氨冷却器出口温度控制系统Word文档格式.doc

1、设计题目氨冷却器出口温度控制系统的设计课程设计（论文）任务设计任务工业中，氨冷却器是利用液氨汽化吸收大量的热来冷却热物料的，工艺要求冷物料的出口温度为1351，同时气氨不能带液，否则将危机氨压缩机的安全，所以当液位达到75%时，就应该采取软保护措施。试设计氨冷却器出口温度控制系统。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：温度02

2、00 ；液位0-4米控制温度：1351 ；工作计划1、布置任务，查阅资料，理解掌握系统的控制要求。（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。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 摘要 本文的物料冷却过程主要是借助于

3、氨冷却器来实现的，氨冷却器是利用液氨气化吸收热量，使温度下降来冷却物料这一原理进行的。液氨在氨冷却器中气化需要一定的时间，氨冷却器在某一液位高度上气化面积为最大。因此，当液氨高度超过安全液位高度后，气氨有很大可能夹带液氨输出，进去氨压缩机从而损坏压缩机。正常情况下，如果温度升高，温度控制器输出控制液氨流量。增加液氨量，经液氨的蒸发，使出口温度下降。如果液位上升到安全上限液位仍不能降低温度，由液位控制器取代温度控制器。一旦温度下降，温度控制器就自动取代液位控制器，系统恢复到正常状况。 因此为了达到生产过程对控制系统的要求，本文在简单温度控制系统的基础上需要加上一个液位控制系统，构成选择性控制系统

4、。关键字：氨冷却器；出口温度；安全上限液位；选择性控制系统 目录第1章 绪论1第2章 课程设计的方案论证22.1 概述22.2 系统方案论证22.3 系统组成总体结构3第3章 各种仪表的仪器设计53.1 传感器的选择设计53.1.1 温度传感器53.1.2 液位传感器53.2 控制器的选择设计63.2.1 温度调节器63.2.2 液位调节器73.3 执行器的选择设计73.4 选择器高低值型式的选择8第4章 控制规律10第5章 系统仿真12第6章 课程设计总结14参考文献15 第1章 绪论氨冷却器是工业生产中用的很多的一种换热设备，它利用液氨的蒸发吸取大量的气化热，来冷却流经管内的被冷却物料。通

5、常需要被冷却物料出口温度稳定。此时液氨液位在一定允许范围内。而在非正常工况下，液位高度是不超过给定的安全上限的，所以需要使用选择控制方法，通过对液位的检测，来判断液位高度是否工作在正常情况，在正常情况下，使用被冷物料出口温度回路控制系统，非正常情况下，使用液位单回路控制系统，二者的切换通过低值选择器自动根据工况实现。本文设计主回路采用了温度控制系统，在正常工况下系统的输出物料进行控制。随着系统的正常工作运行，液位会逐渐升高，当升高到超出安全限制的时候。很可能发生事故，对系统加以液位控制系统，则会避免事故的发生，即会组成温度液位选择性控制系统。当液位超过限制的时候，系统立即切换到液位控制系统，限

6、制液位的升高。当系统稳定后，再次切换到温度控制系统，进行正常情况下的系统输出。由于本次任务的要求，同时对温度和液位进行检测和控制，单一控制回路无法满足任务的要求，双回路控制成了任务的目标控制系统。由于温度是主被控量，液位过高又容易发生事故，所以将液位作为副被控量进行检测，当液位超过限制的时候，系统应立即降低液位，以保证系统的安全运行，即选用温度液位选择性控制系统。 第2章 课程设计的方案论证2.1 概述而在非正常工况下，液位高度是不超过给定的上限的，所以需要使用选择性控制系统，通过对液位的检测，来判断液位高度是否工作在正常情况，在正常情况下，使用被冷物料出口温度回路控制系统，非正常情况下，使用

7、液位单回路控制系统，二者的切换通过低值选择器实现。2.2 系统方案论证工艺上要求被冷却物料的出口温度稳定为某一定值，所以将被冷却物料的出口温度作为被控变量，以液态氨的流量为控制变量，构成正常工况下的单回路温度控制系统如图2.1所示。从安全角度考虑，当无压力信号时调节阀必须关闭，避免液位超过上限损坏压缩机，因此调节阀选用气开式，又由于液氨流量越大，出口温度越小，因此根据回路必须符合负反馈的特性，所以温度控制器选择正作用方式。这一控制方案实际上是基于改变换热器列管淹没在液态氨中的多少，以改变传热面积来达到控制温度的目的。所以液面的高度也就间接反映了传热面积的变化情况。 图2.1 温度控制系统 在正

8、常的工况下，操纵液氨流量使被冷却物料的出口温度得到控制，而液位在允许的一定范围内变化。 如果突然出现非正常工况，假设有杂质油漏入被冷却物料管线，使导热系数下降，原来的传热面积不能带走同样多的热量，只有使液位升高，加大传热面积。如果当液位升高刀全部淹没换热器的所有列管时，传热面积以达到极限，出口温度任没有降下来，温度控制器会不断的开大调节阀门，使液位继续升高。这时就可能导致生产事故。这时因为气化氨要经过压缩机后，变成液态氨重复使用，如果液位太高，会导致氨中夹带液氨进入压缩机，损坏压缩机叶片。为了保护压缩机安全，要求氨蒸发器有足够的气化空间，这就限制了氨液面的上限高度（安全软限），这是根据工艺操作

9、所提出的限制条件。为此，需要在温度控制系统的基础上，增加一个液位控制系统取代温度单回路控制系统，如图2.2所示。显然，从工艺上看，控制变量只有液氨的流量一个，而被控变量却有温度和液位两个，从而形成了对被控变量的选择性控制系统。由于液氨流量越大，液位越高，根据回路必须符合负反馈的特性，所以液位调节器为反作用。 图2.2 温度液位选择性控制系统 2.3 系统组成总体结构 根据以上对液态氨冷却器的工艺分析，可以画出整个系统的原理框图如图2.3所示。 图2.3 氨冷却器控制系统结构框图 第3章 各种仪表的仪器设计3.1 传感器的选择设计3.1.1 温度传感器 在本文中，温度传感器选用的是如图3.1所示

10、的铂热电阻PT100。 图3.1 铂热电阻PT100技术参数：标准化输出信号：0mA-10mA和4mA-20mA（或1V5V）的直流电信号温度的采集范围：-200+200湿度采集范围是：0%100% 3.1.2 液位传感器在本文中，液位传感器选用的是如图3.2所示的CR-602电容式液位计。 图3.2 CR-602电容式液位计CR-602系列高温高压液位计，适用于工业生产过程中各种高压设备、容器中液位（物位）的连续性测量，变送输出4-20mA直流标准信号，可直接用于电型仪表及计算机联接使用、自动控制等。探极采用特殊材料可在250环境下长期工作，独创的自动密封结构，压力越大密封越严，完全杜绝介质

11、的泄露。检测范围：0.015m精 度: 0.5级承压范围: -0.1MPa32MPa探极耐温: -50250输出信号: 420mA供电电压: 1228VDC3.2 控制器的选择设计3.2.1 温度调节器在本文中，温度调节器选用的是如图3.3所示的SH300高温温度调节器。 图3.3 SH300高温温度调节器操作方便、抗干扰能力强控温范围：0300 负载电流：7A 仪表电源：AC220V15% 环境温度：-2070相对湿度：20%-85%3.2.2 液位调节器 在本文中，液位调节器选用的是如图3.4所示的COLL-106高温液位调节器。 图3.4 COLL-106高温液位调节器输入电源： 115V或230V 50/60 Hz （标准）12或24VDC（可选）输出： 10A DPDT 继电器（标准）4-20mA温度范围： 探头 -40-2883.3 执行器的选择设计在控制系统的