過(guò)程控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)論文 原料油加熱爐溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、XXXX 大 學(xué) 過(guò)程控制系統(tǒng) 課程設(shè)計(jì)（論文）題目： 原料油加熱爐溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 院（系）： XXXXXXXX學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： XXXXXXX 學(xué) 號(hào)： XXXXXXXXX 學(xué)生姓名： XXXX 指導(dǎo)教師： （簽字）起止時(shí)間：XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX課課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語(yǔ)院（系）：電氣工程學(xué)院 教研室：測(cè)控技術(shù)與儀器學(xué) 號(hào)XXXXXX學(xué)生姓名XX專(zhuān)業(yè)班級(jí)XXXX1設(shè)計(jì)題目原料油加熱爐溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)課題完成的設(shè)計(jì)任務(wù)及功能、要求、技術(shù)參數(shù)實(shí)現(xiàn)功能設(shè)計(jì)原料油加熱爐溫度控制系統(tǒng)加熱爐是生產(chǎn)中常用的設(shè)備之一。工藝要求被加熱物料的出口溫度保持在60&

2、#177;0.5。影響爐出口溫度的因素：被加熱物料的流量和初溫；燃燒壓力的波動(dòng)、流量的變化、燃料熱值的變化；煙囪的抽力變化等。設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1、確定控制方案并繪制原理結(jié)構(gòu)圖、方框圖；2、選擇傳感器、變送器、控制器、執(zhí)行器，給出具體型號(hào)和參數(shù)；3、確定控制器的控制規(guī)律以及控制器正反作用方式；4、若設(shè)計(jì)由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的數(shù)字控制系統(tǒng)應(yīng)給出系統(tǒng)硬件電氣連接圖及程序流程圖；5、按規(guī)定的書(shū)寫(xiě)格式，撰寫(xiě)、打印設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份；設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)應(yīng)在4000字以上。技術(shù)參數(shù)測(cè)量范圍：-40100控制溫度：60±0.5 最大偏差：2工作計(jì)劃1、布置任務(wù)，查閱資料，理解掌握系統(tǒng)的控制要求。（2天 ）2、確定系統(tǒng)的控

3、制方案，繪制原理結(jié)構(gòu)圖、方框圖。（1天 ）3、選擇傳感器、變送器、控制器、執(zhí)行器，給出具體型號(hào)。（2天 ）4、確定控制器的控制規(guī)律以及控制器正反作用方式。（ 1天）5、上機(jī)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的模擬運(yùn)行、答辯。（3天 ）6、撰寫(xiě)、打印設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（1天 ）指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)及成績(jī)平時(shí)： 論文質(zhì)量： 答辯： 指導(dǎo)教師簽字： 總成績(jī)： 年 月 日注：成績(jī)：平時(shí)20% 論文質(zhì)量60% 答辯20% 以百分制計(jì)算摘要生產(chǎn)自動(dòng)控制過(guò)程中，隨著工藝要求，安全、經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)不斷地情況下，簡(jiǎn)單、常規(guī)的控制已不能適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)。傳統(tǒng)的單回路控制系統(tǒng)很難使系統(tǒng)安全抗干擾。串級(jí)控制系統(tǒng)具備較好的抗干擾能力、快速性、適應(yīng)性和控制質(zhì)量，因?yàn)樵趶?fù)

4、雜的過(guò)程控制工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著PLC功能的擴(kuò)充在許多PLC 控制器中都擴(kuò)充了PID 控制功能, 因此在邏輯控制與PID控制混合的應(yīng)用場(chǎng)所中采用PLC控制是較為合理的。整個(gè)設(shè)計(jì)對(duì)串級(jí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)和主副回路設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳述，設(shè)計(jì)了加熱爐串級(jí)控制系統(tǒng)，并將基于PID算法應(yīng)用在控制系統(tǒng)中。結(jié)合基于計(jì)算機(jī)控制的PID參數(shù)整定方法實(shí)現(xiàn)串級(jí)控制。本設(shè)計(jì)是利用西門(mén)子S7-200PLC控制加熱爐溫度的控制系統(tǒng)。介紹了溫度控制系統(tǒng)的工作原理和系統(tǒng)的組成和系統(tǒng)硬件及軟件的具體設(shè)計(jì)過(guò)程?？刂平Y(jié)果表明系統(tǒng)具有優(yōu)良的控制精度和穩(wěn)定性。關(guān)鍵詞：串級(jí)控制，干擾，PLC，回路，PID目錄第1章 緒論隨著人們物質(zhì)生活水

5、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(guò)程變得越來(lái)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(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)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(guò)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(lái)，工業(yè)過(guò)程控制取得了驚人的發(fā)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)

6、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。加熱爐是煉油、化工生產(chǎn)中的重要裝置之一。其任務(wù)是把原料油加熱到一定的溫度，以保證下道工序的順利進(jìn)行。因此加熱爐的溫度控制起著舉足輕重的作用，直接關(guān)系到產(chǎn)量、能源、污染、工人的勞動(dòng)強(qiáng)度等等。近年來(lái)，加熱爐溫度控制系統(tǒng)是比較常見(jiàn)和典型的過(guò)程控制系統(tǒng)，溫度是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中重要的被控參數(shù)之一，冶金機(jī)械食品化工等各類(lèi)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中廣泛使用的各種加熱爐熱處理爐反應(yīng)爐，對(duì)工件的處理均需要對(duì)溫度進(jìn)行控制。因此，在工業(yè)生產(chǎn)和家居生活過(guò)程中常需對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)和監(jiān)控。由于許多實(shí)踐現(xiàn)場(chǎng)對(duì)溫度的影響是多方面的，使得溫度的控制比較復(fù)雜，傳統(tǒng)的加熱爐電氣控制系統(tǒng)普遍采用繼

7、電器控制技術(shù)，由于采用固定接線的硬件實(shí)現(xiàn)邏輯控制，使控制系統(tǒng)的體積增大，耗電多，效率不高且易出故障，不能保證正常的工業(yè)生產(chǎn)。隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)繼電器控制技術(shù)必然被基于計(jì)算機(jī)技術(shù)而產(chǎn)生的PLC控制技術(shù)所取代。而PLC本身優(yōu)異的性能使基于 PLC控制的溫度控制系統(tǒng)變的經(jīng)濟(jì)高效穩(wěn)定且維護(hù)方便。目前而言，國(guó)內(nèi)加熱爐控制多數(shù)仍舊采用老式的人工控制，需要操作人工控制.需要操作人員完全手動(dòng)控制燃料，原料閥的開(kāi)度，進(jìn)行燒爐。這樣一來(lái)，流量控制的精度將極差，操作的及時(shí)性也將大大降低。同時(shí)，由于大多數(shù)加熱爐的燃料是利用高爐煤氣，而高爐煤氣是多用戶煤氣管網(wǎng)，煤氣壓力波動(dòng)極大，煤氣流量也將嚴(yán)重不穩(wěn)定，對(duì)人

8、工操作難度也進(jìn)一步加大。為此我們?cè)O(shè)計(jì)一套以串級(jí)控制為基礎(chǔ)的加熱爐串級(jí)控制系統(tǒng)，這對(duì)提高工業(yè)產(chǎn)能具有相當(dāng)積極的意義。第2章 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案2.1 概述本設(shè)計(jì)的整體思路是：利用對(duì)燃料量的控制最終來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)原油的溫度的控制，該控制分為主回路與副回路控制兩部分，在原油出口處設(shè)置主回路溫度傳感器，由其帶動(dòng)主回路溫度控制器從而進(jìn)行對(duì)燃料閥的流量控制，此控制為主回路被控參數(shù)控制。在爐膛設(shè)置主回路溫度傳送器，由其帶動(dòng)主回路溫度控制器進(jìn)行對(duì)干擾的消除。這樣，便構(gòu)成了以原料油出口溫度為主要被控參數(shù)，以爐膛溫度為輔助被控參數(shù)的串級(jí)控制系統(tǒng)。2.2 方案論證方案1：簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)管式加熱爐是煉油、化工生產(chǎn)中的重要裝置

9、之一，它的任務(wù)是把原料油加熱到一定溫度，以保證下道工序的順利進(jìn)行。因此，常選原料油出口溫度為被控參數(shù)、燃料流量為控制變量，構(gòu)成如圖1-1所示的溫度控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)框圖如圖1-2所示。影響原料油出口溫度的干擾有原料油流量、原料油入口溫度、燃料壓力、燃料壓力等。該系統(tǒng)根據(jù)原料油出口溫度變化來(lái)控制燃料閥門(mén)開(kāi)度，通過(guò)改變?nèi)剂狭髁繉⒃统隹跍囟瓤刂圃谝?guī)定的數(shù)值上，是一個(gè)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)。圖1-1 管式加熱爐出口單回路溫度控制系統(tǒng)由圖1-1可知，當(dāng)燃料壓力或燃料熱值變化時(shí)，先影響爐膛溫度，然后通過(guò)傳熱過(guò)程逐漸影響原料油的出口溫度。從燃料流量變化經(jīng)過(guò)三個(gè)容量后，才引起原料油出口溫度變化，這個(gè)通道時(shí)間常數(shù)很大，

10、約有15min，反應(yīng)緩慢。而溫度調(diào)節(jié)器是根據(jù)原料油的出口溫度與設(shè)定值的偏差進(jìn)行控制。當(dāng)燃料部分出現(xiàn)干擾后，圖1-1所示的控制系統(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)的影響，控制質(zhì)量差。當(dāng)生產(chǎn)工藝對(duì)原料油出口溫度要求嚴(yán)格時(shí)，上述簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)很難滿足要求。調(diào)節(jié)器1調(diào)節(jié)閥爐膛管壁原料油溫度變送器圖1-2 管式加熱爐出口溫度單回路控制系統(tǒng)框圖燃料在爐膛燃燒后，首先引起爐膛溫度變化，再通過(guò)爐膛與原料油的溫差將熱量傳給原料油，中間還要經(jīng)過(guò)原料油管道管壁。顯然，燃料量變化或燃料熱值變化，首先使?fàn)t膛溫度發(fā)生改變。如果以爐膛溫度作為被控參數(shù)組成單回路控制系統(tǒng)，會(huì)使控制通道容量滯后減少，時(shí)間常數(shù)約為3min

11、，對(duì)來(lái)自燃料的干擾、的控制作用比較及時(shí)，對(duì)應(yīng)的控制系統(tǒng)如圖1-3所示。系統(tǒng)框圖如圖1-4。但問(wèn)題是爐膛溫度畢竟不能真正代表原料油出口溫度，即使?fàn)t膛溫度恒定，原料油本身的流量或入口溫度變化仍會(huì)影響原料油出口溫度，圖1-3 管式加熱爐爐膛溫度控制系統(tǒng)這是因?yàn)閬?lái)自原料油的干擾、并沒(méi)有包含在圖1-4所示的控制系統(tǒng)（反饋回路）之內(nèi)，控制系統(tǒng)不能克服、對(duì)原料油出口溫度的影響，控制效果仍達(dá)不到生產(chǎn)工藝要求。 如果將上面兩種控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)溫度調(diào)節(jié)器對(duì)被控參數(shù)的精調(diào)節(jié)器2調(diào)節(jié)閥爐膛原料油溫度變送器2圖1-4管式加熱爐爐膛溫度控制系統(tǒng)框圖圖1-5 管式加熱爐出口溫度串級(jí)控制系統(tǒng)確控制、溫度調(diào)節(jié)器對(duì)來(lái)自燃料的干擾、

12、的及時(shí)控制結(jié)合起來(lái)，先根據(jù)爐膛溫度的變化，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，以保持原料油出口溫度恒定，這樣就構(gòu)成了以原料油出口溫度為主要被控參數(shù)，以爐膛溫度為輔助被控參數(shù)的串級(jí)控制系統(tǒng)。管式加熱爐串級(jí)控制系統(tǒng)流程圖及系統(tǒng)框圖分別如圖1-5、圖1-6。這樣干擾、對(duì)原油出口溫度的影響主要由爐膛溫度調(diào)節(jié)器（圖1-5中的，圖1-6中的副調(diào)節(jié)器）構(gòu)成的控制回路進(jìn)行校正；由原料油出口溫度調(diào)節(jié)器（圖1-5中的，圖1-6中的主調(diào)節(jié)器）構(gòu)成的控制回路克服干擾、對(duì)原料油出口溫度的影響，并對(duì)其他干擾所引起的的偏

13、差進(jìn)行校正。副調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)閥爐膛管壁原料油溫度變送器1主調(diào)節(jié)器溫度傳感器2圖1-6 管式加熱爐出口溫度串級(jí)控制系統(tǒng)框圖綜上所述，由于管式加熱爐動(dòng)態(tài)性復(fù)雜、存在多種擾動(dòng)，簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)難以滿足控制要求，所以采用串級(jí)控制系統(tǒng)。2 環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)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。前一個(gè)調(diào)節(jié)器稱為主調(diào)節(jié)器，它所檢測(cè)和控制的變量稱主變量（主被控參數(shù)），即工藝控制指標(biāo)；后一個(gè)調(diào)節(jié)器稱為副調(diào)節(jié)器，它所檢測(cè)和控制的變量稱副變量（副被控參數(shù)），是為了穩(wěn)定主變量而引入的輔助變量。整個(gè)系統(tǒng)包括兩個(gè)控制回路，主回路和副回路。副回路由副變量檢測(cè)變送

14、、副調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)閥和副過(guò)程構(gòu)成；主回路由主變量檢測(cè)變送、主調(diào)節(jié)器、副調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)閥、副過(guò)程和主過(guò)程構(gòu)成。2.1 副回路的設(shè)計(jì)與副參數(shù)的選擇副回路的選擇是確定副回路的被控參數(shù)，串級(jí)系統(tǒng)的特點(diǎn)主要來(lái)源于它的副回路，副回路的參數(shù)選擇一般應(yīng)遵行下面幾個(gè)原則：（1）主、副參數(shù)有對(duì)應(yīng)關(guān)系。即通過(guò)調(diào)整副參數(shù)能有效地影響主參數(shù)，副參數(shù)的變化應(yīng)反映主參數(shù)的變化趨勢(shì)、并在很大程度上影響主參數(shù)；其次，選擇的副參數(shù)必須是物理上可測(cè)的；另外，由副參數(shù)所構(gòu)成的副回路，調(diào)節(jié)通道盡可能短，調(diào)節(jié)過(guò)程時(shí)間常數(shù)不能太大，時(shí)間滯后小，以便使等效過(guò)程時(shí)間常數(shù)顯著減小，提高整個(gè)系統(tǒng)的工作頻率，加快控制過(guò)程反應(yīng)速度，改善系統(tǒng)控制品質(zhì)。（2

15、）副參數(shù)的選擇必須使副回路包含變化劇烈的主要干擾，并盡可能多包含一些干擾。 在選擇副參數(shù)時(shí)一定要把主要干擾包含在副回路中，并力求把更多的干擾包含在副回路中，但也不是副回路包含的干擾越多越好，因?yàn)楦被芈钒母蓴_越多，其控制通道時(shí)間常數(shù)必然越大，響應(yīng)速度變慢，副回路快速克服干擾的能力將受到影響。所以在選擇副參數(shù)時(shí)，應(yīng)在副回路反應(yīng)靈敏與包含較多干擾之間進(jìn)行合理的平衡。（3）副參數(shù)的選擇應(yīng)考慮主、副回路中控制過(guò)程的時(shí)間常數(shù)的匹配，以防“共振”的發(fā)生。在串級(jí)控制系統(tǒng)中，主、副回路中控制過(guò)程的時(shí)間常數(shù)不能太接近，一方面是為了保證副回路具有較快的反應(yīng)能力，另一方面由于在串級(jí)控制系統(tǒng)中，主、副會(huì)理密切相關(guān)，

16、如果主、副回路中的時(shí)間常數(shù)比較接近，系統(tǒng)一旦受到干擾，就有可能產(chǎn)生“共振”，使控制質(zhì)量下降，甚至使系統(tǒng)因震蕩而無(wú)法工作。在選擇副參數(shù)時(shí)，應(yīng)注意使主、副回路中控制過(guò)程的時(shí)間常數(shù)之比為310，以減少主、副回路的動(dòng)態(tài)聯(lián)系、避免“共振”。（4）應(yīng)注意工藝上的合理性和經(jīng)濟(jì)性。2.2主、副調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)規(guī)律的選擇 在串級(jí)控制系統(tǒng)中，主，副調(diào)節(jié)器起的作用不同。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)。主被控參數(shù)是工藝操作的主要指標(biāo)，允許波動(dòng)范圍很小，一般要求無(wú)靜差，因此，主調(diào)節(jié)器應(yīng)選PI或PID調(diào)節(jié)規(guī)律。副被控參數(shù)的設(shè)置是為了克服主要干擾對(duì)主參數(shù)的影響，因而可以允許在一定范

17、圍的變化，并允許有靜差。為此，副調(diào)節(jié)器選擇P調(diào)節(jié)規(guī)律。2.3主、副調(diào)節(jié)器正、反作用方式的確定在串級(jí)控制系統(tǒng)中，主、副調(diào)節(jié)器正、反作用方式的選擇原則是使整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成負(fù)反饋。串級(jí)控制系統(tǒng)中，主、副調(diào)節(jié)器的正反作用的選擇方法是：首先根據(jù)工藝要求決定調(diào)節(jié)閥的氣開(kāi)、氣關(guān)形式，并決定副調(diào)節(jié)器的正反作用;然后再依據(jù)主、副過(guò)程的正、反形式最終確定主調(diào)節(jié)器的正、反作用方式。由圖1-5可以得到，從生產(chǎn)工藝安全出發(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)備安全。對(duì)于副調(diào)節(jié)器，當(dāng)爐膛溫度升高時(shí)，測(cè)量信號(hào)增大、為保證副回路為負(fù)反饋，此時(shí)調(diào)節(jié)閥應(yīng)關(guān)小，要求副調(diào)節(jié)器

18、輸出信號(hào)減小。按照測(cè)量信號(hào)增大，輸出信號(hào)減小的原則要求，副調(diào)節(jié)器應(yīng)為反作用方式。對(duì)于主調(diào)節(jié)器，當(dāng)副參數(shù)升高時(shí)，主參數(shù)也升高，故主調(diào)節(jié)器應(yīng)為反作用方式。2.4主、副調(diào)節(jié)器選用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(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DC420mA，控制室聯(lián)絡(luò)信號(hào)為DC15V，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。（3）整套儀表可構(gòu)成安全火花型防爆系統(tǒng)。DDZ

19、-III型儀表室按國(guó)家防爆規(guī)程進(jìn)行設(shè)計(jì)的，而且增加了安全柵，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)器的結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1。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)(DC420mA或DC15V），在輸入電路中與給定信號(hào)進(jìn)行比較，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420mA直流電流輸出。圖2-1 DDZ-III型調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)框圖2.5 主、副電路檢測(cè)變送器的確定 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)（m

20、V）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。由圖1-6可知，副回路中的溫度變送器2檢測(cè)的是爐膛的

21、溫度，一般較高，故選擇熱電偶；主電路的溫度變送器1則檢測(cè)的是原料油的出口溫度，溫度較低，選擇熱電阻即可。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2-2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(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)

22、溫信號(hào)通過(guò)電橋轉(zhuǎn)換成電壓，當(dāng)熱電阻的連接導(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(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)線電阻的阻值圖2-2 補(bǔ)償導(dǎo)線的作用圖2-3 熱電阻三線制接法符合規(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2-3所示，熱電阻用三根導(dǎo)線引出，一根連接電源，不影響橋路的平衡，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。 溫度變送器檢測(cè)信號(hào)要進(jìn)入控制系統(tǒng)，必須符合控制系統(tǒng)的信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)。變送器的任務(wù)就是將檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出。因此，熱電偶和熱電阻的輸出信號(hào)必須經(jīng)溫度變送器轉(zhuǎn)換成

23、標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)后，才能進(jìn)入控制系統(tǒng)，與調(diào)節(jié)器等其他儀表配合工作。圖2-4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。圖2-4 溫度變送器原理框圖本設(shè)計(jì)采用DDZ-III型熱電偶溫度變送器及熱電阻變送器。2.6 調(diào)節(jié)閥的確定由前文得，從生產(chǎn)工藝安全出發(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(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。2.7串級(jí)控制系統(tǒng)的參數(shù)整定串級(jí)控制系統(tǒng)從整體上來(lái)看是定值控制系統(tǒng)，要求主參數(shù)有較高的控制精度。但副回路是隨動(dòng)系統(tǒng)，要求副參數(shù)能準(zhǔn)確、快速地跟隨主調(diào)節(jié)器輸出地變化。主、副回路的原理不一樣，對(duì)主、副參數(shù)的要求也不同，通過(guò)正確的參數(shù)整定，可取得理想的控制效果。串級(jí)控制系統(tǒng)主、副調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定方法有逐步逼近法、兩步整定法和一步整定法。這里采用兩步整定法。兩步整定法就