换热器温度控制系统Word格式文档下载.docx

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在冷流体出口设置一个电功调节阀，可以根据输入信号自动调节冷流体流量的大小。

多级离心泵的转速由便频器来控制。

换热器过程控制系统执行器的选择考虑到电动调节阀控制具有传递滞后大，反应迟缓等缺点，根具离心泵模型得到通过控制离心泵转速调节流量具有反应灵敏，滞后小等特点，而离心泵转速是通过变频器调节的，因此，本系统中采用变频器作为执行器。

*1it1热水炉图2换热器的温度控制系统工艺流程图引起换热器出口温度变化的扰动因素有很多，简要概括起来主要有：

（1）热流体的流量和温度的扰动，热流体的流量主要受到换热器入口阀门的开度和循环泵压头的影响。

热流体的温度主要受到加热炉加热温度和管路散热的影响。

（2）冷流体的流量和温度的扰动。

冷流体的流量主要受到离心泵的压头、转速和阀门的开度等因素的影响。

冷流体的温度与大气温度和换热器回流水的流量等因素有关。

（3）加热炉的启停机的影响。

（4）室内温度与管路内气体变化和阀门开度的影响。

首先考虑采用单回路控制系统。

方块图如下图3所示：

干IV%t）1JL：

一幼輒一_：

温麼轉屈勝4-20mAL一”-A/D转换电流佰号图3单回路控制系统原理图从图3所示的控制系统中可以看出，从冷流体管路阀门或离心泵转速变化到热流体出口温度改变，在这中间要相继通过冷流体流量变化，换热器热交换速率变化，热流体出口温度变化等一系列过程，因此整个控制通道的容量滞后大、时间常数大、这就导致控制系统的控制作用不及时、最大偏差大、过度时间长、抗干扰能力差、控制精度降低。

而工艺上对出口温度要求比较严格，一般希望波动范围不超过+-（1%2%）。

根据大量的工程实践经验和实验的结果证明，采用图3所示单回路控制系统是达不到要求的，必须寻求其他控制方案。

分析各种影响热器出口温度的因素，除了热流体的流量和温度外，冷流体的流量、阀门的开度等因素和进入系统的位置，首先影响冷流体的流量，而后经过换热器从而影响影响热流体的出口温度。

如果以冷流体流量为被控变量，输送冷流体的离心泵转速为操纵变量，够成单回路控制系统，则该控制系统的通道的容量滞后大大减少，对来自离心泵的转速、阀门开度变化等干扰能及时克服，减少他们对热流体出口温度的影响。

但是很显然，热流体的流量和温度的变化没有包含在内，同时系统也没有对热流体出口温度构成闭环控制，因此，仍然不能保证出口温度稳定在设定值上，还需进行改造。

为了解决上述滞后时间和控制要求之间的矛盾，保持热流体的出口温度稳定，可以根据管路冷流量的变化，先调节离心泵的转速，然后再根据热流体出口温度与设定值之间的偏差，根据合适的控制算法，进一步调节流体的流量，以保持出口温度的稳定，这样组成流体出口温度调节器和流体流量调节器串联起来的串级控制系统。

其方块图如下图4所示：

图4串级控制系统原理图根据图4可以看出来自冷流体流量方面的干扰因素包括在副回路内，因此可以大大减少这些扰动因素对于热流体出口温度的影响。

对于热流体流量和温度方面的干扰，采用串级控制系统也可以得到改善，具体控制效果明显改善。

综上所述，我们可以对串级控制系统方案的基本参数进行确定：

主回路：

热流体出口温度一一冷流体流量控制回路副回路：

冷流体流量一一离心泵转速控制回路主变量：

换热器出口温度副变量：

冷流体流量主检测变送器：

铂电阻温度传感器副检测变送器：

涡轮流量传感器执行器：

变频器三、仪表的选型以及参数的确定1温度的测量选择装配式热电偶如图5所示图5装配式热电偶测量范围及允许误差范围热电偶类别代号分度号测量范围基本误差限镍铬康铜WRKE0800C0.75%t镍铬-镍硅WRNK01300C0.75%t铂铑13-铂WRBR0-1600C0.25%t铂铑10铂WRPS01600C0.25%t铂铑30铂铑6WRRB01800C0.25%t注：

t为感温元件实测温度值C）热电偶时间常数热惰性级别时间常数（秒）热惰性级别时间常数（秒）:

I901801030n3090IVV10热电偶公称压力：

一般是指在工作温度下保护管所能承受的静态外压而破裂。

热电偶最小插入深度：

应不小于其保护套管外径的8-10倍（特列产品例外）绝缘电阻：

当周围空气温度为15-35C,相对湿度V80%时绝缘电阻5兆欧（电压100V）。

具有防溅式接线盒的热电偶，当相对温度为933C时，绝缘电阻0.5兆欧（电压100V高温下的绝缘电阻：

热电偶在高温下，其热电极（包括双支式）与保护管以及双支热电极之间的绝缘电阻（按每米计）应大于下表规定的值。

规定的长时间使用温度C）试验温度（C）绝缘电阻值（Q）60060072000800800250001000100050002温度变送器选择通用型智能温度变送器如图6所示，接线端子如图7所图6通用型智能温度变送器图7接线端子性能简介输入单路或双路热电偶、热电阻信号，变送输出隔离的单路或双路线性的电流或电压信号，并提高输入、输出、电源之间的电气隔离性能。

技术特点本产品采用了先进的数字化技术，具备了传统模拟仪表所不具备的多项先进性能，在对高、低频干扰信号的抑制方面均有着优异表现，即使在大功率变频控制系统中依然能够可靠应用，同时，数字化技术的应用彻底克服了传统温度变送器线性差的缺点，内部采用数字化调校、无零点及满度电位器、自动动态校准零点、温度飘移自动补偿等诸多先进技术，并符合IEC61000-4-4:

1995中所规定的第四类（恶劣工业现场）环境对产品的抗电磁干扰要求,这一系列技术的应用使产品的稳定性及可靠性得到科学的保证。

以上各项技术领先国际先进水平.适用性可以与单元组合仪表及DCSPLC等系统配套使用，在油田、石化、制造、电力、冶金等行业的重大工程中有着广泛应用。

技术参数系统传输准确度：

土0.2%xFS温度漂移：

w0.0015%FS/C冷端温度补偿准确度：

土0.1%测量热电阻时允许的引线电阻：

w50Q工作温度：

工业级标准-10+55C电流输出允许外接的负载阻抗：

4-20mA输出时0500Q;

0-10mA输出时01KQ需要更大的负载能力请在订货时说明。

电磁兼容：

符合IEC61000-4-4：

1995中所规定的第四类（恶劣工业现场）环境对产品的抗电磁干扰要求.输入/输出/电源/通讯/双路间绝缘强度：

1500V.ac储运环境温度：

-40+80C相对湿度：

10-90%RH（40C时）供电电源：

交流：

AC95265V直流：

DC12332V（反接保护）输入功率：

0.91.8W（与型号有关，详见本手册附录中关于输入功率的计算方法）通讯接口：

RS232或RS485,MODBU软件协议（选配）。

外形尺寸：

宽X高X深：

22.5x100X115mm净重：

140g20g型号说明SK-WD-XXXX通用型温度变送器输入回路缺省为单回路D双回路（相互隔离）第一路输出14-20mA21-5V30-10mA40-5V50-10V第二路输出缺省为无第二输出14-20mA21-5V30-10mA40-5V50-10V供电方式缺省为交流220VD直流24V3流量传感器选用SKLUCB型插入式涡街流量计如图8所示图8SKLUC型插入式涡街流量计工作原理按国际标准化组织07145（在环形截面封闭管道中的流体流量测定一在截面一点的速度测量法），采用埋入压电晶体的涡街测速探头，插入大口径工业管道内，将卡门旋涡频率转换为与流量成正比的电流或电压脉冲信号或420mADC电流信号。

仪表特点1、可测量蒸汽，气体,液体的体积流量和质量流量；

2、无机械运动部件，测量精度高，结构紧凑维护方便；

3、压力损失小,量程范围宽；

范围度达1:

25;

4、采用消扰电路和抗振传感头；

5、采用消扰电路和抗振传感头，使仪表具有一定抗环境振动性能；

6可测介质温度达+250C。

7、可实现不断流拆装传感器，可实现放大器与传感器分离（分离距离15m；

技术参数公称通经（mr）2501500仪表材质1Cr18Ni9Ti公称压力（MpaPN1.6MpaPN2.5Mpa被测介质温度C）-40+250C环境条件温度10+55C，相对湿度5%90%,大气压力86106Kpa精度等级示值的土2.5%量程比1:

10；

1:

15阻力损失系数Cd6V变送器：

两线制420mADC电流信号供电电源传感器：

、+24VDC变送器：

+24VDC现场显示型：

仪表自带3.2V锂电池信号传输线KVVP30.3（三线制），2X0.3（二线制）传输距离w500m信号线接口内螺纹M2X1.5防爆等级ExdllBT6防护等级IP654调节器选用SK808/900系列智能PID调节仪如图9所示，接线端子如图10所示图9SK-808/900系列智能PID调节仪输删4*20mA允许振动加速度1.0gu-o00O3_3.0图10接线端子主要技术指标基本误差：

0.5%FS或0.2%FS1个字分辨力：

1/20000、14位A/D转换器显示方式：

双排四位LED数码管显示采样周期：

0.5S报警输出：

二限报警，报警方式为测量值上限、下限及偏差报警，继电器输出触点容量AC220V/3A控制输出：

继电器触点输出固态继电器脉冲电压输出（DC12V/30mA单相/三相可控硅过零触发单相/三相可控硅移相触发模拟量420mA010mA15V、05V控制输出通讯输出：

接口方式-隔离串行双向通讯接口RS485/RS422/RS232/Modem波特率-3009600bps内部自由设定馈电输出：

DC24V/30mA电源：

开关电源85265VAC功耗4W以选型表代码说明SK-808/900智能PID调节仪外型尺寸A横式160X80x125mmA/S竖式80x160x125mmB方式96x96x110mmC横式96x48x110mmC/S竖式48x96x110mmD方式72x72x110mm报警输出BB1-1个报警点，B2-2个报警点N无控制输出L继电器控制输出G固态继电器输出控制输出K1单相可控硅过零触发K2三相可控硅过零触发K3单相可控硅移相触发K4三相可控硅移相触发X14-20mA输出X20-10mA输出X31-5V输出X40-5V输出P微型打印机通讯输出R串行通讯RS232S串行通讯RS485无馈电输出变送器配电电源V12带DC12V馈电输出V24带DC24V馈电输出供电电源220VAC供电WDC24V供电输入信号Sn见输入信号类型表输入类型表参数提示符输入信号内谷参数提示符输入信号内谷tc-KK型rtd0-400Qtc-SS型1000Pt1000tc-EE型bA1BA1tc-bB型bA2BA2tc-tT型0-500-50mAtc-nN型0-5V0-5Vtc-jJ型1-5V1-5VP100Pt1000-200-20mAC100Cu1000-100-10mACu50Cu504-204-20mA5调节阀选用电动三通合流（分流）调节阀如图11所示ZAZQ（X）型电动三通合流（分流）调节阀有合流和分流二种型式，由DKZ电动执行机构和三通合流或三通分流调节组成，以电源为动力，接受统一的标准信号010mADC或4-20mADc驱使阀门开度与此操作信号相对应。

合流阀的作用是将一种流体分成两路流体。

分流合流阀只能对应选用，但当D隔80时，和流阀可用于分流场合。

可替代两台单、双座调节阀，节省投资，占据空间小。

三通调节阀通常用于热交换器的两种介质调节，及简单的配比调节。

图11动三通合流（分流）调节阀主要技术参数公称合流25324050658010012515C200250300通径mm分流8010012515C200250300额定流量系数Kv合流8.513213452851352103405358001260分流851352103405358001260公称压力MPa1.64.06.0流量特性直线执行机构U型DKZ-310DKZ-310DKZ-410DKZ-510DKZ-510川型DKZ-510CDKZ-310CDKZ-410CDKZ-510CDKZ-510C出轴推力（N）4000400064001600016000行程mm16254060100上阀盖型式1.61.02.51.61.51.00.650.40.30.160.260.18允许压差（MPa）普通式（常温型），热片式（中温型）介质温度C-20+200、-40+250（常温型）-40+450（中温型）可调比30:

1法兰标准铸铁按JB78-59,铸铜按JB79-59输入阻抗U型：

200川型：

250出厂状态电开（对上阀座而言），如需电关，订货时应注明性能指标项目指标值基本误差3.5回差2.5死区3.0始终点偏差电开、电关2.52.5允许泄量L/H1X10-3阀额定容量四、仪表清单1、装配式热电偶2、通用型智能温度变送器3、SKLUCB型插入式涡街流量计4、SK-808/900系列智能PID调节仪如图5、电动三通合流（分流）调节阀五、参考文献1张毅.自动检测技术及仪表控制系统.北京：

化学工业出版社.2008.2周泽魁.控制仪表与计算机控制装置.北京：

化学工业出版社.2008.3金以慧.过程控制.北京：

清华大学出版社.2007.4胡寿松.自动控制原理.北京：

科学出版社.2006.王平主仪器仪表.北京:

新时代出版社.2002.6江苏苏科科技有限公司主页