2022年换热器温控制系统课程设计.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 换热器温度掌握系统一掌握系统组成由换热器出口温度掌握系统流程图1 可以看出系统包括换热器、热水炉、掌握冷流体的多级离心泵,变频器、涡轮番量传感器、温度传感器等设备；图 1 换热器出口温度掌握系统流程图掌握过程特点：换热器温度掌握系统是由温度变送器、调剂器、执行器和被控对象（出口温度）组成闭合回路；被调参数（换热器出口温度）经检验元件测量并由温度变送器转换处理获得测量信号c,测量值 c 与给定值 r 的差值 e送入调剂器,调剂器对偏差信号e 进行运算处理后输出掌握作用u；二、设计掌握系统选取方案 依据掌握系统的复杂程度,可以将其分为简洁掌握系统和

2、复杂掌握系统；其中 在换热器上常用的复杂掌握系统又包括串级掌握系统和前馈掌握系统；对于控 制系统的选取,应当依据详细的掌握对象、掌握要求,经济指标等诸多因素,选用合适的掌握系统；以下是通过对换热器过程掌握系统的分析,确定合适的 掌握系统；名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 换热器的温度掌握系统工艺流程图如图2 所示,冷流体和热流体分别通过换热器的壳程和管程,通过热传导,从而使热流体的出口温度降低；热流体加 热炉加热到某温度,通过循环泵流经换热器的管程,出口温度稳固在设定值附 近；冷流体通过多级离心泵流经换热器的壳程,

3、与热流体交换热后流回蓄电 池,循环使用；在换热器的冷热流体进口处均设置一个调剂阀,可以调剂冷热 流体的大小；在冷流体出口设置一个电功调剂阀,可以依据输入信号自动调剂 冷流体流量的大小；多级离心泵的转速由便频器来掌握；换热器过程掌握系统执行器的挑选考虑到电动调剂阀掌握具有传递滞后大,反应迟缓等缺点,根具离心泵模型得到通过掌握离心泵转速调剂流量具有反应 灵敏,滞后小等特点,而离心泵转速是通过变频器调剂的,因此,本系统中采 用变频器作为执行器；图 2 换热器的温度掌握系统工艺流程图引起换热器出口温度变化的扰动因素有许多,简要概括起来主要有：（1）热流体的流量和温度的扰动,热流体的流量主要受到换热器入

4、口阀门的开 度和循环泵压头的影响；热流体的温度主要受到加热炉加热温度和管路散热的 影响；（2）冷流体的流量和温度的扰动；冷流体的流量主要受到离心泵的压头、转速名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 和阀门的开度等因素的影响；冷流体的温度与大气温度和换热器回流水的流量 等因素有关；（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掌握系统；方块图如下图 3 所示：图 3 单回路掌握系统原理图从图 3 所示的掌握系统中可以看出,从冷流体管路阀门或离心泵转速变化 到热流体出口温度转变

5、,在这中间要相继通过冷流体流量变化,换热器热交换 速率变化,热流体出口温度变化等一系列过程,因此整个掌握通道的容量滞后 大、时间常数大、这就导致掌握系统的掌握作用不准时、最大偏差大、过度时 间长、抗干扰才能差、掌握精度降低；而工艺上对出口温度要求比较严格,一般期望波动范畴不超过+-（1%2%）；依据大量的工程实践体会和试验的结果证明,采纳图 3 所示单回路掌握系统是达不到要求的,必需寻求其他掌握方 案；分析各种影响热器出口温度的因素,除了热流体的流量和温度外,冷流体的流 量、阀门的开度等因素和进入系统的位置,第一影响冷流体的流量,而后经过 换热器从而影响影响热流体的出口温度；假如以冷流体流量为

6、被控变量,输送 冷流体的离心泵转速为操纵变量,够成单回路掌握系统,就该掌握系统的通道 的容量滞后大大削减,对来自离心泵的转速、阀门开度变化等干扰能准时克 服,削减他们对热流体出口温度的影响；但是很明显,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掌握,因此,名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 仍旧不能保证出口温度稳固在设定值上,仍需进行改造；为明白决上述滞后时间和掌握要求之间的冲突,保持热流体的出口温度稳固,可以依据管路冷流量的变化,先调剂离心泵的转速,然后再依据热流体出口温 度与设

7、定值之间的偏差,依据合适的掌握算法,进一步调剂流体的流量,以保 持出口温度的稳固,这样组成流体出口温度调剂器和流体流量调剂器串联起来 的串级掌握系统；其方块图如下图 4 所示：图 4 串级掌握系统原理图 依据图 4 可以看出来自冷流体流量方面的干扰因素包括在副回路内,因 此可以大大削减这些扰动因素对于热流体出口温度的影响；对于热流体流量和 温度方面的干扰,采纳串级掌握系统也可以得到改善,详细掌握成效明显改 善；综上所述,我们可以对串级掌握系统方案的基本参数进行确定：主回路：热流体出口温度冷流体流量掌握回路 副回路：冷流体流量离心泵转速掌握回路 主变量：换热器出口温度 副变量：冷流体流量 主检测

8、变送器：铂电阻温度传感器 副检测变送器：涡轮番量传感器 执行器：变频器三、外表的选型以及参数的确定名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1.温度的测量挑选装配式热电偶如图 5 所示图 5 装配式热电偶测量范畴及答应误差范畴热电偶类别代号分度号测量范畴基本误差限镍铬康铜WRK E 0800 0.75%t 镍铬镍硅WRN K 01300 0.75%t 铂铑 13 - 铂WRB R 0- 1600 0.25%t 铂铑 10 铂WRP S 01600 0.25%t 铂铑 30 铂WRR B 01800 0.25%t 铑 6 注

9、： t 为感温元件实测温度值（）热电偶时间常数名师归纳总结 热惰性级别时间常数（秒）热惰性级别时间常数（秒）第 5 页,共 20 页 90180 1030 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 3090 10 热电偶公称压力：一般是指在工作温度下爱护管所能承担的静态外压而破裂；热电偶最小插入深度：应不小于其爱护套管外径的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）；具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：热电偶在高温

10、下,其热电极（包括双支式）与爱护管以及双支热电极之间的绝缘电阻（按每M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（ ）（）600 600 72000 800 800 25000 1000 1000 5000 2 温度变送器挑选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名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 7 接线端子名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 性能简介 输入单路或双路热

11、电偶、热电阻信号,变送输出隔离的单路或双路线性的电流 或电压信号,并提高输入、输出、电源之间的电气隔离性能；技术特点 本产品采纳了先进的数字化技术,具备了传统模拟外表所不具备的多项先 进性能,在对高、低频干扰信号的抑制方面均有着优异表现,即使在大功率变 频掌握系统中依旧能够牢靠应用,同时,数字化技术的应用完全克服了传统温 度变送器线性差的缺点,内部采纳数字化调校、无零点及满度电位器、自动动态校准零点、温度飘移自动补偿等诸多先进技术,并符合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干扰要求 , 这一系列技术的应用使产品的稳固性及牢靠性得到科学的保证；以上

12、各项技术领先国际先进水平 . 适用性可以与单元组合外表及DCS、PLC等系统配套使用,在油田、石化、制造、电力、冶金等行业的重大工程中有着广泛应用；名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 技术参数系统传输精确度：0.2% F S温度漂移： 0.0015%F S/冷端温度补偿精确度：0.1% 测量热电阻时答应的引线电阻：50工作温度：工业级标准 -10 +55电流输出答应外接的负载阻抗:4-20mA 输出时 0500 ；0-10mA输出时 01K需要更大的负载才能请在订货时说明；电磁兼容 : 符合 IEC61000-4-4

13、:1995 中所规定的第四类 恶劣工业现场 环境对产 品的抗电磁干扰要求 . 输入 / 输出/ 电源 / 通讯 / 双路间绝缘强度： 1500V.ac 储运环境温度： -40+80相对湿度： 10-90RH（40时）供电电源：沟通： AC 95 265V 直流： DC12V32V（反接爱护）输入功率： 0.9 1.8W（与型号有关,详见本手册附录中关于输入功率的运算方 法）通讯接口： RS232 或 RS485,MODBUS 软件协议（选配）；形状尺寸：宽 高 深： 22.5 100 115mm 净 重：140g 20g型 号 说 明名师归纳总结 SK-WD- 通用型温度变送器第 9 页,共

14、20 页输入回路D 1 缺省为单回路双回路（相互隔离）4-20mA 第一路输出2 1-5V 3 0-10mA - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 4 0-5V 5 0-10V 缺省为无其次输出其次路输出1 D 4-20mA 2 1-5V 供电方式3 0-10mA 4 0-5V 5 0-10V 缺省为沟通 220V 直流 24V 3 流量传感器选用 SKLUCB 型插入式涡街流量计 如图 8 所示图 8SKLUCB型插入式涡街流量计名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 工作原理按

15、国际标准化组织 IS07145 在环形截面封闭管道中的流体流量测定在截面一点的速度测量法 ,采纳埋入压电晶体的涡街测速探头,插入大口径工业管道内,将卡门旋涡频率转换为与流量成正比的电流或电压脉冲信号或 420mADC电流信号；外表特点1、可测量蒸汽 , 气体, 液体的体积流量和质量流量；2、无机械运动部件 , 测量精度高 , 结构紧凑爱护便利；3、压力缺失小 , 量程范畴宽；范畴度达 1:25 ；4、采纳消扰电路和抗振传感头；5、采纳消扰电路和抗振传感头,使外表具有肯定抗环境振动性能；6、可测介质温度达 +250； 7、可实现不断流拆装传感器,可实现放大器与传 感器分别（分别距离 15m）；技

16、术参数名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 公称通经（ mm）2501500 外表材质 1Cr18Ni 9Ti 公称压力（ Mpa）PN1.6Mpa；PN2.5Mpa 被测介质温度40+250（）环境条件温度 10+55,相对湿度5 90,大气压力 86106Kpa 精度等级示值的 2.5% 0.1 3000Hz 低电平 1V 高电量程比1:10 ；1:15 阻力缺失系数Cd2.6 输出信号传感器：脉冲频率信号平6V变送器：两线制 4 20mADC电流信号供电电源 传感器：、 +24VDC 变送器： +24VDC 现

17、场显示型：外表自带 3.2V 锂电池信号传输线 KVVP3 0.3 （三线制）, 2 0.3 （二线制）传输距离500m信号线接口 内螺纹 M20 1.5防爆等级 ExdIIBT6 防护等级 IP65 答应振动加速度 1.0g 4 调剂器选用 SK808/900 系列智能 PID 调剂仪如图 9 所示,接线端子如图 10所示图 9SK808/900 系列智能 PID 调剂仪名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 10 接线端子主要技术指标基本误差： 0.5 FS或 0.2 FS 1 个字分 辨 力： 1/20000

18、、14 位 A/D 转换器名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 显示方式：双排四位 LED数码管显示 采样周期： 0.5S 报警输出：二限报警,报警方式为测量值上限、下限及偏差报警,继电器输 出触点容量 AC220V/3A 掌握输出：继电器触点输出固态继电器脉冲电压输出（DC12V/30mA）单相 / 三相可控硅过零触发 单相 / 三相可控硅移相触发 模拟量 420mA、010mA、15V、05V 掌握输出通讯输出：接口方式 - 隔离串行双向通讯接口 波特率 -300 9600bps 内部自由设定 馈电输出： DC2

19、4V/30mA 电 源：开关电源 85 265VAC 功耗 4W以选型表RS485/RS422/RS232/Modem 名师归纳总结 SK-代码说明第 14 页,共 20 页智能 PID 调剂仪808/900 A B 横式 160 80 125mm A/S 竖式 80 160 125mm 外型尺寸B C 方式 96 96 110 mm 横式 96 48 110 mm C/S 竖式 48 96 110 mm D 方式 72 72 110 mm 报警输出B1-1 个报警点, B2-2 个报警点- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - N 无掌握输出掌握输出L P

20、继电器掌握输出G 固态继电器输出K1 单相可控硅过零触发K2 三相可控硅过零触发K3 单相可控硅移相触发通讯输出K4 三相可控硅移相触发X1 4-20mA输出X2 0-10mA输出X3 1-5V 输出X4 0-5V 输出微型打印机R 串行通讯 RS232 S 串行通讯 RS485 无馈电输出变送器配电电源V12 W Sn 带 DC12V馈电输出供电电源V24 带 DC24V馈电输出220VAC供电DC24V供电输入信号见 输入信号类型表 输入类型表参数提示符输入信号内容参数提示符输入信号内容名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - -

21、- - - tc-K K 型rtd 0-400 tc-S S 型1000 Pt1000 tc-E E 型bA1 BA1 tc-b B 型bA2 BA2 tc-t T 型0-50 0-50mA tc-n N型0-5V 0-5V tc-j J 型1-5V 1-5V P100 Pt100 0-20 0-20mA C100 Cu100 0-10 0-10mA Cu50 Cu50 4-20 4-20mA 5 调剂阀 选用电动三通合流（分流）调剂阀 如图 11所示ZAZQ （X ）型电动三通合流（分流）调剂阀有合流和分流二种型式,由 DKZ 电动执行机构和三通合流或三通分流调剂组成,以电源为动力,接受统一

22、的标准信号 010mA DC 或 4-20mA Dc 促使阀门开度与此操作信号相对应；合流阀 的作用是将一种流体分成两路流体；分流合流阀只能对应选用,但当 DN80时,和流阀可用于分流场合；可替代两台单、双座调剂阀,节约投资,占据空间小；三通调剂阀通常用于热交换器的两种介质调剂,及简洁的配比调剂；图 11 动三通合流（分流）调剂阀名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 主要技术参数公称通径 mm 合流 分流25 32 40 50 65 80 100 125 150 200 250 300 80 100 125 150

23、200 250 300 8.5 13 21 34 52 85 135 210 340 535 800 1260 85 135 210 340 535 800 1260 1.6 4.0 6.0 直线额定流量系数合流Kv 分流公称压力 MPa 流量特性 型DKZ-310 DKZ-310 DKZ-410 DKZ-510 DKZ-510 执 行型DKZ-DKZ-DKZ-410C DKZ-510C DKZ-510C 510C 310C 机出轴推力4000 4000 6400 16000 16000 构N 行程 mm 上阀盖型式16 25 40 60 100 1.6 1.0 2.5 1.6 1.5 1.0

24、 0.65 0.4 0.3 0.16 0.26 0.18 答应压差 MPa 一般式（常温型）,热片式（中温型）名师归纳总结 介质温度-20+200、-40+250（常温型）-40+450（中温第 17 页,共 20 页型）可调比30:1 法兰标准铸铁按 JB78-59,铸铜按 JB79-59 输入阻抗型： 200型： 250 出厂状态电开（对上阀座而言）,如需电关,订货时应注明- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 性能指标工程电开、电关指标值基本误差 3.5 回差2.5 死区3.0 始终点偏差2.5 2.5 答应泄量 L/H 110 -3 阀额定容量四、外

25、表清单 1.、装配式热电偶 2、通用型智能温度变送器 3、SKLUCB 型插入式涡街流量计 4、SK808/900系列智能 PID 调剂仪如图 5、电动三通合流（分流）调剂阀五、参考文献1 张毅.自动检测技术及外表掌握系统 2 周泽魁 .掌握外表与运算机掌握装置.北京：化学工业出版社 .2022. . 北京：化学工业出版社 .2022. 3 金以慧 .过程掌握 .北京：清华高校出版社 .2007. 4 胡寿松 .自动掌握原理 .北京：科学出版社 .2006. 5 王平主 .仪器外表 .北京:新时代出版社 .2002. 6 江苏苏科科技有限公司主页名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 课程设计换热器温度掌握系统指导老师：高飞燕班级：自动化 061 班学号： 20064460142 姓名：李志伟名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页,共 20 页