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1、模模 块块 一一 电加热温度控制方案电加热温度控制方案 湖州职业技术学院机电工程分院湖州职业技术学院机电工程分院项目三项目三 电加热控制系统电加热控制系统集成与调试集成与调试1一、一、作业点评作业点评 ( ( ( (一一一一) ) ) )题目要求题目要求题目要求题目要求 加热炉温度控制系统如图加热炉温度控制系统如图加热炉温度控制系统如图加热炉温度控制系统如图1 1 1 1 所示，根据工艺要求，出现故所示，根据工艺要求，出现故所示，根据工艺要求，出现故所示，根据工艺要求，出现故障时炉子应当熄火。试说明调障时炉子应当熄火。试说明调障时炉子应当熄火。试说明调障时炉子应当熄火。试说明调节阀的气开、气关
2、型式，调节节阀的气开、气关型式，调节节阀的气开、气关型式，调节节阀的气开、气关型式，调节器的正反作用方式，并简述控器的正反作用方式，并简述控器的正反作用方式，并简述控器的正反作用方式，并简述控制系统的动作过程。制系统的动作过程。制系统的动作过程。制系统的动作过程。 从实际工艺要求可知：为了在控制阀气源断气时，炉温不继续升高，从实际工艺要求可知：为了在控制阀气源断气时，炉温不继续升高，从实际工艺要求可知：为了在控制阀气源断气时，炉温不继续升高，从实际工艺要求可知：为了在控制阀气源断气时，炉温不继续升高，以防烧坏炉子，应采用气开阀（断气时关闭），是以防烧坏炉子，应采用气开阀（断气时关闭），是以防烧
3、坏炉子，应采用气开阀（断气时关闭），是以防烧坏炉子，应采用气开阀（断气时关闭），是“正正正正”作用。炉温是随作用。炉温是随作用。炉温是随作用。炉温是随燃料的增多而升高的，所以炉子也是燃料的增多而升高的，所以炉子也是燃料的增多而升高的，所以炉子也是燃料的增多而升高的，所以炉子也是“正正正正”作用的。所以根据反馈控制原作用的。所以根据反馈控制原作用的。所以根据反馈控制原作用的。所以根据反馈控制原理，调节器必须为理，调节器必须为理，调节器必须为理，调节器必须为“反反反反”作用，才能当炉温升高时，使阀门关小，炉温下作用，才能当炉温升高时，使阀门关小，炉温下作用，才能当炉温升高时，使阀门关小，炉温下作用
4、，才能当炉温升高时，使阀门关小，炉温下降。降。降。降。 其工作过程如下：温度其工作过程如下：温度其工作过程如下：温度其工作过程如下：温度温度变送器输出温度变送器输出温度变送器输出温度变送器输出调节器输出调节器输出调节器输出调节器输出调节调节调节调节阀开度阀开度阀开度阀开度燃料输出燃料输出燃料输出燃料输出温度温度温度温度。图图图图1 1 1 1 加热炉控制系统图加热炉控制系统图加热炉控制系统图加热炉控制系统图2二、加热控制的意义二、加热控制的意义 从本次课开始我们将讨论温度从本次课开始我们将讨论温度从本次课开始我们将讨论温度从本次课开始我们将讨论温度控制问题。温度控制在工业生产中控制问题。温度控
5、制在工业生产中控制问题。温度控制在工业生产中控制问题。温度控制在工业生产中具有极广泛的应用，根据加热介质具有极广泛的应用，根据加热介质具有极广泛的应用，根据加热介质具有极广泛的应用，根据加热介质的不同，大致可分为二类：一是燃的不同，大致可分为二类：一是燃的不同，大致可分为二类：一是燃的不同，大致可分为二类：一是燃烧加热方式，另一种是电加热方式。烧加热方式，另一种是电加热方式。烧加热方式，另一种是电加热方式。烧加热方式，另一种是电加热方式。后者由于使用安全、效率较高、环后者由于使用安全、效率较高、环后者由于使用安全、效率较高、环后者由于使用安全、效率较高、环保节能、控制方便等优越性，越来保节能、
6、控制方便等优越性，越来保节能、控制方便等优越性，越来保节能、控制方便等优越性，越来越受到重视与应用。因此我们将以越受到重视与应用。因此我们将以越受到重视与应用。因此我们将以越受到重视与应用。因此我们将以电加热模拟锅炉恒温控制系统的集电加热模拟锅炉恒温控制系统的集电加热模拟锅炉恒温控制系统的集电加热模拟锅炉恒温控制系统的集成与调试技术，以使大家对温度控成与调试技术，以使大家对温度控成与调试技术，以使大家对温度控成与调试技术，以使大家对温度控制技术有一基本认识，并学会应用。制技术有一基本认识，并学会应用。制技术有一基本认识，并学会应用。制技术有一基本认识，并学会应用。3三、理论分析三、理论分析温度
7、温度位式控制方案位式控制方案 理想的双位控制特性图理想的双位控制特性图理想的双位控制特性图理想的双位控制特性图 当当e e00或或e e00时时 e e000时时 （一）（一）（一）（一）双位控制双位控制双位控制双位控制双位控制示例双位控制示例双位控制示例双位控制示例 4带中间区的双位控制规律带中间区的双位控制规律带中间区的双位控制规律带中间区的双位控制规律 带中间区的双位控制过程带中间区的双位控制过程带中间区的双位控制过程带中间区的双位控制过程 （二）具有中间区的双位控制（二）具有中间区的双位控制三、理论分析三、理论分析温度温度位式控制方案位式控制方案 5 双位控制的特点及应用双位控制的特点
8、及应用 双位控制器结构简单、成本较低、易于实现，因双位控制器结构简单、成本较低、易于实现，因此应用很普遍。常见的双位控制器有带电触点的压力此应用很普遍。常见的双位控制器有带电触点的压力表、带电触点的水银温度计、双金属片温度计、动圈表、带电触点的水银温度计、双金属片温度计、动圈式双位批示调节仪等。在工业生产中，如对控制质量式双位批示调节仪等。在工业生产中，如对控制质量要求不高，且允许进行位式控制时，可采用双位控制要求不高，且允许进行位式控制时，可采用双位控制器构成双位控制系统。如空气压缩机贮罐的压力控制，器构成双位控制系统。如空气压缩机贮罐的压力控制，恒温箱、电烘箱、管式加热炉的温度控制等就常采
9、用恒温箱、电烘箱、管式加热炉的温度控制等就常采用双位控制系统。双位控制系统。 三、理论分析三、理论分析温度温度位式控制方案位式控制方案 6（三）多位控制（三）多位控制（三）多位控制（三）多位控制三位控制器特性示意图三位控制器特性示意图三位控制器特性示意图三位控制器特性示意图 当被控变量在某一个当被控变量在某一个当被控变量在某一个当被控变量在某一个范围内时，执行器可以处范围内时，执行器可以处范围内时，执行器可以处范围内时，执行器可以处于某一中间位置，以使系于某一中间位置，以使系于某一中间位置，以使系于某一中间位置，以使系统中物料量或能量的不平统中物料量或能量的不平统中物料量或能量的不平统中物料量
10、或能量的不平衡状态得到缓和，这就构衡状态得到缓和，这就构衡状态得到缓和，这就构衡状态得到缓和，这就构成了三位式控制规律。成了三位式控制规律。成了三位式控制规律。成了三位式控制规律。 三位控制规律特点三位控制规律特点三位控制规律特点三位控制规律特点三、理论分析三、理论分析三、理论分析三、理论分析温度位式控制方案温度位式控制方案温度位式控制方案温度位式控制方案 7（三）三位控制器（三）三位控制器（三）三位控制器（三）三位控制器 在加热炉中，采用在加热炉中，采用在加热炉中，采用在加热炉中，采用XCTXCTXCTXCT型动圈式三位指示调节仪型动圈式三位指示调节仪型动圈式三位指示调节仪型动圈式三位指示调
11、节仪进行温度的三位控制。进行温度的三位控制。进行温度的三位控制。进行温度的三位控制。 8四、温度控制方案的改进四、温度控制方案的改进 基于可控硅电力控制器的温度控制系统可用下图表示，其基基于可控硅电力控制器的温度控制系统可用下图表示，其基基于可控硅电力控制器的温度控制系统可用下图表示，其基基于可控硅电力控制器的温度控制系统可用下图表示，其基本原理是：温度传感器检测水温，并以电信号方式传送给温度控本原理是：温度传感器检测水温，并以电信号方式传送给温度控本原理是：温度传感器检测水温，并以电信号方式传送给温度控本原理是：温度传感器检测水温，并以电信号方式传送给温度控制器，温度控制器则与给定值比较后得
12、到偏差制器，温度控制器则与给定值比较后得到偏差制器，温度控制器则与给定值比较后得到偏差制器，温度控制器则与给定值比较后得到偏差e e e e，经运算后得到控，经运算后得到控，经运算后得到控，经运算后得到控制值输出给可控硅电力控制器，并由它去控制串在主回路中的可制值输出给可控硅电力控制器，并由它去控制串在主回路中的可制值输出给可控硅电力控制器，并由它去控制串在主回路中的可制值输出给可控硅电力控制器，并由它去控制串在主回路中的可控硅（晶闸管）模组，改变主回路中电压的导通与关断，由此达控硅（晶闸管）模组，改变主回路中电压的导通与关断，由此达控硅（晶闸管）模组，改变主回路中电压的导通与关断，由此达控硅
13、（晶闸管）模组，改变主回路中电压的导通与关断，由此达到调节电功率的目的。到调节电功率的目的。到调节电功率的目的。到调节电功率的目的。 9可控硅的不同触发方式可控硅的不同触发方式 1 1 1 1、“调压型调压型调压型调压型”触发方式触发方式触发方式触发方式 “ “ “ “调压型调压型调压型调压型”触发方式，也称触发方式，也称触发方式，也称触发方式，也称为为为为“移相型移相型移相型移相型”触发方式，即在交触发方式，即在交触发方式，即在交触发方式，即在交流电的半个周期（正半周期或负流电的半个周期（正半周期或负流电的半个周期（正半周期或负流电的半个周期（正半周期或负半周期）内通过控制（移动）触半周期）
14、内通过控制（移动）触半周期）内通过控制（移动）触半周期）内通过控制（移动）触发脉冲的相位，来调整发脉冲的相位，来调整发脉冲的相位，来调整发脉冲的相位，来调整“导通时导通时导通时导通时间间间间”（又称导通角）和关断时间（又称导通角）和关断时间（又称导通角）和关断时间（又称导通角）和关断时间（又称控制角）的比例来达到改（又称控制角）的比例来达到改（又称控制角）的比例来达到改（又称控制角）的比例来达到改变输出电压平均值的目的，输出变输出电压平均值的目的，输出变输出电压平均值的目的，输出变输出电压平均值的目的，输出的连续性比较好，被控参数比较的连续性比较好，被控参数比较的连续性比较好，被控参数比较的连
15、续性比较好，被控参数比较稳定稳定稳定稳定 “调压型调压型调压型调压型”触发方式的工作波形触发方式的工作波形触发方式的工作波形触发方式的工作波形 10可控硅的不同触发方式可控硅的不同触发方式 2 2 2 2、“定周期过零调功型定周期过零调功型定周期过零调功型定周期过零调功型”触发方式触发方式触发方式触发方式 在一个较长的固定周期内通过触发电路控制导通周波的在一个较长的固定周期内通过触发电路控制导通周波的在一个较长的固定周期内通过触发电路控制导通周波的在一个较长的固定周期内通过触发电路控制导通周波的个数和关断周波个数的比值（又称为占空比或时间比例）来个数和关断周波个数的比值（又称为占空比或时间比例
16、）来个数和关断周波个数的比值（又称为占空比或时间比例）来个数和关断周波个数的比值（又称为占空比或时间比例）来控制负载功率的平均值。控制负载功率的平均值。控制负载功率的平均值。控制负载功率的平均值。 “定周期过零调功型定周期过零调功型定周期过零调功型定周期过零调功型”触发方式的工作波形触发方式的工作波形触发方式的工作波形触发方式的工作波形 113 3 3 3、“变周期过零调功型变周期过零调功型变周期过零调功型变周期过零调功型”触发方式触发方式触发方式触发方式可控硅的不同触发方式可控硅的不同触发方式 “ “ “ “变周期过零调功型变周期过零调功型变周期过零调功型变周期过零调功型”触发方式是从触发方
17、式是从触发方式是从触发方式是从“定周期过零调定周期过零调定周期过零调定周期过零调功型功型功型功型”触发方式演变而来的。即在满足触发方式演变而来的。即在满足触发方式演变而来的。即在满足触发方式演变而来的。即在满足“过零触发过零触发过零触发过零触发”和和和和“输输输输入信号和占空比的关系入信号和占空比的关系入信号和占空比的关系入信号和占空比的关系”两个前提条件下，尽可能缩短控制两个前提条件下，尽可能缩短控制两个前提条件下，尽可能缩短控制两个前提条件下，尽可能缩短控制周期，从而减小测量仪表的抖动，并提高控温的精度周期，从而减小测量仪表的抖动，并提高控温的精度周期，从而减小测量仪表的抖动，并提高控温的
18、精度周期，从而减小测量仪表的抖动，并提高控温的精度 “变周期过零调功型变周期过零调功型变周期过零调功型变周期过零调功型”触发方式的工作波形触发方式的工作波形触发方式的工作波形触发方式的工作波形 124 4 4 4、三种控制模式的性能对比、三种控制模式的性能对比、三种控制模式的性能对比、三种控制模式的性能对比 可控硅三种控制模式的工作波形可控硅三种控制模式的工作波形可控硅三种控制模式的工作波形可控硅三种控制模式的工作波形 三种控制模式各有优缺点，三种控制模式各有优缺点，三种控制模式各有优缺点，三种控制模式各有优缺点，变周期过零调功方式，对变周期过零调功方式，对变周期过零调功方式，对变周期过零调功
19、方式，对电网无干扰，能提高电网功率因数，节能效果明显，所以电网无干扰，能提高电网功率因数，节能效果明显，所以电网无干扰，能提高电网功率因数，节能效果明显，所以电网无干扰，能提高电网功率因数，节能效果明显，所以越来越被广泛采用。越来越被广泛采用。越来越被广泛采用。越来越被广泛采用。 134 4 4 4、三种控制模式的性能对比、三种控制模式的性能对比、三种控制模式的性能对比、三种控制模式的性能对比 14五、小结，学生课后自学布置五、小结，学生课后自学布置 1 1 1 1、小结、小结、小结、小结 通过本次课学习，在能力应达到：通过本次课学习，在能力应达到：通过本次课学习，在能力应达到：通过本次课学习
20、，在能力应达到： 1 1 1 1）熟悉位式控制规律与性能特点，能根据工艺特点与熟悉位式控制规律与性能特点，能根据工艺特点与熟悉位式控制规律与性能特点，能根据工艺特点与熟悉位式控制规律与性能特点，能根据工艺特点与要求，用双位式和三位式控制器组成合理的温度控制系统。要求，用双位式和三位式控制器组成合理的温度控制系统。要求，用双位式和三位式控制器组成合理的温度控制系统。要求，用双位式和三位式控制器组成合理的温度控制系统。 2 2 2 2）明确可控硅电力控制器的工作原理与性能特点，能明确可控硅电力控制器的工作原理与性能特点，能明确可控硅电力控制器的工作原理与性能特点，能明确可控硅电力控制器的工作原理与
21、性能特点，能根据工艺特点与要求，用可控硅电力控制器等自动化仪表组根据工艺特点与要求，用可控硅电力控制器等自动化仪表组根据工艺特点与要求，用可控硅电力控制器等自动化仪表组根据工艺特点与要求，用可控硅电力控制器等自动化仪表组成合理地温度定值控制系统。成合理地温度定值控制系统。成合理地温度定值控制系统。成合理地温度定值控制系统。 2 2 2 2、作业布置、作业布置、作业布置、作业布置 （1 1 1 1）请请请请简简简简单单单单说说说说明明明明电电电电接接接接点点点点水水水水银银银银温温温温度度度度计计计计、双双双双金金金金属属属属温温温温度度度度计计计计的的的的结结结结构原理及测量方法？构原理及测量方法？构原理及测量方法？构原理及测量方法？ （2 2 2 2）请请请请查查查查询询询询二二二二个个个个不不不不同同同同生生生生产产产产厂厂厂厂家家家家的的的的可可可可控控控控硅硅硅硅电电电电力力力力控控控控制制制制器器器器产产产产品品品品，并简单说明其使用方法。并简单说明其使用方法。并简单说明其使用方法。并简单说明其使用方法。15
