模塊一電加熱溫度過程控制實(shí)施方案

模塊一電加熱溫度控制方案電加熱控制系統(tǒng)集成與調(diào)試模塊一電加熱溫度控制方案湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程分院1一、作業(yè)點(diǎn)評(píng)(一)題目要求加熱爐溫度控制系統(tǒng)如圖1所示，根據(jù)工藝要求，出現(xiàn)故障時(shí)爐子應(yīng)當(dāng)熄火。試說明調(diào)節(jié)閥的氣開、氣關(guān)型式，調(diào)節(jié)器的正反作用方式，并簡(jiǎn)述控制系統(tǒng)的動(dòng)作過程。冷介質(zhì)加熱爐熱介質(zhì)燃料TC圖1加熱爐控制系統(tǒng)圖從實(shí)際工藝要求可知：為了在控制閥氣源斷氣時(shí)，爐溫不繼續(xù)升高，以防燒壞爐子，應(yīng)采用氣開閥(斷氣時(shí)關(guān)閉),是“正”作用。爐溫是隨燃料的增多而升高的，所以爐子也是“正”作用的。所以根據(jù)反饋控制原理，調(diào)節(jié)器必須為“反”作用，才能當(dāng)爐溫升高時(shí)，使閥門關(guān)小，爐溫下降。其工作過程如下：溫度↑→溫度變送器輸出↑→調(diào)節(jié)器輸出↓→調(diào)節(jié)閥開度↓→燃料輸出↓→溫度↓。2二、加熱控制的意義從本次課開始我們將討論溫度控制問題。溫度控制在工業(yè)生產(chǎn)中具有極廣泛的應(yīng)用，根據(jù)加熱介質(zhì)的不同，大致可分為二類：一是燃燒加熱方式，另一種是電加熱方式。后者由于使用安全、效率較高、環(huán)保節(jié)能、控制方便等優(yōu)越性，越來越受到重視與應(yīng)用。因此我們將以電加熱模擬鍋爐恒溫控制系統(tǒng)的集成與調(diào)試技術(shù)，以使大家對(duì)溫度控制技術(shù)有一基本認(rèn)識(shí)，并學(xué)會(huì)應(yīng)用。3三、理論分析――溫度位式控制方案(一)雙位控制當(dāng)e0或e0時(shí)e0或e0時(shí)uumaxu開位Juumine關(guān)位理想的雙位控制特性圖4雙位控制示例三、理論分析――溫度位式控制方案(二)具有中間區(qū)的雙位控制Pu開t0eTth關(guān)TOtLTt帶中間區(qū)的雙位控制規(guī)律5帶中間區(qū)的雙位控制過程三、理論分析――溫度位式控制方案雙位控制的特點(diǎn)及應(yīng)用雙位控制器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低、易于實(shí)現(xiàn)，因此應(yīng)用很普遍。常見的雙位控制器有帶電觸點(diǎn)的壓力表、帶電觸點(diǎn)的水銀溫度計(jì)、雙金屬片溫度計(jì)、動(dòng)圈式雙位批示調(diào)節(jié)儀等。在工業(yè)生產(chǎn)中，如對(duì)控制質(zhì)量要求不高，且允許進(jìn)行位式控制時(shí)，可采用雙位控制器構(gòu)成雙位控制系統(tǒng)。如空氣壓縮機(jī)貯罐的壓力控制，恒溫箱、電烘箱、管式加熱爐的溫度控制等就常采用雙位控制系統(tǒng)。6三、理論分析――溫度位式控制方案(三)多位控制三位控制規(guī)律特點(diǎn)當(dāng)被控變量在某一個(gè)范圍內(nèi)時(shí)，執(zhí)行器可以處于某一中間位置，以使系統(tǒng)中物料量或能量的不平三位控制器特性示意圖衡狀態(tài)得到緩和，這就構(gòu)成了三位式控制規(guī)律。(三)三位控制器高中低總表1電爐加熱系統(tǒng)三位控制工作情況表繼電器工作情況-+指針位置J1J2220V~閉合閉合J1乙甲J2斷開閉合斷開220V~斷開在加熱爐中，采用XCT型動(dòng)圈式三位指示調(diào)節(jié)儀進(jìn)行溫度的三位控制。8四、溫度控制方案的改進(jìn)基于可控硅電力控制器的溫度控制系統(tǒng)可用下圖表示，其基本原理是：溫度傳感器檢測(cè)水溫，并以電信號(hào)方式傳送給溫度控制器，溫度控制器則與給定值比較后得到偏差e,經(jīng)運(yùn)算后得到控制值輸出給可控硅電力控制器，并由它去控制串在主回路中的可控硅(晶閘管)模組，改變主回路中電壓的導(dǎo)通與關(guān)斷，由此達(dá)到調(diào)節(jié)電功率的目的。調(diào)節(jié)器PID調(diào)節(jié)給定值溫度傳感器可控硅電力控制器可控硅的不同觸發(fā)方式1、“調(diào)壓型”觸發(fā)方式U“調(diào)壓型”觸發(fā)方式，也稱為“移相型”觸發(fā)方式，即在交流電的半個(gè)周期(正半周期電源波形0U觸發(fā)脈沖t或負(fù)半周期)內(nèi)通過控制(移動(dòng))觸發(fā)脈沖的相位，來調(diào)整“導(dǎo)通時(shí)間”(又稱導(dǎo)通角)和關(guān)斷時(shí)間(又稱控制角)的比例來達(dá)到改變輸出電壓平均值的目的，輸出的連續(xù)性比較好，被控參數(shù)比較穩(wěn)定0U負(fù)載波形t0控制角導(dǎo)通角t“調(diào)壓型”觸發(fā)方式的工作波形可控硅的不同觸發(fā)方式2、“定周期過零調(diào)功型”觸發(fā)方式在一個(gè)較長(zhǎng)的固定周期內(nèi)通過觸發(fā)電路控制導(dǎo)通周波的個(gè)數(shù)和關(guān)斷周波個(gè)數(shù)的比值(又稱為占空比或時(shí)間比例)來控制負(fù)載功率的平均值。電源波形U0T100T2StU觸發(fā)脈沖T2Tt0U負(fù)載波形0T過零時(shí)導(dǎo)通2T100T2St“定周期過零調(diào)功型”觸發(fā)方式的工作波形11可控硅的不同觸發(fā)方式3、“變周期過零調(diào)功型”觸發(fā)方式“變周期過零調(diào)功型”觸發(fā)方式是從“定周期過零調(diào)功型”觸發(fā)方式演變而來的。即在滿足“過零觸發(fā)”和“輸入信號(hào)和占空比的關(guān)系”兩個(gè)前提條件下，盡可能縮短控制周期，從而減小測(cè)量?jī)x表的抖動(dòng)，并提高控溫的精度“變周期過零調(diào)功型”觸發(fā)方式的工作波形4、三種控制模式的性能對(duì)比三種控制模式各有優(yōu)缺點(diǎn)，變周期過零調(diào)功方式，對(duì)電網(wǎng)無干擾，能提高電網(wǎng)功率因數(shù)，節(jié)能效果明顯，所以越來越被廣泛采用?？煽毓枞N控制模式的工作波形134、三種控制模式的性能對(duì)比五、小結(jié)，學(xué)生課后自學(xué)布置1、小結(jié)通過本次課學(xué)習(xí)，在能力應(yīng)達(dá)到：1)熟悉位式控制規(guī)律與性能特點(diǎn)，能根據(jù)工藝特點(diǎn)與要求，用雙位式和三位式控制器組成合理的溫度控制系統(tǒng)。2)明確可控硅電力控制器的工作原理與性能特點(diǎn)，能根據(jù)工藝特點(diǎn)與要求，用可控硅電