加热炉温度控制系统设计..

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1、实用标准文案过程控制系统课程设计设计题目加热炉温度控制系统学生姓名专业班级自动化学号指导老师2010年12月31日目录第1章设计的目的和意义…………………………………2第2章控制系统工艺流程及控制要求……………………22.1生产工艺介绍精彩文档实用标准文案2.2控制要求第3章总体设计方案………………………………………33.1系统控制方案3.2系统结构和控制流程图第4章控制系统设计………………………………………54.1系统控制参数确定4.2PID调节器设计第5章控制仪表的选型和配置……………………………75.1检测元件5.2变送器5.3调节器5.4执行器

2、第6章系统控制接线图……………………………………13第7章元件清单……………………………………………13第8章收获和体会…………………………………………14参考文献第1章设计的目的和意义电加热炉被广泛应用于工业生产和科学研究中。由于这类对象使用方便，可以通过调节输出功率来控制温度，进而得到较好的控制性能，故在冶金、机械、化工等领域中得到了广泛的应用。精彩文档实用标准文案在一些工业过程控制中,工业加热炉是关键部件,炉温控制精度及其工作稳定性已成为产品质量的决定性因素。对于工业控制过程,PID调节器具有原理简单、使用方便、稳定可靠、无静差等优点,因此在控制

3、理论和技术飞跃发展的今天,它在工业控制领域仍具有强大的生命力。在产品的工艺加工过程中，温度有时对产品质量的影响很大，温度检测和控制是十分重要的，这就需要对加热介质的温度进行连续的测量和控制。在冶金工业中，加热炉内的温度控制直接关系到所冶炼金属的产品质量的好坏，温度控制不好，将给企业带来不可弥补的损失。为此，可靠的温度的监控在工业中是十分必要的。这里，给出了一种简单的温度控制系统的实现方案。第1章控制系统工艺流程及控制要求2.1生产工艺介绍加热炉是石油化工、发电等工业过程必不可少的重要动力设备，它所产生的高压蒸汽既可作为驱动透平的动力源，又可作为精馏、干

4、燥、反应、加热等过程的热源。随着工业生产规模的不断扩大，作为动力和热源的过滤，也向着大容量、高参数、高效率的方向发展。加热炉设备根据用途、燃料性质、压力高低等有多种类型和称呼，工艺流程多种多样，常用的加热炉设备的蒸汽发生系统是由给水泵、给水控制阀、省煤器、汽包及循环管等组成。本加热炉环节中，燃料与空气按照一定比例送入加热炉燃烧室燃烧，生成的热量传递给物料。物料被加热后，温度达到生产要求后，进入下一个工艺环节。加热炉设备主要工艺流程图如图2-1所示。精彩文档实用标准文案图2-1加热炉设备主要工艺流程图2.2控制要求加热炉设备的控制任务是根据生产负荷的需要

5、，供应热量，同时要使加热炉在安全、经济的条件下运行。按照这些控制要求，加热炉设备将有主要的控制要求：加热炉燃烧系统的控制方案要满足燃烧所产生的热量，适应物料负荷的需要，保证燃烧的经济型和加热炉的安全运行，使物料温度与燃料流量相适应，保持物料出口温度在一定范围内。第3章总体设计方案3.1系统控制方案随着控制理论的发展，越来越多的智能控制技术，如自适应控制、模型预测控制、模糊控制、神经网络等，被引入到加热炉温度控制中，改善和提高控制系统的控制品质。本加热炉温度控制系统较为简单，故采用数字PID算法作为系统的控制算法。采用PID调节器组成的PID自动控制系统

6、调节炉温。PID调节器的比例调节,可产生强大的稳定作用;积分调节可消除静差;微分调节可加速过滤过程,精彩文档实用标准文案克服因积分作用而引起的滞后。控制系统通过温度检测元件不断的读取物料出口温度，经过温度变送器转换后接入调节器，调节器将给定温度与测得的温度进行比较得出偏差值，然后经PID算法给出输出信号，执行器接收调节器发来的信号后，根据信号调节阀门开度，进而控制燃料流量，改变物料出口温度，实现对物料出口温度的控制。本加热炉温度控制系统采用单回路控制方案，即可实现控制要求。在运行过程中，当物料出口温度受干扰影响改变时，温度检测元件测得的模拟信号也会发生

7、对应的改变，该信号经过变送器转换后变成调节器可分析的数字信号，进入调节器，将变动后的信号再与给定相比较，得出对应偏差信号，经PID算法计算后输出，通过执行器调节燃料流量，不断重复以上过程，直至物料出口温度接近给定，处于允许范围内，且达到稳定。由此消除干扰的影响，实现温度的控制要求。3.2系统结构和控制流程图根据控制要求和控制方案设计的加热炉温控制系统结构如图3-1所示,该系统主要由调节对象(加热炉)、检测元件(测温仪表)、变送器、调节器和执行器等5个部分组成,构成单回路负反馈温度系统。其中显示器是可选接次要器件，故用虚线表示；θ为物料出口温度，Qg为燃

8、料流量。箭头方向为信号流动方向，温度信号由检测元件进入控制系统，经过一系列器件和运算后，由执行