环境温度： -40 +80相对湿度： 10-90 RH（40时）供电电源：沟通：AC 95 265V直流： DC12V32V（反接保护）输入功率： 0.9 （与型号相关，详见本手册附录中对于输入功率的计算方法）通信接口： RS232 或 RS485，MODBUS软件协议（选配）。外形尺寸：宽高深：22.5 100115mm净 重： 140g20g型 号说 明SK-WD-通用型温度变送器缺省为单回路输入回路D双回路（互相隔绝）14-20mA21-5V第一路输出30-10mA40-5V50-10V缺省为无第二输出14-20mA21-5V第二路输出
