管式加熱爐溫度-溫度串級(jí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名： 方詩豪專業(yè)班級(jí)： 自動(dòng)化 0804指導(dǎo)教師： 傅劍工作單位： 自動(dòng)化學(xué)院題 目：管式加熱爐溫度-溫度串級(jí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)初始條件：管式加熱爐是石油工業(yè)中重要的設(shè)備之一，它的任務(wù)是把原油加熱到一定的溫度，以 保證下一道工序的順利進(jìn)行。加熱爐的工藝過程為：燃料油經(jīng)霧化后在爐膛中燃燒，被加 熱油料流過爐膛四周的排管后，就被加熱到出口溫度。試以溫度 -溫度串級(jí)控制控制策略 設(shè)計(jì)過程控制系統(tǒng)，使得管式加熱爐出口溫度為為 70C，穩(wěn)態(tài)誤差土 2C。要求完成的主要任務(wù)：1、了解管式加熱爐工藝設(shè)備及其工作流程2、基于對(duì)象特點(diǎn)分析，繪制控制系統(tǒng)方案圖3、確定系統(tǒng)所需檢測(cè)元件、執(zhí)行元件、控

2、制器技術(shù)參數(shù)4、撰寫系統(tǒng)調(diào)節(jié)原理及調(diào)節(jié)過程說明書時(shí)間安排12月19日12月20日12 月 2128 日12月29日5、總結(jié)課程設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)和收獲 選題、理解課題任務(wù)、要求 方案設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算、撰寫說明書 答辯指導(dǎo)教師簽名: 系主任（或責(zé)任教師）簽名:目錄前言2.1設(shè)計(jì)的目的及意義3.1.1管式加熱爐簡(jiǎn)介 3.1.2設(shè)計(jì)目的及意義4.2管式加熱爐溫度控系統(tǒng)工作原理及控制要求 43總體設(shè)計(jì)方案5.3.1 溫度一溫度串級(jí)控制系統(tǒng) 5.3.2方案特點(diǎn) 6.4串級(jí)控制系統(tǒng)分析 6.4.1主回路設(shè)計(jì)6.4.2副回路選擇7.4.3主、副調(diào)節(jié)器規(guī)律選擇7.4.4主、副調(diào)節(jié)器正反作用方式確定7.4.5控制器軟件設(shè)計(jì)

3、7.4.6數(shù)字PID控制器參數(shù)整定 9.5各儀表的選取及元器件清單1.05.1溫度檢測(cè)元件105.2溫度變送器 .125.3調(diào)節(jié)閥1.35.4聯(lián)鎖保護(hù)136感受和體會(huì)1.4管式加熱爐溫度-溫度串級(jí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、八 、，刖言自70年代以來，由于工業(yè)過程控制的需要，特別是在微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅 猛發(fā)展以及自動(dòng)控制理論和設(shè)計(jì)方法發(fā)展的推動(dòng)下，國外溫度控制系統(tǒng)發(fā)展迅速，并在 智能化、自適應(yīng)、參數(shù)自整定等方面取得成果，在這方面，以日本、美國、德國、瑞典 等國技術(shù)領(lǐng)先，都生產(chǎn)出了一批商品化的、性能優(yōu)異的控制器及儀器儀表，并在各行業(yè) 廣泛使用。它們主要具有如下的特點(diǎn)：1適應(yīng)于大慣性、大滯后等復(fù)雜控制

4、系統(tǒng)的控制。2、能夠適應(yīng)于受控系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型難以建立的控制系統(tǒng)的控制。3、能夠適應(yīng)于受控系統(tǒng)過程復(fù)雜、參數(shù)時(shí)變的控制系統(tǒng)的控制。4、這些控制系統(tǒng)普遍采用自適應(yīng)控制、自校正控制、模糊控制、人工智能等理論， 運(yùn)用先進(jìn)的算法，適應(yīng)的范圍廣泛。5 、控制系統(tǒng)具有控制精度高、抗干擾力強(qiáng)、魯棒性好的特點(diǎn)。目前，國外控制系統(tǒng) 及儀表正朝著高精度、智能化、小型化等方面快速發(fā)展。隨著人們物質(zhì)生活水平的提高以及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，產(chǎn)品的質(zhì)量和功能也向更 高的檔次發(fā)展，制造產(chǎn)品的工藝過程變得越來越復(fù)雜，為滿足優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗，以 及安全生產(chǎn)、保護(hù)環(huán)境等要求，做為工業(yè)自動(dòng)化重要分支的過程控制的任務(wù)也愈來愈繁 重。在現(xiàn)

5、代工業(yè)控制中，過程控制技術(shù)是一歷史較為久遠(yuǎn)的分支。在本世紀(jì)30年代就已有使用。過程控制技術(shù)發(fā)展至今天，在控制方式上經(jīng)歷了從人工控制到自動(dòng)控制兩個(gè) 發(fā)展時(shí)期。在自動(dòng)控制時(shí)期內(nèi)，過程控制系統(tǒng)又經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段，它們是：分散控制階段，集中控制階段和集散控制階段。幾十年來，工業(yè)過程控制取得了驚人的發(fā)展， 無論是在大規(guī)模的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)過程中，還是在傳統(tǒng)工業(yè)過程改造中，過程控制 技術(shù)對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量以及節(jié)省能源等均起著十分重要的作用。目前，過程控制正朝高級(jí)階段發(fā)展，不論是從過程控制的歷史和現(xiàn)狀看，還是從過 程控制發(fā)展的必要性、可能性來看，過程控制是朝綜合化、智能化方向發(fā)展，即計(jì)算機(jī) 集成制造系統(tǒng)（

6、CIMS）:以智能控制理論為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)為主要手段，對(duì)企業(yè)的 經(jīng)營(yíng)、計(jì)劃、調(diào)度、管理和控制全面綜合，實(shí)現(xiàn)從原料進(jìn)庫到產(chǎn)品出廠的自動(dòng)化、整個(gè) 生產(chǎn)系統(tǒng)信息管理的最優(yōu)化。1設(shè)計(jì)的目的及意義1.1管式加熱爐簡(jiǎn)介管式加熱爐是石油工業(yè)中重要裝置之一，加熱爐控制的主要任務(wù)就是保證工藝介質(zhì) 最終溫度達(dá)到并維持在工藝要求范圍內(nèi)。管式加熱爐一般由四個(gè)主要部分組成：煙囪、 對(duì)流室、輻射室及燃燒器，示意圖如圖 1所示：通風(fēng)系統(tǒng)：將燃燒用空氣引入燃燒器，并將煙氣引出爐子，可分為自然通風(fēng)方式和 強(qiáng)制通風(fēng)方式。對(duì)流室：靠輻射室出來的煙氣進(jìn)行以對(duì)流傳熱為主的換熱部分。輻射室：通過火焰或高溫?zé)煔膺M(jìn)行輻射傳熱的部分。這

7、部分直接受火焰沖刷，溫度 很高（600-1600C）,是熱交換的主要場(chǎng)所（約占熱負(fù)荷的 70-80%）。燃燒器：是使燃料霧化并混合空氣，使之燃燒的產(chǎn)熱設(shè)備，燃燒器可分為燃料油燃 燒器，燃料氣燃燒器和油一氣聯(lián)合燃燒器。1.2設(shè)計(jì)目的及意義由于管式加熱爐具有強(qiáng)耦合、大滯后等特性，控制起來非常復(fù)雜。同時(shí)，近年來能 源的節(jié)約、回收和合理利用日益受到關(guān)注。加熱爐是冶金、煉油等生產(chǎn)部門的典型熱工 設(shè)備，能耗很大。因此，在設(shè)計(jì)加熱爐控制系統(tǒng)時(shí)，在滿足工藝要求的前提下，節(jié)能也 是一個(gè)重要質(zhì)量指標(biāo)，要保證加熱爐的熱效率最高，經(jīng)濟(jì)效益最大。另外，為了更好地 保護(hù)環(huán)境，在設(shè)計(jì)加熱爐控制系統(tǒng)時(shí)，還要保證燃料充分燃燒，

8、使燃燒產(chǎn)生的有害氣體 最少，達(dá)到減排的目的。2管式加熱爐溫度控系統(tǒng)工作原理及控制要求管式加熱爐加熱爐的工作原理如圖 2所示。要加熱的冷物料從左端的管口流入管式加熱爐，而燃料從右端的管口流入管式加熱爐的燃燒部分，以供熱。經(jīng)加熱的物料從右引起溫度9 1改變的擾動(dòng)因素很多，主要有：(1) 燃料油方面(它的組分和調(diào)節(jié)閥前的油壓)的擾動(dòng)F2;(2) 噴油用的過熱蒸汽壓力波動(dòng)F4;(3) 被加熱油料方面(它的流量和入口溫度)的擾動(dòng)F1;(4) 配風(fēng)、爐膛漏風(fēng)和大氣溫度方面的擾動(dòng)F3;以便把擾其中燃料油壓力和過熱蒸汽壓力都可以用專門的調(diào)節(jié)器保持其穩(wěn)定,動(dòng)因素減小到最低限度。 從調(diào)節(jié)閥動(dòng)作到溫度 9 1改變，

9、這中間需要相繼通過爐膛、管壁和被加熱油料所代表的熱容積，因而反應(yīng)很緩慢。工藝上要求管式加熱爐出口溫度為為70C，穩(wěn)態(tài)誤差土 2C。3總體設(shè)計(jì)方案3.1溫度一溫度串級(jí)控制系統(tǒng)串級(jí)控制系統(tǒng)采用兩套檢測(cè)變送器和兩個(gè)調(diào)節(jié)器，前一個(gè)調(diào)節(jié)器的輸出作為后一個(gè) 調(diào)節(jié)器的設(shè)定，后一個(gè)調(diào)節(jié)器的輸出送往調(diào)節(jié)閥。中間被控變量：爐膛溫度；操縱變量：燃料流量。圖3管式加熱爐溫度串級(jí)控制系統(tǒng)圖4管式加熱爐出口溫度串級(jí)控制系統(tǒng)框圖其中X1為給定溫度，X2為物料溫度，X3為爐膛溫度，F(xiàn)1為被加熱油料方面（它的流量和入口溫度）的擾動(dòng)，F(xiàn)2為燃料油方面（它的組分和調(diào)節(jié)閥前的油壓）的擾動(dòng)，F(xiàn)3為配風(fēng)、爐膛漏風(fēng)和大氣溫度方面的擾動(dòng)，F(xiàn)

10、4為噴油用的過熱蒸汽壓力波動(dòng)。3.2方案特點(diǎn)串級(jí)控制系統(tǒng)中，由于引進(jìn)了副回路， 不僅能迅速克服作用于副回路內(nèi)的干擾，也能加速克服主回路的干擾。畐曬路具有先調(diào)、初調(diào)、快調(diào)的特點(diǎn)；主回路具有后 調(diào)、細(xì)調(diào)、慢調(diào)的特點(diǎn)，對(duì)副回路沒有完全克服干擾的影響能徹底加以消除。由于 主副回路相互配合，使控制質(zhì)量顯著提高。和單回路控制系統(tǒng)相比，串級(jí)控制系統(tǒng)多 用了一個(gè)測(cè)量變送器和一個(gè)控制器（調(diào)節(jié)器），增加的投資并不多（對(duì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)來 說，僅增加了一個(gè)測(cè)量變送器），但控制效果卻有顯著的提高。其原因是在串級(jí)控制系統(tǒng) 中增加了一個(gè)包含二次擾動(dòng)的副回路，使系統(tǒng)改善了被控過程的動(dòng)態(tài)特性，提高了系 統(tǒng)的工作頻率；對(duì)二次擾動(dòng)

11、有很強(qiáng)的克服能力；提高了對(duì)一次擾動(dòng)的克服能力和對(duì) 回路參數(shù)變化的自適應(yīng)能力。4串級(jí)控制系統(tǒng)分析4.1主回路設(shè)計(jì)加熱爐溫度串級(jí)控制系統(tǒng)是以原料油出口溫度為主要被控參數(shù)的控制系統(tǒng)。其他被控參數(shù)有爐膛溫度，膛壁溫度，燃料流量，原料油流量。溫度調(diào)節(jié)器對(duì)被控參 數(shù)9 1精確控制和溫度調(diào)節(jié)器對(duì)來自燃料干擾的及時(shí)控制相結(jié)合，先根據(jù)爐膛溫度 9 2的變化，改變?nèi)剂狭?，快速消除來自燃料的干擾、對(duì)爐膛溫度的影響；然后再 根據(jù)原料油出口溫度 9 1和設(shè)定值的偏差，改變爐膛溫度調(diào)節(jié)器的設(shè)定值，進(jìn)一步 調(diào)節(jié)燃料量，使原料油出口溫度恒定，達(dá)到溫度控制的目的。4.2副回路選擇副回路的選擇也就是確定副回路的被控參數(shù)。燃料由于

12、其成分和流量變化，對(duì)控制過程產(chǎn)生極大干擾。 所以，我們選擇爐膛溫度為串級(jí)控制系統(tǒng)的輔助被控參數(shù)。串級(jí)系統(tǒng)中，通過調(diào)整副參數(shù)爐膛溫度9 2能夠有效地影響主參數(shù)原料油出口溫度9 1,提高了主參數(shù)的控制效果。4.3主、副調(diào)節(jié)器規(guī)律選擇在串級(jí)控制系統(tǒng)中，主、副調(diào)節(jié)器所起的作用不同。主調(diào)節(jié)器起定值控制作用，副調(diào)節(jié)器起隨動(dòng)控制作用，這是選擇調(diào)節(jié)器規(guī)律的基本出發(fā)點(diǎn)。在加熱爐溫度串級(jí)控制系統(tǒng)中，我們選擇原料油出口溫度為主要被控參數(shù)，原料油溫度影響產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量，工藝要求嚴(yán)格，又因?yàn)榧訜釥t串級(jí)控制系統(tǒng)有較大容量滯后， 所以，選擇PID調(diào)節(jié)作為主調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律?？刂聘眳?shù)是為了保證和提高主參數(shù)的控制質(zhì)量，對(duì)副參數(shù)

13、的要求一般不嚴(yán)格，可 以在一定范圍內(nèi)變化，允許有殘差，所以我們的負(fù)調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律選擇P控制。4.4主、副調(diào)節(jié)器正反作用方式確定由生產(chǎn)工藝安全考慮，燃料調(diào)節(jié)閥應(yīng)選氣開方式，這樣保證系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)調(diào)節(jié)閥處于全關(guān)狀態(tài)，防止燃料進(jìn)入加熱爐，確保設(shè)備安全，調(diào)節(jié)閥的Kv 0。主調(diào)節(jié)器作用方式確定：爐膛溫度升高，物料出口溫度也升高，主被控過程 Ko1 0。為保證主回路為 負(fù)反饋，各環(huán)節(jié)放大系數(shù)成績(jī)必須為正，所以負(fù)調(diào)節(jié)器的放大系數(shù)K1 0，主調(diào)節(jié)器作用方式為反作用。又為保證副回路是負(fù)反饋，各環(huán)節(jié)放大系數(shù)乘積必須為正，所以負(fù)調(diào) 節(jié)器大于0,負(fù)調(diào)節(jié)器作用方式為反作用方式。4.5控制器軟件設(shè)計(jì)管式加熱爐溫度串級(jí)控制

14、系統(tǒng)主回路簡(jiǎn)化方框圖如圖5所示。R(t)圖5串級(jí)控制系統(tǒng)主回路簡(jiǎn)化方框圖對(duì)于主控制器采用數(shù)字PID控制算法的選擇由兩種：位置型和增量型。位置型PID控制數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：T kE(k) E(k1)U(k)=KpE(k) 需E(i) TdT| _ T (1) 增量型PID控制數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：U (k) =U (k -1P U (k) =U (k -1) qoE(k) qiE(k -1) q2E(k -2)比較兩種數(shù)字PID控制的數(shù)學(xué)表達(dá)式可知，增量型控制算法不需要做累加，控制量 的增量的確定僅和最近幾次誤差采樣值有關(guān)，計(jì)算誤差和計(jì)算精度問題對(duì)控制量的計(jì)算 影響較小。而位置型算法要用到過去的誤差的累

15、加值，容易產(chǎn)生較大的累加誤差。同時(shí) 增量型算法得出的是控制量的增量，例如閥門控制中，只輸出閥門開度的變化部分，誤 動(dòng)作影響小，不會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)的工作。而位置型算法輸出的是控制量的全量輸出，誤 動(dòng)作影響大。除此以外，采用增量型PID數(shù)字控制算法，易于實(shí)現(xiàn)手動(dòng)到自動(dòng)的無沖擊切換。 經(jīng)過以上的分析可知，采用增量型數(shù)字 PID控制算法較好。相應(yīng)的數(shù)字PID增量型控制算法流程圖如圖6所示。圖6數(shù)字PID增量型控制算法流程圖4.6數(shù)字PID控制器參數(shù)整定串級(jí)控制系統(tǒng)通常用于對(duì)主參數(shù)控制要求比較嚴(yán)格的生產(chǎn)過程，同時(shí)在串級(jí)控制系 統(tǒng)中，對(duì)副參數(shù)的要求是能準(zhǔn)確快速地跟蹤主調(diào)節(jié)器輸出的變化。這種要求的不同是我 們

16、合理選擇參數(shù)整定方法的依據(jù)。串級(jí)控制系統(tǒng)的參數(shù)整定常用工程整定方法有：逐步逼近法，兩步整定法和一步整 定法。逐步逼近法是依次整定主回路、副回路，然后循環(huán)進(jìn)行，逐步逼近主、副回路的 最佳狀態(tài)。兩步整定是讓系統(tǒng)處于串級(jí)控制狀態(tài)，首先按單回路控制系統(tǒng)整定副回路調(diào) 節(jié)器的參數(shù)，然后把已經(jīng)整定好的副回路視為串級(jí)控制系統(tǒng)的一個(gè)環(huán)節(jié)，仍然按照單回 路參數(shù)整定的方法對(duì)主控制器的參數(shù)進(jìn)行整定。一步整定法是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，先將副調(diào)節(jié)器 的參數(shù)一次調(diào)好，不再變動(dòng)；然后按照單回路控制系統(tǒng)的整定方法直接整定主調(diào)節(jié)器的 參數(shù)。比較幾種整定方法，逐步逼近法比較繁瑣，而且工作量大；兩步整定法雖然能滿足 對(duì)主、副參數(shù)的要求，但是要分

17、兩步進(jìn)行，需要尋求兩個(gè)衰減比為4： 1的衰減振蕩過程， 同樣比較繁瑣。相比較而言，一步整定法的整定過程簡(jiǎn)單而且工作量相對(duì)較小。故在這 里選用一步參數(shù)整定法對(duì)串級(jí)控制系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)整定。系統(tǒng)參數(shù)整定步驟：（1） 在正常生產(chǎn)，系統(tǒng)為純比例運(yùn)行的條件下（即 Ti為無窮大，Td為零），根據(jù)工 程經(jīng)驗(yàn)，確定副環(huán)調(diào)節(jié)器（為 P型控制器）的參數(shù)比例度。（2）將副回路視為一個(gè)環(huán)節(jié)，按照單回路參數(shù)整定的方法對(duì)主控制器的參數(shù)進(jìn)行整定。把系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)器設(shè)置成純比例作用（即 T為無窮大，Td為零），將：由大到小的 規(guī)律進(jìn)行調(diào)整，直到被控參數(shù)出現(xiàn)等副振蕩為止。記下此時(shí)的比例度（臨界比例度）和等副振蕩的周期Tk （臨界振蕩

18、周期）。根據(jù)相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)公式可以計(jì)算出 ：=1.6-k， T| =0.5TK，TD = 0.5T|。（3）在已整定參數(shù)條件下，觀察控制過程，適當(dāng)調(diào)整主調(diào)節(jié)器的參數(shù)，使其滿足工 藝要求。5各儀表的選取及元器件清單5.1溫度檢測(cè)元件熱電偶作為溫度傳感元件，能將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)勢(shì)（mV）信號(hào)，配以測(cè)量毫伏 的指示儀表或變送器可以實(shí)現(xiàn)溫度的測(cè)量指示或溫度信號(hào)的轉(zhuǎn)換。 具有穩(wěn)定、復(fù)現(xiàn)性好、 體積小、響應(yīng)時(shí)間較小等優(yōu)點(diǎn)、熱電偶一般用于 500 C以上的高溫，可以在1600 C 高溫下長(zhǎng)期使用。熱電阻也可以作為溫度傳感元件。大多數(shù)電阻的阻值隨溫度變化而變化，如果某材 料具備電阻溫度系數(shù)大、電阻率大、化學(xué)及物

19、理性能穩(wěn)定、電阻和溫度的關(guān)系接近線性 等條件，就可以作為溫度傳感元件用來測(cè)溫，稱為熱電阻。熱電阻分為金屬熱電阻和半 導(dǎo)體熱敏電阻兩類。大多數(shù)金屬熱電阻的阻值隨其溫度升高而增加，而大多數(shù)半導(dǎo)體熱 敏電阻的阻值隨溫度升高而減少。在使用熱電偶時(shí)，由于冷端暴露在空氣中，受周圍環(huán)境溫度波動(dòng)的影響，且距熱源 較近，其溫度波動(dòng)也較大，給測(cè)量帶來誤差，為了降低這一影響，通常用補(bǔ)償導(dǎo)線作為 熱電偶的連接導(dǎo)線。補(bǔ)償導(dǎo)線的作用就是將熱電偶的冷端延長(zhǎng)到距離熱源較遠(yuǎn)、溫度較 穩(wěn)定的地方。補(bǔ)償導(dǎo)線的作用如圖 7所示。用補(bǔ)償導(dǎo)線將熱電偶的冷端延長(zhǎng)到溫度比較穩(wěn)定的地方后，并沒有完全解決冷端溫 度補(bǔ)償問題，為此還要采取進(jìn)一步的

20、補(bǔ)償措施。具體的方法有：查表法、儀表零點(diǎn)調(diào)整 法、冰浴法、補(bǔ)償電橋法以及半導(dǎo)體 PN結(jié)補(bǔ)償法。采用熱電阻法測(cè)量溫度時(shí)，一般將電阻測(cè)溫信號(hào)通過電橋轉(zhuǎn)換成電壓，當(dāng)熱電阻的 鏈接導(dǎo)線很長(zhǎng)時(shí)，導(dǎo)線電阻對(duì)電橋的影響不容忽視。為了消除導(dǎo)線電阻帶來的測(cè)量誤差， 不管熱電阻和測(cè)量一邊之間的距離遠(yuǎn)近，必須使導(dǎo)線電阻的阻值符合規(guī)定的數(shù)值，如果 不足，用錳銅電阻絲湊足。同時(shí)，熱電阻必須用三線接法，如圖8所示，熱電阻用三根導(dǎo)線引出，一根連接電源，不影響電橋平衡，另外兩根被分別置于電橋的兩臂內(nèi)，使引 線電阻值隨溫度變化對(duì)電橋的影響大致抵消。而本次設(shè)計(jì)要使得管式加熱爐出口溫度為 為70C，穩(wěn)態(tài)誤差土 2C,故選用熱電阻，

21、電流輸出型集成溫度傳感器 AD590，靈敏度 1問K ,測(cè)量范圍為-55150 C。T圖7補(bǔ)償導(dǎo)線的作用檢流計(jì)圖8熱電阻三線制接法5.2溫度變送器DDZ-III型儀表采用了集成電路和安全火花型防爆結(jié)構(gòu)，提高了儀表精度、儀表可 靠性和安全性，適應(yīng)了大型化工廠、煉油廠的防爆要求。III型儀表具有以下主要特點(diǎn)：(1) 采用國際電工委員會(huì)(IEC)推薦的統(tǒng)一信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場(chǎng)傳輸信號(hào)為DC420mA, 控制室聯(lián)絡(luò)信號(hào)為DC15V，信號(hào)電流和電壓的轉(zhuǎn)換電阻為 2501。(2) 廣泛采用集成電路，儀表的電路簡(jiǎn)化、精度提高、可靠性提高、維修工作量減 少。(3) 整套儀表可構(gòu)成安全火花型防爆系統(tǒng)。DDZ-III型

22、儀表室按國家防爆規(guī)程進(jìn)行 設(shè)計(jì)的，而且增加了安全柵，實(shí)現(xiàn)了控制室和危險(xiǎn)場(chǎng)所之間的能量限制于隔離，使儀表 能在危險(xiǎn)的場(chǎng)所中使用。DDZ-III型PID調(diào)節(jié)器主要由輸入電路、給定電路、PID運(yùn)算電路、手動(dòng)和自動(dòng)切換電路、輸出電路和指示電路組成。調(diào)節(jié)器接收變送器送來的測(cè)量信號(hào)(DC420mA或DC15V)，在輸入電路中和給 定信號(hào)進(jìn)行比較，得出偏差信號(hào)，然后在 PD和PI電路中進(jìn)行PID運(yùn)算，最后由輸出電 路轉(zhuǎn)換為420mA直流電流輸出。圖9給出了溫度變送器的原理框圖，雖然溫度變送器有多個(gè)品種、規(guī)格，以配合不 同的傳感元件和不同的量程需要，但他們的結(jié)構(gòu)基本相同本設(shè)計(jì)采用DDZ-III型熱電偶溫度變送

23、器。外給定測(cè)就信網(wǎng)絡(luò)疋血路|給定值指示內(nèi)給輸入 | ITf) I a輸出指示電略軟手動(dòng)電路圖9 DDZ-III型調(diào)節(jié)器結(jié)果框圖5.3調(diào)節(jié)閥由前面可以知道，從生產(chǎn)工藝安全出發(fā)，燃料油調(diào)節(jié)閥選用氣開式，即一旦出現(xiàn)故 障或氣源斷氣，調(diào)節(jié)閥應(yīng)完全關(guān)閉，切斷燃料油進(jìn)入加熱爐，確保設(shè)備安全為了保證。 調(diào)節(jié)閥按其工作能源形式可分為氣動(dòng)、電動(dòng)和液動(dòng)三類。氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥用壓縮空氣作為工 作能源，主要特點(diǎn)是能在易燃易爆環(huán)境中工作， 廣泛地使用于化工、煉油等生產(chǎn)過程中; 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥用電源工作，其特點(diǎn)是能源取用方便，信號(hào)傳遞迅速，但難以在易燃易爆環(huán) 境中工作；液動(dòng)調(diào)節(jié)閥用液壓推動(dòng)，推力很大，一般生產(chǎn)過程中很少使用。故本設(shè)

24、計(jì)采用了氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，且為氣開形式。5.4聯(lián)鎖保護(hù)聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)由壓力調(diào)節(jié)器、溫度調(diào)節(jié)器、流量變送器、火焰檢測(cè)器、低選器等部 分組成。當(dāng)燃料管道壓力高于規(guī)定的極限時(shí)，壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過低選器取代正常工作的 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，此時(shí)出料溫度無控制，自行浮動(dòng)。壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)投入運(yùn)行保證燃料管道 壓力不超過規(guī)定上限。當(dāng)管道壓力恢復(fù)正常時(shí)，溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過低選器投入正常運(yùn)行, 出料溫度重新受到控制。當(dāng)進(jìn)料流量和燃料流量低于允許下限或火焰熄滅時(shí)，便會(huì)發(fā)出 雙位信號(hào)，控制電磁閥切斷燃料氣供給量以防回火。6感受和體會(huì)通過這次課程設(shè)計(jì)，我發(fā)現(xiàn)了很多平時(shí)學(xué)習(xí)上的不足，也學(xué)到了很多以前沒有涉及 到得知識(shí)，在平時(shí)的學(xué)習(xí)中常常都是

25、測(cè)試要考什么，我就學(xué)什么，對(duì)于一些公式根本就 沒有去理解和推導(dǎo)，導(dǎo)致考完試以后就把這些知識(shí)給忘掉， 沒有能夠轉(zhuǎn)化成自己的知識(shí)， 所以剛剛開始做課設(shè)時(shí)有點(diǎn)吃力，在為期一個(gè)多星期的課程設(shè)計(jì)中，遇到過很多很多的 問題，但我通過很多有效地途徑，例如上網(wǎng)查相關(guān)資料，問身邊的同學(xué)和朋友，或者請(qǐng) 教本專業(yè)的老師，都得到了解決。岡寸開始的時(shí)候，對(duì)管式加熱爐和串級(jí)控制系統(tǒng)只有個(gè)大概的了解，我去圖書館仔細(xì) 查閱了介紹過程控制系統(tǒng)的相關(guān)書籍，并在網(wǎng)上搜類似的設(shè)計(jì)來參考，詳細(xì)了解其工作 原理，并對(duì)管式加熱爐控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有一個(gè)大概的構(gòu)思。當(dāng)然，對(duì)一篇課程設(shè)計(jì)來說,格式也是一個(gè)重要的方面，我仔細(xì)按著知道老師的格式要求，認(rèn)真編輯