管式加熱爐溫度串級(jí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

目錄前言............................................................................................……….……2第一章管式加熱爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的意義………...31.1管式加熱爐簡(jiǎn)介………………..…………….31.2目的及意義………………...…3第二章管式加熱爐溫度控制系統(tǒng)工藝流程及控制要求……………..…….4第三章總體設(shè)計(jì)方案………….53.1方案比擬…………….……….53.2方案選擇…………………..…6第四章串級(jí)控制系統(tǒng)分析………………..…..74.1主回路設(shè)計(jì).............................................................................................74.2副回路選擇.............................................................................................74.3主、副調(diào)節(jié)器規(guī)律選擇..........................................................................74.4主、副調(diào)節(jié)器正反作用方式確定...........................................................84.5控制器參數(shù)工程整定..............................................................................8第五章各儀表的選取及元器件清單............................................................85.1溫度變送器.............................................................................................85.2溫度檢測(cè)元件.........................................................................................95.3調(diào)節(jié)閥……………………....115.4聯(lián)鎖保護(hù)….…………………….…….........11第六章MATLAB仿真實(shí)驗(yàn)……..…………..126.1副回路的整定.......................................................................................126.2主回路的整定........................................................................................136.3整體參數(shù)整定.........................................................................................13第七章問(wèn)題及解決方法………………….….16第八章心得體會(huì)………………16【參考文獻(xiàn)】前言——國(guó)內(nèi)外控制系統(tǒng)開(kāi)展情況1.國(guó)外控制系統(tǒng)的開(kāi)展情況自70年代以來(lái)，由于工業(yè)過(guò)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)的迅猛開(kāi)展以及自動(dòng)控制理論和設(shè)計(jì)方法開(kāi)展的推動(dòng)下，國(guó)外溫度控制系統(tǒng)開(kāi)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(guó)、德國(guó)、瑞典等國(guó)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)廣泛應(yīng)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(guò)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(guó)外控制系統(tǒng)及儀表正朝著高精度、智能化、小型化等方面快速開(kāi)展。2.國(guó)內(nèi)控制系統(tǒng)的開(kāi)展概況隨著人們物質(zhì)生活水平的提高以及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益劇烈，產(chǎn)品的質(zhì)量和功能也向更高的檔次開(kāi)展，制造產(chǎn)品的工藝過(guò)程變得越來(lái)越復(fù)雜，為滿(mǎn)足優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗，以及平安生產(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(guò)程控制的任務(wù)也愈來(lái)愈繁重。在現(xiàn)代工業(yè)控制中,過(guò)程控制技術(shù)是一歷史較為久遠(yuǎn)的分支。在本世紀(jì)30年代就已有應(yīng)用。過(guò)程控制技術(shù)開(kāi)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)開(kāi)展時(shí)期。在自動(dòng)控制時(shí)期內(nèi)，過(guò)程控制系統(tǒng)又經(jīng)歷了三個(gè)開(kāi)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(lái)，工業(yè)過(guò)程控制取得了驚人的開(kāi)展，無(wú)論是在大規(guī)模的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，還是在傳統(tǒng)工業(yè)過(guò)程改造中，過(guò)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(guò)程控制正朝高級(jí)階段開(kāi)展，不管是從過(guò)程控制的歷史和現(xiàn)狀看，還是從過(guò)程控制開(kāi)展的必要性、可能性來(lái)看，過(guò)程控制是朝綜合化、智能化方向開(kāi)展，即計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)：以智能控制理論為根底，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)、方案、調(diào)度、管理和控制全面綜合，實(shí)現(xiàn)從原料進(jìn)庫(kù)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。第一章設(shè)計(jì)的目的意義1.1管式加熱爐簡(jiǎn)介管式加熱爐一般由四個(gè)主要局部組成：煙囪、對(duì)流室、輻射室及燃燒器，示意圖如圖1.1所示：圖1.1管式加熱爐通風(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(lái)的煙氣進(jìn)行以對(duì)流傳熱為主的換熱局部。輻射室：通過(guò)火焰或高溫?zé)煔膺M(jìn)行輻射傳熱的局部。這局部直接受火焰沖刷，溫度很高〔600-1600℃〕，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)最終溫度到達(dá)并維持在工藝要求范圍內(nèi)，由于其具有強(qiáng)耦合、大滯后等特性，控制起來(lái)非常復(fù)雜。同時(shí)，近年來(lái)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(mén)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(mǎn)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，使燃燒產(chǎn)生的有害氣體最少，到達(dá)減排的目的。第二章管式加熱爐溫度控系統(tǒng)工藝流程及控制要求管式加熱爐的主要任務(wù)是把原制油或重油加熱到一定溫度，以保證下一道工序〔分餾或裂解〕的順利進(jìn)行。加熱爐的工藝流程圖如圖2.1所示。燃料油經(jīng)過(guò)蒸汽霧化后在爐膛中燃燒，被加熱油料流過(guò)爐膛四周的排管中，就被加熱到出口溫度θ1。在燃料油管道上裝設(shè)一個(gè)調(diào)節(jié)閥，用它來(lái)控制燃油量以到達(dá)調(diào)節(jié)溫度θ1的目的。圖2.1管式加熱爐工藝流程圖引起溫度θ1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)D2；〔2〕噴油用的過(guò)熱蒸汽壓力波動(dòng)D4；〔3〕被加熱油料方面〔它的流量和入口溫度〕的擾動(dòng)D1；〔4〕配風(fēng)、爐膛漏風(fēng)和大氣溫度方面的擾動(dòng)D3；其中燃料油壓力和過(guò)熱蒸汽壓力都可以用專(zhuān)門(mén)的調(diào)節(jié)器保持其穩(wěn)定，以便把擾動(dòng)因素減小到最低限度。從調(diào)節(jié)閥動(dòng)作到溫度θ1改變，這中間需要相繼通過(guò)爐膛、管壁和被加熱油料所代表的熱容積，因而反響很緩慢。工藝上對(duì)出口溫度θ1要求不高，一般希望波動(dòng)范圍不超過(guò)±1～2%。第三章總體設(shè)計(jì)方案3.1方案比擬3.1.1簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)溫度調(diào)節(jié)器TC是根據(jù)原料油的出口溫度θ1與設(shè)定值的偏差進(jìn)行控制。當(dāng)燃料局部出現(xiàn)干擾后，控制系統(tǒng)并不能及時(shí)產(chǎn)生控制作用，克服干擾對(duì)被控參數(shù)θ1的影響控制質(zhì)量差。當(dāng)生產(chǎn)工藝對(duì)原料油出口溫度θ1要求很?chē)?yán)格時(shí)，簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)很難滿(mǎn)足要求。被控變量：原料油出口溫度；操控變量：燃料流量。當(dāng)對(duì)出口溫度控制要求不高時(shí)，簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)可以滿(mǎn)足要求。圖3.1管式加熱爐溫度控制系統(tǒng)圖3.2管式加熱爐出口溫度單回路控制系統(tǒng)框圖3.1.2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。爐膛溫度變化時(shí)，TC可以及時(shí)動(dòng)作，克服干擾。圖3.3管式加熱爐溫度串級(jí)控制系統(tǒng)圖3.4管式加熱爐出口溫度串級(jí)控制系統(tǒng)框圖3.2方案選擇方案一的簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)有干擾時(shí)，TC輸出信號(hào)改變閥門(mén)開(kāi)度，進(jìn)而改變?nèi)剂狭髁?，在爐膛中燃燒后，爐膛溫度改變，改正程時(shí)間常數(shù)大，可到達(dá)15min。因此等到出口溫度改變后，再改變操縱變量，動(dòng)作不及時(shí)，偏差在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不能被消除。方案二的串級(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。副回路具有先調(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(méi)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。與單回路控制系統(tǒng)相比，串級(jí)控制系統(tǒng)多用了一個(gè)測(cè)量變送器與一個(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(lái)說(shuō)，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)①改善了被控過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性，提高了系統(tǒng)的工作頻率；②對(duì)二次擾動(dòng)有很強(qiáng)的克服能力；③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。綜上所述，本設(shè)計(jì)選擇串級(jí)控制系統(tǒng)。第四章串級(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)θ1精確控制與溫度調(diào)節(jié)器對(duì)來(lái)自燃料干擾的及時(shí)控制相結(jié)合，先根據(jù)爐膛溫度θ2的變化，改變?nèi)剂狭?，快速消除?lái)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θ1與設(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，到達(dá)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)。燃料由于其成分和流量變化，對(duì)控制過(guò)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(guò)調(diào)整副參數(shù)爐膛溫度θ2能夠有效地影響主參數(shù)原料油出口溫度θ1，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)律的根本出發(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)作為住調(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)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)工藝平安考慮，燃料調(diào)節(jié)閥應(yīng)選氣開(kāi)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)備平安，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(guò)程Ko1﹥0。為保證主回路為負(fù)反響，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)反響，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控制器參數(shù)工程整定1串級(jí)控制系統(tǒng)主、副控制器的參數(shù)整定方法主要有三種：兩步整定法、一步整定法和逐步逼近法。1、按照串級(jí)控制系統(tǒng)主、副回路的情況，先整定副控制器，后整定主控制器的方法叫做兩步整定法。2、一步整定法，就是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)先將副控制器一次放好，不再變動(dòng)，然后按照一般單回路孔控制系統(tǒng)的整定方法直接整定主控制器參數(shù)。3、逐步逼近法是一種依次整定主回路、副回路，然后循環(huán)進(jìn)行，逐步接近主、副回路最正確整定的一種方法。我們選擇兩步整定法來(lái)整定串級(jí)控制系統(tǒng)的參數(shù)。第五章各儀表的選取及元器件清單5.1溫度變送器DDZ-III型儀表采用了集成電路和平安火花型防爆結(jié)構(gòu)，提高了儀表精度、儀表可靠性和平安性，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(guó)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DC4～20mA，控制室聯(lián)絡(luò)信號(hào)為DC1～5V，信號(hào)電流與電壓的轉(zhuǎn)換電阻為250。〔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?！?〕整套儀表可構(gòu)成平安火花型防爆系統(tǒng)。DDZ-III型儀表室按國(guó)家防爆規(guī)程進(jìn)行設(shè)計(jì)的，而且增加了平安柵，實(shí)現(xiàn)了控制室與危險(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)與自動(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(lái)的測(cè)量信號(hào)(DC4～20mA或DC1～5V〕，在輸入電路中與給定信號(hào)進(jìn)行比擬，得出偏差信號(hào)，然后在PD與PI電路中進(jìn)行PID運(yùn)算，最后由輸出電路轉(zhuǎn)換為4～20mA直流電流輸出。圖5.1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)根本相同。本設(shè)計(jì)采用DDZ-III型熱電偶溫度變送器。圖5.1DDZ-III型調(diào)節(jié)器結(jié)果框圖5.2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)及物理性能穩(wěn)定、電阻與溫度的關(guān)系接近線性等條件，就可以作為溫度傳感元件用來(lái)測(cè)溫，稱(chēng)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(lèi)。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?chē)h(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(lái)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5.2所示。用補(bǔ)償導(dǎo)線將熱電偶的冷端延長(zhǎng)到溫度比擬穩(wěn)定的地方后，并沒(méi)有完全解決冷端溫度補(bǔ)償問(wèn)題，為此還要采取進(jìn)一步的補(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(guò)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)電橋的影響不容無(wú)視。為了消除導(dǎo)線電阻帶來(lái)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，如果缺乏，用錳銅電阻絲湊足。同時(shí)，熱電阻必須用三線接法，如圖5.3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。圖5.2補(bǔ)償導(dǎo)線的作用圖5.3熱電阻三線制接法5.3調(diào)節(jié)閥由前面可以知道，從生產(chǎn)工藝平安出發(fā)，燃料油調(diào)節(jié)閥選用氣開(kāi)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)備平安為了保證。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(lèi)。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，廣泛地應(yīng)用于化工、煉油等生產(chǎn)過(guò)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(guò)程中很少使用。故本設(shè)計(jì)采用了氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，且為氣開(kāi)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、低選器等局部組成。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(guò)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(wú)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(guò)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(guò)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應(yīng)量以防回火。第六章MATLAB仿真實(shí)驗(yàn)主對(duì)象傳遞函數(shù)：副對(duì)象的傳遞函數(shù)：在MATLAB中畫(huà)出仿真框圖，如圖6.1所示：圖6.1系統(tǒng)仿真圖6.1副回路的整定將比例作用的條件下，由大到小逐漸降低副調(diào)節(jié)器的比例度。此時(shí)的仿真曲線如圖6.2所示：圖6.2仿真曲線16.2主回路的整定保持副回路的比例度不變，逐步降低主回路的比例度P1，直到得到主回路過(guò)渡過(guò)程衰減比為4：1的比例度P1S，記取過(guò)渡過(guò)程的振蕩周期T1S。當(dāng)衰減比為4：1時(shí)，比例度為98，振蕩周期為為56.3，此時(shí)主回路的仿真曲線如圖6.3所示:6.3仿真曲線26.3整體參數(shù)整定按已求得的P1S、T1S和ll值，結(jié)合已選定的調(diào)節(jié)規(guī)律，按衰減曲線法整定參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算出主、副調(diào)節(jié)器的整定參數(shù)值。經(jīng)計(jì)算以后，主、副調(diào)節(jié)的參數(shù)設(shè)置如圖6.4、6.5所示：圖6.4整定參數(shù)設(shè)置1圖6.5整定參數(shù)設(shè)置2當(dāng)副調(diào)節(jié)器參數(shù)整定好之后，視其為主回路的一個(gè)環(huán)節(jié)，按單回路控制系統(tǒng)的方法整定主調(diào)節(jié)器參數(shù)，而不再考慮主調(diào)節(jié)器參數(shù)變化對(duì)副回路的影響。一般串級(jí)系統(tǒng)對(duì)主參數(shù)的控制質(zhì)量要求高，而對(duì)副參數(shù)的控制要求相對(duì)較低。因此，當(dāng)副調(diào)節(jié)器參數(shù)整定好之后再去整定主調(diào)節(jié)器參數(shù)時(shí)，雖然會(huì)影響副參數(shù)的控制品質(zhì)，但只要主參數(shù)控制品質(zhì)得到保證，副參數(shù)的控制品質(zhì)差一點(diǎn)也是可以接受的。主、副調(diào)節(jié)器參數(shù)整定好以后系統(tǒng)輸出圖如圖6.6所示。對(duì)設(shè)定值施加干擾信號(hào)以后，系統(tǒng)輸出如圖6.7所示。圖6.6整定完成后系統(tǒng)輸出圖圖6.7施加干擾時(shí)系統(tǒng)輸出圖第七章問(wèn)題及解決方法在為期一個(gè)多星期的課程設(shè)計(jì)中，遇到過(guò)很多很多的問(wèn)題，但我通過(guò)很多有效地途徑，例如上網(wǎng)查相關(guān)資料，問(wèn)身邊的同學(xué)與朋友，或者請(qǐng)教本專(zhuān)業(yè)的老師，都得到了解決。剛開(kāi)始的時(shí)候，對(duì)管式加熱爐與串級(jí)控制系統(tǒng)只有個(gè)大概的了解，我去圖書(shū)館仔細(xì)查閱了介紹過(guò)程控制系統(tǒng)的相關(guān)書(shū)籍，并在網(wǎng)上搜類(lèi)似的設(shè)計(jì)來(lái)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。方案的選取也是一個(gè)問(wèn)題，但通過(guò)綜合分析，與同學(xué)互相討論，覺(jué)得如果要對(duì)溫度控制要求高，必須得選串級(jí)控制系統(tǒng)，才能到達(dá)控制的相關(guān)要求。然后參考專(zhuān)業(yè)書(shū)籍，選取元器件，列好清單。在畫(huà)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖這一方面，一些是用畫(huà)圖工具畫(huà)出來(lái)的，但由于時(shí)間與經(jīng)驗(yàn)上的關(guān)系，有一局部是從相關(guān)資料上截下來(lái)的圖，這是以后做課程設(shè)計(jì)時(shí)需要改良提高的地方。當(dāng)然，對(duì)一篇課程設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，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，到達(dá)好的效果。在做課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，不斷發(fā)現(xiàn)新的問(wèn)題，不斷去尋找好的解決方法，不斷去改變，改良，才能讓自己得到