检测技术和过程控制.docx

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检测技术和过程控制

课程设计任务书

课题名称检测技术与过程控制

学院

专业建筑设施智能技术

班级

学生

学号

月日至月日

指导教师（签字）

第一章过程控制课程设计任务书……………………………………3

第二章蒸汽压力波动是主要干扰的设计方案………………………4

一．控制方案、理论依据、控制工艺流程图……………………4

二．控制系统原理方框图…………………………………………4

三．调节器正反作用的确定，系统工作过程概述………………4

四．设计中用到的仪表的结构、特点说明………………………5

第三章冷水流量波动是主要干扰的设计方案………………………7

一．控制方案、理论依据、控制工艺流程图……………………7

二．控制系统原理方框图…………………………………………7

三．调节器正反作用的确定，系统工作过程概述………………7

四．设计中用到的仪表的结构、特点说明………………………8

第四章冷水流量和蒸汽压力均波动明显的设计方案………………10

一．控制方案、理论依据、控制工艺流程图……………………10

二．控制系统原理方框图…………………………………………10

三．调节器正反作用的确定，系统工作过程概述………………10

四．设计中用到的仪表的结构、特点说明………………………11

第五章冷水流量、蒸汽压力以及进料压力波动均为主要干扰的设计方案

…………………………………………………………………13

一．控制方案、理论依据、控制工艺流程图……………………13

二．控制系统原理方框图…………………………………………14

三．调节器正反作用的确定，系统工作过程概述………………14

四．设计中用到的仪表的结构、特点说明………………………14

第六章体会与感悟……………………………………………………17

参考文献…………………………………………………………………17

附录…………………………………………………………………18

第一章过程控制课程设计任务书

题目A：

干燥器温度控制系统方案设计

一、工艺过程描述

某干燥器的流程所示。

干燥器采用夹套加热和真空抽吸并行的方式来干燥物料。

夹套通入的是经列管式加热器加热后的热水，而加热介质采用的是饱和蒸汽。

为了提高干燥速度，应有较高的干燥温度θ，但θ过高会使物料的物性发生变化，这是不允许的，因此要求对干燥器温度进行严格控制。

二、设计要求

分别针对以下情况：

1蒸汽压力波动是主要干扰；

2冷水流量波动是主要干扰；

3冷水流量和蒸汽压力均波动明显；

4冷水流量、蒸汽压力以及进料压力波动均为主要干扰；

1、确定控制方案，说明理论依据，画出控制工艺流程图；

2、画出控制系统原理方框图；

3、确定调节器正反作用，阐述系统工作过程。

4、对设计中用到的仪表的结构、特点进行说明。

第二章蒸汽压力波动是主要干扰

一．控制方案、理论依据、控制工艺流程图

1.控制方案

蒸汽压力波动是主要干扰时,应采用干燥温度与蒸汽流量的串级控制系统。

这时选蒸汽流量作为副变量，一旦蒸汽压力有所波动，引起蒸汽流量变化，马上由副回路及时得到克服，以减少或者消除蒸汽压力波动对主变量θ的影响，提高控制质量。

以热水温度为为副变量,干燥器的温度为主变量串级系统。

2.理论依据

将蒸汽压力波动这一主要干扰包含在副回路中,利用副回路的快速有效克服干扰作用抑制蒸汽压力波动对干燥器出口的温度的影响.

3.控制工艺流程图

二．控制系统原理方框图

三．调节器正反作用的确定，系统工作过程概述

调节阀应该选择气开型，这样一旦气源中断，马上关闭蒸汽阀门，以防止干燥器温度过高。

由于蒸汽流量（副变量）和干燥温度（主变量）升高时，都需要关小调节阀，所以控制器TC应选“-”作用。

由于副对象特性为“+”（蒸汽流量因阀的开大而增加），阀的特性也为“+”，故副控制器FC应为“-”作用。

四．设计中用到的仪表的结构、特点说明

在方案一设计中用到的仪表有：

1.温度检测仪表选用:

因被控温度在600℃以下，热电阻的线性特性要优于热电偶，而且无需进行冷端温度补偿，使用更加方便，故选用热电阻温度计。

采用三线制是为了消除连接导线电阻引起的测量误差，因为测量热电阻的电路一般是不平衡电桥。

热电阻作为电桥的一个桥臂电阻，其连接导线（从热电阻到中控室）也成为桥臂电阻的一部分，这一部分电阻是未知的且随环境温度变化，造成测量误差。

采用三线制，将导线一根接到电桥的电源端，其余两根分别接到热电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上，这样消除了导线线路电阻带来的测量误差。

所以选用三线制接法。

并配用温度变送器。

（1）双金属温度计HJ-WSS-481W（详细结构及特点见附录）

特点：

双金属温度计是一种测量中低温度的现场检测仪表。

可以直接测量各种生产过程中的-80℃～+500℃围液体、蒸汽和气体介质温度。

生产厂家：

华江自动化仪表

（2）温度变送器SBWZ-2481（详细结构及特点见附录）

特点：

SBW系列热电偶、热电阻温度变送器是DDZ-S系列仪表中的现场安装式温度变送器单元。

它采用二线制传送方式（两根导线作为电源输入，信号输出的公用传输线）。

将热电偶、热电阻信号变换成与输入信号或与温度信号成线性的4～20mA的输出信号。

生产厂家：

自动化仪表六厂

2.温度控制器选用：

根据前面的分析可知在此方案中，温度控制器为“-”作用

根据过程特性与工艺要求，宜选用将比例与积分组合起来，既能控制及时，又能消除余差的PI控制规律。

所以选用TY-S9696温度控制器

3.流量检测仪表FT选用：

由于要检测的为热水的流量，所以选用含有压力变送模块的检测仪表为TLLG-K25H1W

生产厂家：

特雷默克仪表

4.流量控制仪表FC选用：

流量控制仪表采用同温度调节器的PID控制器：

TY-S9696温度控制器

5.蒸汽调节阀：

由于执行器的控制对象为蒸汽，所以在选用执行器时要考虑其耐热性能和耐腐蚀性能。

结合前面对阀门控制作用的分析，可以选用：

ZJHP-ZHK34型气动单座调节阀

第三章冷水流量波动是主要干扰

一．控制方案、理论依据、控制工艺流程图

如果冷水流量波动是主要干扰，应采用干燥温度与冷水流量的串级控制系统。

此时选择冷水流量为副变量，及时克服冷水流量波动对干燥温度的影响。

二．控制系统原理方框图

三．调节器正反作用的确定，系统工作过程概述

调节阀应选择气关型，这样一旦气源关断，调节阀打开，冷水流量加大，以防止干燥器温度过高。

由于冷水流量（副变量）增加时，需关小调节阀；而干燥温度（主变量）升高时，需开大调节阀。

主副变量增加时，调节阀的动作方向不一致，所以控制器TC应选择“+”作用，由于副对象特性为“+”（冷水流量因阀的开大而增加），阀的特性为“-”，故副控制器FC应为“+”作用。

四．设计中用到的仪表的结构、特点说明

在方案二设计中用到的仪表有：

1.温度检测仪表选用:

因被控温度在600℃以下，热电阻的线性特性要优于热电偶，而且无需进行冷端温度补偿，使用更加方便，故选用热电阻温度计。

采用三线制是为了消除连接导线电阻引起的测量误差，因为测量热电阻的电路一般是不平衡电桥。

热电阻作为电桥的一个桥臂电阻，其连接导线（从热电阻到中控室）也成为桥臂电阻的一部分，这一部分电阻是未知的且随环境温度变化，造成测量误差。

采用三线制，将导线一根接到电桥的电源端，其余两根分别接到热电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上，这样消除了导线线路电阻带来的测量误差。

所以选用三线制接法。

并配用温度变送器。

（1）双金属温度计HJ-WSS-481W（详细结构及特点见附录）

特点：

双金属温度计是一种测量中低温度的现场检测仪表。

可以直接测量各种生产过程中的-80℃～+500℃围液体、蒸汽和气体介质温度。

生产厂家：

华江自动化仪表

（2）温度变送器SBWZ-2481（详细结构及特点见附录）

特点：

SBW系列热电偶、热电阻温度变送器是DDZ-S系列仪表中的现场安装式温度变送器单元。

它采用二线制传送方式（两根导线作为电源输入，信号输出的公用传输线）。

将热电偶、热电阻信号变换成与输入信号或与温度信号成线性的4～20mA的输出信号。

生产厂家：

自动化仪表六厂

2.温度控制器选用：

根据前面的分析可知在此方案中，温度控制器为“+”作用

根据过程特性与工艺要求，宜选用将比例与积分组合起来，既能控制及时，又能消除余差的PI控制规律。

所以选用TY-S8696温度控制器

3.流量检测仪表FT选用：

由于要检测的为热水的流量，所以选用含有压力变送模块的检测仪表为TLLG-K25H1W

生产厂家：

特雷默克仪表

4.流量控制仪表FC选用：

流量控制仪表采用同温度调节器的PID控制器：

TY-S8696温度控制器

5.蒸汽调节阀：

由于执行器的控制对象为蒸汽，所以在选用执行器时要考虑其耐热性能和耐腐蚀性能。

结合前面对阀门控制作用的分析，可以选用：

ZJHP-ZHB34型气动单座调节阀

第四章冷水流量和蒸汽压力均波动明显

一．控制方案、理论依据、控制工艺流程图

如果冷水流量和蒸汽压力都经常波动，由于它们都会影响加热器的热水出口温度，这时可以选择干燥温度和热水温度的串级控制系统，以干燥温度为主变量，热水温度为副变量。

在此系统中，蒸汽流量和冷水流量都可以作为操纵变量，考虑到蒸汽流量的变化对热水温度的影响较大，故选择蒸汽流量为操纵变量。

构成的流程图如图所示。

二．控制系统原理方框图

三．调节器正反作用的确定，系统工作过程概述

为了防止干燥温度过高，应选择气开阀门。

由于热水温度（副变量）和干燥温度（主变量）升高时，都需要关小调节阀，所以控制器C应选择“反”作用。

由于副对象特性为“＋”（热水温度因蒸汽流量的增大而增大），阀的特性也为“+”，所以副控制器应为“反”作用；

四．设计中用到的仪表的结构、特点说明

在方案三设计中用到的仪表有：

1.温度检测仪表、选用:

因被控温度在600℃以下，热电阻的线性特性要优于热电偶，而且无需进行冷端温度补偿，使用更加方便，故选用热电阻温度计。

采用三线制是为了消除连接导线电阻引起的测量误差，因为测量热电阻的电路一般是不平衡电桥。

热电阻作为电桥的一个桥臂电阻，其连接导线（从热电阻到中控室）也成为桥臂电阻的一部分，这一部分电阻是未知的且随环境温度变化，造成测量误差。

采用三线制，将导线一根接到电桥的电源端，其余两根分别接到热电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上，这样消除了导线线路电阻带来的测量误差。

所以选用三线制接法。

并配用温度变送器。

（1）双金属温度计HJ-WSS-481W（详细结构及特点见附录）

特点：

双金属温度计是一种测量中低温度的现场检测仪表。

可以直接测量各种生产过程中的-80℃～+500℃围液体、蒸汽和气体介质温度。

生产厂家：

华江自动化仪表

（2）温度变送器SBWZ-2481（详细结构及特点见附录）

特点：

SBW系列热电偶、热电阻温度变送器是DDZ-S系列仪表中的现场安装式温度变送器单元。

它采用二线制传送方式（两根导线作为电源输入，信号输出的公用传输线）。

将热电偶、热电阻信号变换成与输入信号或与温度信号成线性的4～20mA的输出信号。

生产厂家：

自动化仪表六厂

2.温度控制器、选用：

根据前面的分析可知在此方案中，主副两个温度控制器为“-”作用

根据过程特性与工艺要求，宜选用将比例与积分组合起来，既能控制及时，又能消除余差的PI控制规律。

所以选用TY-S9696温度控制器

3.蒸汽调节阀：

由于执行器的控制对象为蒸汽，所以在选用执行器时要考虑其耐热性能和耐腐