基于废水和蒸汽的换热器温度控制系统设计

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1、辽宁工业大学课程设计说明书（论文）辽宁工业大学过程控制系统课程设计（论文）题目：基于废水和蒸汽的换热器温度控制系统设计院（系）：电气工程学院专业班级：测控112学号：学生姓名：指导教师：起止时间：2014.12.15-2014.12.26本科生课程设计（论文）课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：测控技术与仪器学号110301047学生姓名杨林专业班级测控112设计题目基于废水和蒸汽的换热器温度控制系统设计课程设计（论文）任务设计任务设计换热器温度控制系统在某生产过程中，冷物料通过热交换器用热水（工业废水

2、）和蒸汽对其进行加热，工艺要求出口温度为140±2℃。当用热水加热不能满足出口温度要求时，则在同时使用蒸气加热。设计要求1、确定控制方案并绘制原理结构图、方框图；2、选择传感器、变送器、控制器、执行器（阀），给出具体型号和参数；3、确定控制器的控制规律以及控制器正反作用方式，确定阀的流量特性和开闭形式；4、进行模拟调试或仿真5、按规定的书写格式，撰写、打印设计说明书一份；设计说明书应在4000字以上。技术参数测量范围：0-180℃控制温度：140±2℃最大偏差：5℃；工作计划1、布置任务，查阅资料，理解掌握系统的控制要求。

3、（2天）2、确定系统的控制方案，绘制原理结构图、方框图。（1天）3、选择传感器、变送器、控制器、执行器，给出具体型号和参数。（2天）4、确定控制器的控制规律以及控制器正反作用方式（1天），调节阀的气开气关形式以及流量特性选择。（1天）5、上机实现系统的模拟运行或仿真、答辩。（2天）6、撰写、打印设计说明书（1天）指导教师评语及成绩平时：论文质量：答辩：指导教师签字：总成绩：年月日注：成绩：平时20%论文质量60%答辩20%以百分制计算III本科生课程设计（论文）摘要换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，在化工、石油

4、、动力、食品及其它许多工业生产中占有重要地位。针对用热水和蒸汽的换热器加热冷物料的系统，采用分程控制系统作为控制方案，运用两个气开式阀门，实现分程控制。该系统通过温度变送器接收并传送热物料的温度，根据出口温度是否达到要求来控制蒸汽阀的开关，从而使物料出口温度保持在一定的值上。该控制方案简单方便，易于操作，且能源利用率高。通过Matlab仿真，仿真结果证明该控制方案可以满足要求，方案设计正确。关键词：换热器；分程控制；气动阀；MatlabIII本科生课程设计（论文）目录第1章绪论1第2章课程设计的方案论证22.1系统对象特性

5、分析22.2系统方案论证22.3确定设计方案4第3章各种仪表的设计选择53.1变送器的选择设计53.2执行器的选择设计63.3控制器的选择设计73.4PID控制算法9第4章系统仿真或模拟调试10第5章课程设计总结13参考文献14III本科生课程设计（论文）第1章绪论换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。换热器是化工、石油、钢铁、汽车、食品及其他许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。尤其在化工生产中，换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用甚为广泛。它的主要功能是保证工艺过程对

6、介质所要求的特定温度，同时也是提高能源利用率的主要设备之一。在换热器系统中，其出口介质温度的准确地测量和有效控制是优质、高产、节能和安全生产的重要条件。所以，换热器出口物料的控制是工业过程很重要的研究课题。通过调节载热体(蒸汽)的流量来控制换热器出物料的温度维持所需值，提高出口品质，保证产品质量，并最大限度地利用能源。目前，对换热器出口物料的控制大都采用传统的PID控制。但是，由于换热系统这种被控对象具有纯滞后、大惯性、参数时变的非线性特点，传统的PID控制往往不能满足其静态、动态特性的要求。在实际生产中有一种智能模糊控制

7、技术，在换热器出口物料的控制中，从基本模糊控制器的结构、原理出发，分析影响系统性能的若干问题，对基本的模糊控制器的主要环节作了改进，提出了基于自调整加权因子的智能积分模糊控制器，该控制器控制规则采用带加权因子的解析表达式，并引入智能积分环节，通过MATLABSIMULINK工具仿真试验证明，该控制器提高了控制系统的动、静态性能,且具有结构简单、待整定参数少、控制规则简便、易实现、调试方便、适应性强等特点，成功地实现了换热器出口温度的控制。设计和应用过程控制系统，必须充分注意提高工业生产的经济技术指标，通过自动控制手段来减

8、少能量消耗，以提高经济效益。而在工业生产中，列如在印染、造纸醋酸乙烯等生产过程中，会产生很多废液，如果将其任意排放，对环境将会造成严重污染，并破坏生态平衡。本设计要求用热水和蒸汽用换热器对冷物料进行加热，其中所使用的热水即为工业废水。这样既将废水得到了合理利用节省了能源，又减少了污染保护了环境，符合现代