第三采油厂加热炉学习讲义

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电加热炉温度控制系统设计

湖南理工学院南湖学院课程设计题目：电加热炉温度控制系统设计专业:机械电子工程组名：第三组班级：机电班组成员:彭江林、谢超、薛文熙

目录 1 意义与要求 (2) 1.1 实际意义 (2) 1.2 技术要求 (2) 2 设计内容及步骤 (2) 2.1 方案设计 (2) 2.2 详细设计 (3) 2.2.1 主要硬件介绍 (3) 2.2.2 电路设计方法 (4) 2.2.3 绘制流程图 (7) 2.2.4 程序设计 (8) 2.3 调试和仿真 (8) 3 结果分析 (9) 4 课程设计心得体会 (10) 参考文献 (10) 附录............................................................ 10-27

1 意义与要求 1.1 实际意义在现实生活当中，很多场合需要对温度进行智能控制，日常生活中最常见的要算空调和冰箱了，他们都能根据环境实时情况，结合人为的设定，对温度进行智能控制。工业生产中的电加热炉温度监控系统和培养基的温度监控系统都是计算机控制系统的典型应用。通过这次课程设计，我们将自己动手设计一个小型的计算机控制系统，目的在于将理论结合实践以加深我们对课本知识的理解。 1.2 技术要求要求利用所学过的知识设计一个温度控制系统，并用软件仿真。功能要求如下：（1）能够利用温度传感器检测环境中的实时温度；（2）能对所要求的温度进行设定；（3）将传感器检测到得实时温度与设定值相比较，当环境中的温度高于或低于所设定的温度时，系统会自动做出相应的动作来改变这一状况，使系统温度始终保持在设定的温度值。 2 设计内容及步骤 2.1 方案设计要想达到技术要求的内容，少不了以下几种器件：单片机、温度传感器、LCD显示屏、直流电动机等。其中单片机用作主控制器，控制其他器件的工作和处理数据；温度传感器用来检测环境中的实时温度，并将检测值送到单片机中进行数值对比；LCD显示屏用来显示温度、时间的数字值；直流电动机用来表示电加热炉的工作情况，转动表示电加热炉通电加热，停止转动表示电加热炉断

加热炉检修方案

加热炉检修方案 1

武安市广耀铸业有限公司轧钢厂双蓄热式加热炉检修方案起草：审核：批准：

单位名称：轧钢厂年月日一、危险因素分析与通用安全防护措施： 1 危险因素分析：此次加热炉检修具有涉及煤气、电气、高空、高温、酸液、有限空间等危险作业，煤气系统工艺操作涉停送煤气和加热炉熄火、点火等，控制不好有可能发生煤气泄漏、中毒、爆炸事故，停炉时加热炉的余热系统的蒸汽、热水、废气管道和加热炉本体都处于高温状态也有可能发生高温烫伤、灼伤，加热炉热水管道使用酸液进行清洗，有可能发生酸液灼伤事故，在高空进行操作时，也有可能发生高空坠落事故、在电器和机械设备检修或操作时还有可能发生电气伤害、机械伤害事故，必须提前做好事故防范和事故应急处理和应急救援工作。 2、遵守AQ - 《轧钢安全规程》工业炉窑使用煤气下列规定：（1）使用煤气的生产区，其煤气危险区域的划分：

第一类区域，应戴上呼吸器方可工作；第二类区域，应有监护人员在场，并备好呼吸器方可工作；第三类区域，能够工作，但应有人定期巡视检查。在有煤气危险的区域作业，应两人以上进行，并携带便携式一氧化碳报警仪；（2）加热设备与风机之间应设安全联锁、逆止阀和泄爆装置，严防煤气倒灌爆炸事故；（3）炉子点火、停炉、煤气设备检修和动火，应按规定事先用氮气或蒸汽吹净管道内残余煤气或空气，并经检测合格，方可进行； 3、加热炉检修安全措施。（1）成立临时指挥组，对加热炉停、送煤气与检修工作进行统一指挥，确定对口联系人，进行对口联系，对口汇报，不得出现乱指挥，乱汇报现象。（2）进入作业现场人员劳保品穿戴齐全；特种作业人员必须

加热炉工培训讲义.doc

加热炉工培训讲义第一章传热原理 1.1 传热及传热的方式 1.1.1 传热：不同温度的两个物体放在一起，不久便发现高温物体的温度降低了，低温物体的温度升高了。这说明有一部分热量从高温物体传到了低温物体。这种现象称为传热。 1.1.2 传热的方式：分对流传热、传导传热、辐射传热三种方式。 1.2 对流传热 1.2.1 定义：依靠流体（液体或气体）本身流动而实现的热传递叫做对流传热。 1.2.2 自然对流传热：由于流体受热后体积膨胀、比重减小而上升，或流体冷却后体积收缩、比重增加而下降所产生的对流传热叫自然对流传热。 1.2.3 强制对流传热：依靠外力强制流动来实现的热量传递叫强制对流传热。 1.3 传导传热 1.3.1 定义：物体通过接触，并没有发生物质的相互转移而传递热量的方式叫传导传热。 1.3.2 导热系数：单位厚度上存在1℃温差时所导热的热流值来衡量不同物质导热性能的差异，称为导热系数。千卡/米*时*摄氏度 1.3.3 传导热流的计算公式：()21t t s q -=λ 式中：q ——温降方向上的热流，千卡/平方米*时 λ——导热系数，千卡/米*时*摄氏度 s ——物体厚度，米 21t t -——物体厚度上的温差，摄氏度。 1.4 辐射传热 1.4.1 定义：物体间依靠电磁波互相辐射传导热量的方式叫辐射传热。辐射传热无需中间介质，热量传递不仅由高向低也由低向高的方式互相传递热量。 1.4.2 气体辐射传热：加热炉燃烧气体中CO 2、H 2O 、SO 2气体能够吸收和辐射能量。这种气体的辐射传热对钢料的加热很重要，特别是采用煤气无烟燃烧的加热炉，火焰的绝大部分是靠燃烧产物中CO 2和水蒸气辐射传热传给钢料的。 1.5 热量在炉内的传递加热炉的烧嘴燃烧时，火焰中的热量靠对流和辐射方式传给炉壁和钢坯。对流传热主要取决于贴近炉壁或钢坯表面的炉气流速。为避免局部过热，火焰一般不宜冲着炉壁或钢坯，钢坯只与火焰的边缘接触，因此对流传热强度不大。火焰对钢坯的辐射传热有两个途径，一个是钢坯直接接受火焰的辐射热；另一个是以炉壁为介质传递热量。炉壁的作用一方面是反射来自火焰的辐射热，另一方面是吸收辐射热提高自身温度，再将热量辐射给钢坯。因此炉内仍以辐射传热为主。

管式加热炉温度控制系统设计

过程控制系统课程设计报告书管式加热炉温度控制系统设计学院：自动化班级：15级自动化4班指导老师：陈刚组员：重庆大学自动化学院 2019年1月

任务分配过程控制系统课程设计——管式加热炉温度控制系统的设计

目录任务分配 (2) 过程控制系统课程设计——管式加热炉温度控制系统的设计 (2) 1摘要 (4) 2模型简介 (4) 2.1背景 (4) 2.2模型假设 (4) 2.3系统扰动因素 (5) 3控制方案 (5) 3.1传统PID控制方法 (5) 3.2串级控制系统 (6) 3.3 方案选择 (7) 4串级控制器的设计 (7) 4.1主副控制器设计 (7) 4.1.1主、副回路的设计原则 (7) 4.1.2主、副调节器的选型 (7) 4.1.3主、副调节器调节规律的选择作用 (8) 4.2串级控制器的参数整定 (8) 5系统的仿真和改进 (9) 5.1串级控制系统仿真 (9) 5.2基于Smith预估计补偿器的串级控制系统 (11) 六．总结 (14) 七．参考文献 (15)

1摘要当今世界，随着市场竞争的日益激烈，产品的质量和功能也向更高的档次发展，制造产品的工艺过程变得越来越复杂，为满足优质、高产、低消耗，作为工业自动化重要分支的过程控制的任务也愈来愈重，无论是在大规模的工业生产过程中，还是在传统工业过程改造中，过程控制技术对于提高产品质量以及节省能源等均起十分重要的作用。为了能将课程所学理论知识初步尝试应用于实践。本设计针对管式加热炉系统的控制问题展开了研究。通过将实际加热炉模型化，通过实验法建立锅炉的数学模型。针对物料温度控制问题，在对比了简单的单回路PID控制方法、串级控制两种方法的优劣性后，选择了串级控制的方法控制物料温度。综合应用过程控制理论以及MATLAB仿真技术，通过经验模型及参数整定，得到系统响应曲线。通过反复实验，调整参数，使控制效果比较理想。关键词：管式加热炉系统、串级控制、MATLAB仿真 2模型简介 2.1背景管式加热炉是石油工业中重要装置之一，加热炉控制的主要任务就是保证工艺介质最终温度达到并维持在工艺要求范围内，由于其具有强耦合、大滞后等特性，控制起来非常复杂。同时，近年来能源的节约、回收和合理利用日益受到关注。加热炉是冶金、炼油等生产部门的典型热工设备，能耗很大。因此，在设计加热炉控制系统时，在满足工艺要求的前提下，节能也是一个重要质量指标，要保证加热炉的热效率最高，经济效益最大。另外，为了更好地保护环境，在设计加热炉控制系统时，还要保证燃料充分燃烧，使燃烧产生的有害气体最少，达到减排的目的。 2.2模型假设管式加热炉的主要任务是把原质油或重油加热到一定的温度，保证下一道工序正常进行。假设有一个加热炉系统，系统参数设定为： 1.物料以恒定速度进入管道，流速为10L/s，管道直径为10cm，不考虑物料浓度变化、压力变化等其他条件。 2.物料在加热炉内的长度为L=5m,假定物料受热均匀，并在t=10s后上升至指定温度。 3.假定燃气混合浓度不变，物料温度上升只受燃料流量影响。 4.不考虑环境温度、燃料值等影响，主要考虑燃料流量的扰动。

加热炉出口温度与炉膛温度串级控制系统设计

第一章系统分析与控制方案的确立 1.系统分析图1.1所示为某工业生产中的加热炉，其任务是将被加热物料加热到一定温度，然后送到下道工序进行加工。加热炉工艺过程为：被加热物料流过排列炉膛四周的管道后，加热到炉出口工艺所要求的温度。在加热用的燃料油管道上装有一个调节阀，用以控制燃料油流量，以达到控制出口温度的目的。 T1出口支路1 炉膛支路2 燃料被加热物料图1.1加热炉出口温度系统由于加热炉时间常数大，而且扰动的因素多，比如原料侧的扰动及负荷扰动；燃烧侧的扰动等，单回路反馈控制系统不能满足工艺对加热炉出口温度的要求。为了提高控制质量，采用串级控制系统，运用副回路的快速作用，有效地提高控制质量，满足生产要求。 2.串级控制系统的设计加热炉工艺过程为：被加热物料流过排列炉膛四周的管道后，加热到炉出口工艺所要求的温度。在加热用的燃料油管道上装有一个调节阀，用以控制燃料油流量，以达到控制出口温度的目的。由于加热炉时间常数大，而且扰动的因素多，比如原料侧的扰动及负荷扰动；燃烧侧的扰动等，单回路反馈控制系统不能满足工艺对加热炉出口温度的要求。为了提高控制质量，采用串级控制系统，运用副回路的快速作用，以加热炉出口温度为主变量，选择滞后较小的炉膛温度为副变量，构成炉出口温度与炉膛温度的串级控制系统有效地提高控制质量，以满足工业生产的要求，系统的串级控制结构图如图1.2所示。

图 1.2 加热炉出口温度串级控制系统结构图串级控制系统的工作过程，就是指在扰动作用下，引起主、副变量偏离设定值，由主、副调节器通过控制作用克服扰动，使系统恢复到新的稳定状态的过渡过程。由加热炉出口温度串级控制系统结构图可绘制出其结构方框图，如图 1.3 所示。图 1.3 加热炉出口温度串级控制系统结构方框图 (1) 主被控参数的选择应选择被控过程中能直接反映生产过程中的产品产量和质量，又易于测量的参数。在加热炉出口温度与炉膛温度的串级控制系统中加热炉出口温度为系统的主被控参数，因为加热炉出口温度是整个控制作用的关键，要求出口物料温度维持在某给定值上下。如果其调节欠妥当，会造成整个系统控制设计的失败。 (2) 副被控制参数的选择从整个系统来看，加热炉的炉膛温度虽然不是我们要控制的直接目标，但是炉膛温度会很大程度上影响出口物料的温度，因此我们选择炉膛温度为副被控参数。 (3) 控制器的选择主控制器的选择：主被控变量是工艺操作的主要指标（温度），允许波动的度副控制器调节阀主控制器主检测、变送仪表副检测、变送仪表炉膛出口温度

镀锌线讲义

镀锌线讲义 1、镀锌线的定义：镀锌生产线是对热轧板卷、冷轧板卷进行表面处理的工艺。其生产出的成品按表面镀层状态可以分为：正常锌花镀层、小锌花镀层、无锌花镀层、锌铁合金镀层、差厚镀层、光整。 2、镀锌板是怎么生产出来的： Fe2O3、1）炼铁：高炉炼铁的主要原料是铁矿石，其主要成分是铁的氧化物，如 Fe3O4等。同时使用焦炭作为还原剂和热源，石灰石作为熔剂，将这些材料从高炉的上部加入，并从下部吹入预热的空气，使焦炭燃烧，产生大量的热量，高颅内达到很高的温度，在高温之下铁矿石被还原成铁水和熔渣，分别从底部流出来。 2）炼钢：高炉炼出的铁水中的碳含量较高，同时含有较多的磷、硫等有害元素，必须进行冶炼。现将高炉流出的铁水用鱼雷罐车运到炼钢工厂，倒入转炉或电炉内，再加入一定数量的废钢，同时加入造渣剂，继续加热，使废钢也熔化，并不断向炉内吹氧，使铁水中的碳氧化去除，并脱去铁水中的磷、硫等有害元素，再适当调整化学成分后得到钢水，钢水经连铸机连续铸造冷却后成为板坯。 3）热轧：将板坯送入热轧加热炉内加热，然后进入热轧线热轧。连续热轧线一般先进行板坯的锻打除磷，然后进行往复轧制延伸，当板坯的长度达到一定的程度以后便开始进入连轧工序，经过连续数道轧制工序以后，便轧成厚度在2.0-3.5mm的热轧钢带黑皮卷。 4）酸洗：热轧后的钢带表面覆盖着一层氧化皮，结构复杂，必须在酸洗线上去除。酸洗前一般先用弯曲拉伸破磷，去除大片的氧化皮。酸洗大多采用盐酸水溶液加温以后与氧化铁反应去除氧化膜。先经三级酸洗，后经三级水洗去除残留酸渍。在酸洗线上同时进行剪边，切去热轧板边部不良的部分，也使钢卷宽度尺寸准确地控制在规定的范围之内。 5）冷轧：冷轧是使热轧酸洗之后较厚的钢带在冷态之下，通过压力变形的方式，将厚度进一步下降到镀锌原料所需的厚度。冷轧最常见的有单机架可逆轧机和冷连轧生产线。在单机架可逆轧机上钢带在一台轧机上来回轧制若干个道次，使钢带厚度逐渐变薄。在连续冷轧生产线上，钢带先后通过一组若干台轧机，一步步地连续地轧制到所需的厚度。

课程设计(论文)-基于PLC的电加热炉温度控制系统设计

第一章绪论 1.1选题背景及意义加热炉是利用电能来产生蒸汽或热水的装置。因为其效率高、无污染、自动化程度高，稳定性好的优点，冶金、机械、化工等各类工业生产过程中广泛使用电加热炉对温度进行控制。而传统的加热炉普遍采用继电器控制。由于继电器控制系统中，线路庞杂，故障查找和排除都相对困难，而且花费大量时间，影响工业生产。随着计算机技术的发展，传统继电器控制系统势必被PLC所取代。二十世纪七十年代后期，伴随着微电子技术和计算机技术的快速发展，也使得PLC 具有了计算机的功能，成为了一种以电子计算机为核心的工业控制装置，在温度控制领域可以让控制系统变得更高效，稳定且维护方便。在过去的几十年里至今，PID控制已在工业控制中得到了广泛的应用。在工业自动化的三大支柱（PLC、工业机器人、CAD/CAM）中位居第一。由于其原理简单、使用方便、适应能力强，在工业过程控制中95%甚至以上的控制回路都采用了PID结构。虽然后来也出现了很多不同新的算法，但PID仍旧是最普遍的规律。 1.2国内外研究现状及发展趋势一些先进国家在二十世纪七十年代后期到八十年代初期就开始研发电热锅炉，中国到八十年代中期才开始起步，对电加热炉的生产过程进行计算机控制的研究。直到九十年代中期，不少企业才开始应用计算机控制的连续加热炉，可以说发展缓慢，而且对于国内的温度控制器，总体发展水平仍不高，不少企业还相当落后。与欧美、日本，德国等先进国家相比，其差距较大。目前我国的产品主要以“点位”控制和常规PID为主，只能处理一些简单的温度控制。对于一些过程复杂的，时变温度系统的场合往往束手无策。而相对于一些技术领先的国家，他们生产出了一批能够适应于大惯性、大滞后、过程复杂，参数时变的温度控制系统。并且普遍采用自适应控制、模糊控制及计算机技术。近年来，伴随着科学技术的不断快速发展，计算机技术的进步和检测设备及

加热炉操作培训

真空相变加热炉操作培训 1 范围本标准规定了真空相变加热炉的投运前的准备、投产、运行、停炉的操作要求。本标准适用于真空相变加热炉的操作 2 投运前的准备工作 2.1 新投产的真空相变加热炉，按设计要求进行强度试验和严密性试验，确认合格。 2.2 检查全自动燃烧器、控制柜的接线及二次仪表，应齐全好用。 2.3 检查压力表、温度计、液位计及燃烧过滤器、燃料调压阀，应满足设计要求。 2.4 检查安全阀和负压爆破片，应校验合格，在校验有效期内，安全阀开启压力和爆破片爆破压力达到安全标准要求。 2.5 打开烧火间的门窗，自然通风，自然通风30min以上。 2.6 打开燃料气或燃料油总阀，管线应畅通，烧火间内燃料阀门应关闭，无渗漏。 2.7 检查燃料油（燃气）的压力，应控制在燃烧器允许的油位（燃气压力）范围内。 2.8 从真空相变加热炉顶部的加水口加入硬度符合标准的清水或导热液体，当液位计指示在1/2刻度位置或溢流口油液体溢出时停止加水或导热液体，关闭加水口及溢流口阀门。 2.9 检查系统工艺流程，满足投产要求。 3 投产及运行 3.1 依次打开真空相变加热炉的出口阀和进口阀。 3.2 启泵建立循环，放净盘管内空气，调节进口介质流量，使流量达到设计要求。 3.3 打开燃料管线上的截止阀、减压阀，使燃料压力在燃烧器允许压力的范围内。 3.4 点火操作： a）和上控制柜上的电源开关，接通电源； b）设定被加热介质温度的上限、下限、回差值； c）启动点火按钮，系统按编制好的点火程序自动进行点火前吹扫、主电磁阀漏气检测、点火等过程。控制柜上的火焰指示灯亮起，表示点火成功。 d）若火焰指示灯闪烁，同时蜂鸣器报警则表示点火失败，应在风机指示灯熄灭后，再次启动点火按钮。 e）在第二次点火仍不能建立火焰时，要分析原因，待故障排除后方可再次点火。 3.5 建立真空度的方法及要求如下： a）根据被加热介质出口温度要求，将真空度控制在-0.08Mpa~-0.20Mpa之间。 b）当相变介质（壳体内的水或导热液体）加热至沸腾状态，手动打开加热炉顶部的排气阀，对炉内进行泄压5min-15min后再关闭阀门，根据真空压力表指示的真空度，来调节关闭排气阀的时间； c）当相变介质（壳体内的水或导热液体）加热至沸腾状态，真空阀自动开启，排气10min后，真空阀自动关闭，如真空阀自动排气，将温控装置上所设定的真空阀开启的温度调低，调节所设定的温度参数，直至真空阀完全关闭。 3.6 真空相变加热炉在并联运行时，各炉被加热介质的进口阀门应保持全开状

单片(加热炉温度控制器)机

本科生课程设计（论文）辽宁工业大学单片机原理及接口技术课程设计（论文）题目：加热炉温度控制器设计院（系）：电气工程学院专业班级：电气092 学号： 090303040 学生姓名：指导教师：（签字）起止时间：2012.06.24-2012.07.06

课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：电气工程及其自动化注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算学号学生姓名专业班级电气092 课程设计（论文）题目加热炉温度控制器设计课程设计（论文）任务高温加热炉利用煤气加热，通过传感器测量温度，四相5V 、1A 步进电机调节阀门来调节进气量。温度控制范围0～1800℃。设计任务： 1. CPU 最小系统设计（包括CPU 选择，晶振电路，复位电路） 2. 温度传感器及接口电路设计 3. 步进电机驱动电路设计 4. 程序流程图设计及程序清单编写技术参数： 1．温度控制范围：0-1800℃ 2．工作电源220V 设计要求： 1、分析系统功能，尽可能降低成本，选择合适的单片机、AD 转换器、输出电路等； 2、应用专业绘图软件绘制硬件电路图和软件流程图； 3、按规定格式，撰写、打印设计说明书一份，其中程序开发要有详细的软件设计说明，详细阐述系统的工作过程，字数应在4000字以上。进度计划第1天查阅收集资料第2天总体设计方案的确定第3-4天 CPU 最小系统设计第5天温度传感器及接口电路设计第6天步进电机驱动电路设计第7天程序流程图设计第8天软件编写与调试第9天设计说明书完成第10天答辩指导教师评语及成绩平时：论文质量：答辩：总成绩：指导教师签字：年月日

蓄热体讲义

蓄热体讲义-----强大的热工知识数值模拟假设条件高温空气或煤气燃烧的蜂窝型蓄热体采用方孔蜂窝体砌筑而成。蓄热体的操作周期由加热期和冷却期组成，如图一所示，在加热期，流过格孔的高温烟气将热量传递给蜂窝体；在冷却期，低温的空气或煤气以相反的方向流过孔格并获得热量。在高温气体燃烧过程中，蓄热体及流体的温度周期性随时间而变化。假设条件：各孔格内传热相同，忽略蓄热室内的辐射换热和热损失；流体的热物理性参数恒定不变；蓄热体具有各向同性热特型，其比热是一个关于温度的多项式；蓄热介质的表面积及质量分布均匀；烟气与空气或煤气的入口速度及温度在横截面上的分布均匀，且不随时间变化；不考虑空气与烟气物性的差异对蓄热体特性的影响。蓄热体条件，壁厚0.5mm，蜂窝体单元间距3mm,蓄热体室长度为600mm，每相邻四个格孔的中心线围成一个正方形区域。以该区域和延蓄热室长度方向的三维空间的蓄热体作为计算。采用非均匀网格划分计算区域。进口采用Dirichlet条件，直接设定进口速度，在一个工作周期中加热和冷却两个阶段具有相同的质量流量，但由于冷热气体的温度差异，使得它们的进口速度差别很大。结合现场实际加热期烟气入口温度为1500K,冷却期入口温度为305K，还有相应流速和压力。 1、蜂窝体内的流体流动与换热特征计算表明，蜂窝体横截面上的气体的温度与速度具有相似分布，工况2种加热期，温度与速度在蜂窝体中心处横截面上的等值线分布图见3，它们的最大值都位于通道中心处，而靠近壁面处等温线和等速线的分布较密，通道中心处和靠近壁面处的温度相差很大，靠近壁面的流体流速很小，说明蓄热体壁面和气体间的换热强烈，狭长的格孔通道对流动和换热有较大的影响。流体经过阻力损失最小的地方，流速越大，但换热越不强烈，反之 2、换向时间对蓄热效果的影响通常用蓄热体的温度效率E和余热回收率η来评价蓄热体的换热性能： E=（ta1－ta0）／（tf0－ta0 ） η=Ga(Cp,a?ta1－Cp,a?ta0)／{Gf?tf0?Cp,f} 式中，ta0，ta1分别为空气进口及出口温度，tf0为高温烟气的进口温度，Ga，Gf分别为空气及烟气的质量流量，Cp，a为空气的比热，Cp，f为烟气的比热。以上定义表明，对于确定的供气条件，蓄热气体的出口温度ta1越高，则温度效率和余热回收率越大，说明蓄热体的换热性能越好。由于蓄热体的蓄热能力是一定的，随着过程的不断进行，蓄热体热量将不断发生变化，使得气体的出口温度不断。如图4所示，一个周期内加热蓄热体出口处烟气温度和冷却期空气出口温度随时间的变化情况。随着时间的增加，在加热期，烟气排放温度逐渐上升，冷却期空气出口温度逐渐降低，蓄热体的温度效率下降，热回收率降低。因此为获得较高的热回收率，确定合适的换向时间是非常重要的，蓄热体在具体的条件下，存在一个最佳换向时间，若实际换向时间过长，烟气余热得不到充分回收，表现为排烟温度升高；若换向时间过短，蓄热体得不到充分加热，难以获得较好的余热效果，表现为气体预热温度降低。 3气体流速对换热效果的影响对于不同流速的气体，其温度曲线有较大差别。流速越高，烟气出口温度越高。这是因为，高的流速增加了气体的质量流量，单位时间内带入体系的热量相应增加，而蓄热体的蓄热能

管式加热炉温度控制与分析

管式加热炉温度－温度串级控制系统 1设计意义及要求 1.1设计意义管式加热炉是石油工业中重要装置之一，加热炉控制的主要任务就是保证工艺介质最终温度达到并维持在工艺要求范围内，由于其具有强耦合、大滞后等特性，控制起来非常复杂。同时，近年来能源的节约、回收和合理利用日益受到关注。加热炉是冶金、炼油等生产部门的典型热工设备，能耗很大。因此，在设计加热炉控制系统时，在满足工艺要求的前提下，节能也是一个重要质量指标，要保证加热炉的热效率最高，经济效益最大。另外，为了更好地保护环境，在设计加热炉控制系统时，还要保证燃料充分燃烧，使燃烧产生的有害气体最少，达到减排的目的。 1.2设计要求 1）本课程设计题目为加热炉温度－温度串级控制系统设计，课程设计时间为2周；学生对选定的设计题目所涉及的生产工艺和控制原理进行介绍，针对具体设计选择相应的控制参数、被控参数以及过程检测控制仪表，并画出控制流程图及控制系统方框图。 2）课程设计说明书按学校“课程设计工作规范”中的“统一书写格式”撰写，具体包括： ① 目录； ② 摘要； ③ 生产工艺和控制原理介绍； ④ 控制参数和被控参数选择； ⑤ 控制仪表及技术参数； ⑥ 控制流程图及控制系统方框图； ⑦ 总结与展望；（设计过程的总结，还有没有改进和完善的地方）； ⑧ 课程设计的心得体会（至少500字）； ⑨ 参考文献（不少于5篇）； ⑩ 其它必要内容等。 2方案论证 2.1方案选择管式加热炉加热炉的工作原理如图1所示。要加热的冷物料从左端的管口流入管式加热炉，而燃料从右端的管口流入管式加热炉的燃烧部分，以供热。经加热的物料从右上端的管口流出，物料出口温度1()t θ为被控参数。图1 管式加热炉工作原理图分析管式加热炉的工作过程可知，物料出口温度1()t θ受进入管式加热炉的物料初始温度，物料进入的流量（即物料入口的压强），进入管式加热炉的燃料的流量（也即燃料入口压强），燃料的燃烧值等因素的影响。其中物料进入的流量（即物料入口的压强）和进入管式加热炉的燃料的流量（也即燃料入口压强）是影响物料出口温度1()t θ的主要因素。如果采用单回路控制系统，根据操作量的选取原则，我们可以在物料入口处装上一个调节阀，以控制物料进入的流量；对于进入管式加热炉的燃料的流量，可以使它保持某一恒定值。或在燃料的入口处安装一个调节阀，以控制进入管式加热炉的燃料的流量；对于进入管式加热炉的物料的流量，则可以使它保持某一恒定值。而调节阀的开度大小由安装在物料出口处的温度传感器输出的大小间接控制。它虽然结构简单，实现方便；但不符合生产工艺的要求。因为如果将物料的进入流量进行限定后，则日生产总量也被限定。这显然不符合实际的工业生产情况。在此基础上进行一点改进——不对另一个量进行限制。基于对燃料进入量进行控制的管式加热炉单回路温度控制系统原理图如图2 所示。图2 管式加热炉单回路温度控制系统原理图如图2所示的单回路温度控制系统初看起来是可行的。而且它的结构简单，所需的器材少，投入小。也符合工业设物料出口温度1 ()t θ 1T C 物料入口燃料物料出口温度1()t θ

加热炉出口温度控制系统的设计

二○一六～二○一七学年第一学期信息科学与工程学院课程设计报告书课程名称：班级：学号：姓名：指导教师：二○一六年十月

1. 设计题目加热炉出口温度控制系统的设计 2. 设计任务图１所示为某工业生产中的加热炉，其任务是将被加热物料加热到一定温度，然后送到下道工序进行加工。加热炉工艺过程为：被加热物料流过排列炉膛四周的管道后，加热到炉出口工艺所要求的温度。在加热用的燃料油管道上装有一个调节阀，用以控制燃料油流量，以达到控制出口温度的目的。被加热物料图1 加热炉出口温度系统但是，由于炉子时间常数大，而且扰动的因素多，单回路反馈控制系统不能满足工艺对炉出口温度的要求。为了提高控制质量，采用串级控制系统，运用副回路的快速作用，有效地提高控制质量，满足生产要求。 3. 设计要求 1)绘制加热炉出口温度单回路反馈控制系统结构框图。 2)以加热炉出口温度为主变量，选择滞后较小的炉膛温度的副变量，构成炉出口温度对炉膛温度的串级控制系统，要求绘制该串级控制系统结构图。 3)假设主对象的传递函数为) 2)(1(1)(01++=s s s G ，副对象的传递函数为) 1(1)(02+=s s G ，主、副控制器的传递函数分别为s K s G c c 21)(11+=，22)(c c K s G =，1)()(21==s G s G m m ，请确定主、副控制器的参数（要求写出详细的参数估算过程）。 4)利用simulink 实现单回路系统仿真和串级系统仿真，分别给出系统输出响应曲线。

一．单回路反馈控制系统的设计单回路反馈控制系统结构框图原料出口温度T受进入管式加热炉原料的初始温度和进入流量和燃烧值的影响。在原料流量一定的情况下，在燃料入口处安装一个调节阀，控制进入管式加热炉的燃料流量，调节阀的开度大小由原料出口温度值控制，构成管式加热炉的燃料流量，调节阀的开度大小由原料出口温度值控制，构成管式加热炉出口温度单回路反馈控制系统。二．串级控制系统的设计单回路控制系统的控制效果较差，很难达到满意的效果。采用串级控制系统，以加热炉出口温度为主变量，选择滞后较小的炉膛温度的副变量，构成炉出口温度对炉膛温度的串级控制系统。串级控制系统回路的结构框图

管式加热炉温度控制系统仿真设计

管式加热炉温度控制系统仿真设计摘要：随着科学技术的飞速发展，消费者对民用生产和工业生产对产品的性能有了更新的要求，其中，对产品的温度控制的要求也越来越高，所以研究设计管式加热炉的温度控制器具有很大的现实意义和使用价值。本文是基于PID 控制算法的管式加热炉智能温度控制器为研究对象，首先阐述本文的研究背景和温度自动控制器的需求，然后对分析了传统控制方法的弊端，对模糊控制方法进行了介绍。随后利用模糊PID计算方法计算对系统功能的实现情况，并从硬件和软件两个方面进行系统运行调试，得出较好的结果。关键词：温度控制器；SSR 固态继电器；STM32 单片机

ABSTRACT：With the rapid development of science and technology, consumer and industrial production to civilian production requirements for product update performance, which, on product temperature control requirements have become more sophisticated, so designing resistance furnace temperature controller is of great practical significance and usefulness. This article is a resistance furnace temperature controller based on PID control algorithm for the study, first of all explains the background of this study and temperature control needs, then design the overall system-wide programme, including in particular the hardware system design, system design and software design of the control circuit of temperature. Then take advantage of fuzzy PID calculation system of implementation, and run from the two systems in terms of hardware and software debugging, produce better results and conclusion full text. KEY WORDS：Temperature controller; SSR-solid state relays; STM32 microcontroller

热轧讲义

热轧工艺操作技术规程一, 热轧工艺技术规程制定原则热轧轧制工艺制度主要包括变形制度(主要是确定总的变形量和道次变形量),速度制度(主要是确定各道次速度)和温度制度(主要是确定轧制时的温度区间)。热轧工艺技术规程有三大类; 1.技术规程(包括安全操作规程)2.操作规程3. 工艺规程。 1, 热轧轧制压下规程设定 1)板坯尺寸的确定： H = (100∽150)h H 为坯厚,h 为成品厚。 Lmax ≤B1―(200∽300) B1为加热炉内宽。 B = b+(50∽100) B 为坯宽,b为成品宽。 Lmin≥Bg+(100∽200) Bg为炉子固定梁间距。 2)粗轧机组压下量分配在粗轧机组轧制时由于轧件温度高,变形抗力小,塑性好,轧件又短,应尽可能采用大的压下量,考虑到粗精轧节奏的平衡,一般在粗轧机上的变形量约为总变形量的70%∽80%。 3)精轧机组压下量分配精轧机压下率分配的原则：精轧机压下量为总压下量的（10∽15）%，F1为便于咬钢尽可能大,比设备允许的最大值稍小，一般为（40∽50）%, F2 ∽F4尽可能给予最大压下量,F5 ∽ F7压下量应逐道减少,F7为（10∽15）%，对薄的板F7的压下率可以取得更小点。

2．热轧轧制速度制度设定图1 精轧机末架轧机的速度曲线热轧精轧机组的末架轧机的速度曲线如上图1所示,1点为穿带开始时间,选用的速度约为10m∕s 穿带速度,2点表示带钢头部出末架轧机后,以0.05 ∽0.1 m∕s2 加速度开始第一级加速,3点为带钢咬入卷取机后以0.05 ∽0.2 m∕s2加速度开始第二级加速, 4点表示带钢以工艺设定的最高速度轧制,5点为带钢尾部离开轧机机组中的第三架时, 机组开始减速,速度降到15 m∕s,6点为以15 m∕s 速度轧制等到待抛出,7点表示带钢尾部离开精轧机组开始第二级减速, 降到穿带速度,8点为开始以穿带速度等待下一条带钢,9表示下一条带钢开始穿带。穿带速度取决于终轧温度,轧后冷却能力,卷取温度和卷取机咬入的稳定性来确定,一般在11 m∕s以下(指末架速度) 。末架轧机速度确定后,应用秒流量相等原理, F1V1=F2V2…FnVn (mm3 /s ) F为横截面mm2, V为轧机的带钢出口速度mm∕s ，或 h1 V1=h2V2…=hnVn (mm2 /s ) hn为带钢出口厚度mm，

加热炉的温度自动控制系统研究与设计

加热炉的温度自动控制系统研究与设计 1研究目的目前，自动控制技术已经在生活中的很多方面得到了很好的应用，比如在我们生活中的加热设备就是一个很常见的自动化控制的实际应用，通过研究这一类系统的性能并给出一些切实可行的改进方案，使得系统的性能能进一步完备和优良也就有了很大实际意义。 2研究对象基于前面的设计目的，本次设计通过对已有的加热装置——加热炉的研究来设计和完善这个系统的自动控制性能。下面是这个系统的原始系统框图：图1 原系统框图 3系统的分析和研究对于上述系统给定的数据计算其系统的开环和闭环传递函数分别是： G (s )=9.975 32.5 s^3 + 157.8 s^2 + 52.75 s + 4.5 H (s )=9.975 32.5 s^3 + 157.8 s^2 + 52.75 s + 31.45 由该系统的H(s)可以借助MATLAB 求出其闭环极点分别是：P 1=?4.52,P 2=?0.169+0.265j,P 3=?0.169?0.265j 显然，原系统是稳定的，下面再考察系统的稳定特性：由系统的开环传递函数G (s )= 9.975 32.5 s^3 + 157.8 s^2 + 52.75 s + 4.5 画出系统的伯德图如下：

图2 原系统的伯德图由伯德图可以得到：ωc=0.2,γ=180°+(?101°)=79°,20lgk g=28dB.由此，对比于一般良好的系统的幅值裕度和相位裕度的要求（γ=40°~60°,20lgk g=6dB~10dB）可知，该系统的幅值裕度和相位裕度都有可以调节的余地。下面再分析该系统的动态特性。系统的单位阶跃响应曲线如下：图3 原系统的单位阶跃响应可以方便地由该曲线得出有关的动态参数：t r=5.48s,t p=12.1s,ts=18.7s,δ%= 13.5%,可见，该系统的响应速度很慢，所以其动态性能有很大的改进的余地。

加热炉培训教材

加热炉培训教材 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

加热炉培训教材第一章加热原理一、钢加热的目的 1.提高钢的塑性，以降低钢在热加工时的变形抗力，从而减少轧制中轧辊的磨损盒断辊等机械设备事故。 2.使坯料内外温度均匀，以避免由于温度应力过大造成成品的严重缺陷或废品。 3.改善金属的结晶组织或消除加工时所形成的内应力。总之，钢的加热对于钢材的质量、产量、能耗以及机械寿命等都有直接关系。二、钢的加热工艺： 1.钢的加热工艺包括： 1)加热温度 2)加热速度 3)加热时间 4)炉温制度 5)炉内气氛钢的加热速度：加热时间内，钢在加热时的温度变化叫钢的加热速度。（单位：℃/h或℃/min、mm/min）钢的加热制度：钢在加热炉内加热升温的温度变化过程叫钢的加热制度。

1)加热制度考虑的因素：钢种坯料尺寸装炉方式（冷装/热装）炉膛结构坯料在炉内的布置方式（单、双排，推钢、步进梁式、辊底式等） 2)加热制度从炉型分为：一段式二段式三段式多段式三、钢的加热缺陷 1.钢的加热缺陷包括：钢的氧化脱碳过热、过烧加热温度不均匀 2.预防加热缺陷的措施钢的氧化 1)定义：钢在加热炉内加热时，钢的表面同炉气中的CO2、 H2O、 O2、SO2发生反应，生成氧化铁皮的过程叫钢的氧化。

2) 生成的氧化铁皮即所说烧损，通常为~3%。氧化铁皮结构示意图如下： 3) 影响氧化的因素：加热温度、加热时间、炉气成分、钢的成分等。加热温度的影响：在850~900℃以下时，钢的氧化速度很小；当达1000℃以上时，钢的氧化速度急剧增加。加热时间的影响：在相同条件下，加热时间愈长则钢的氧化层愈厚。炉气成分的影响：火焰中的炉气成分决定与燃料成分、空气消耗系数、完全燃烧成都等。炉气成分对氧化的影响很大。按照对钢氧化的效应把炉气分为：氧化性气氛、中性气氛和还原性气氛。钢的成分的影响：对于碳钢随其含炭量的增加钢的烧损量有所下降。合金元素如Cr 、Si 、Mn 、Al 等本身即已被氧化成相应的氧化物，但由于这些氧化物组织结构十分致密稳定，可进一步阻止钢的氧化。 4) 减少氧化的措施：快速加热：减少钢在高温取得停留时间，加热能力与轧钢能力相匹配。 Fe 2O 3 Fe 3O 4 FeO Fe

加热炉温度控制器设计单片机原理及接口技术课程设计(论文)

单片机原理及接口技术课程设计（论文）题目：加热炉温度控制器设计

课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算

摘要本文主要从硬件和软件两方面介绍了如何运用89C51单片机设计加热炉的温度控制系统，说明了如何实现对加热炉温度的控制，并简洁的描述了硬件原理图和程序流程图，除此之外还介绍了在加热炉温度控制系统的软硬件设计中的一些主要技术关键环节，该系统主要以89C51单片机为核心，由LED显示电路，键盘输入电路，模拟检测电路，模/数转换电路，步进电动机控制电路等构成。本次设计的主要内容是用89C51单片机设计的温度检测电路，是整个单片机温度控制系统设计中不可缺少的一部分，该系统利用温度传感器对温度进行了实时采集与检测，从而做到对加热炉的温度进行更精确的控制。本设计介绍的单片机温度控制系统主要内容包括系统方案、元器件选择、系统理论分析、硬件设计、软件设计、系统调试等几方面。关键词：单片机；温度传感器；温度检测；

目录第1章绪论 (5) 1.1加热炉温度控制器概况 (5) 1.2本文研究内容 (5) 第2章CPU最小系统设计 (7) 2.1加热炉温度控制器总体设计方案 (7) 2.1.1 加热炉温度控制框图设计 (7) 2.1.2 工作过程分析 (7) 2.2CPU的选择 (8) 2.3复位电路设计 (9) 2.4时钟电路设计 (10) 2.5CPU最小系统图 (10) 第3章输入输出接口电路设计 (12) 3.1温度传感器的选择 (12) 3.2温度检测接口电路设计 (12) 3.2.1 A/D转换器 (12) 3.2.2 模拟量检测接口电路图 (13) 3.3四相步进电动机与单片机接口电路 (14) 3.4人机对话接口电路设计 (15) 3.4.1 按键设计 (15) 3.4.2 显示电路设计 (15) 第4章系统软件设计 (17) 4.1软件实现功能及主程序设计 (17) 4.2模拟量检测流程图设计 (18) 4.3步进电机流程图设计 (19) 4.4中断系统的流程图设计 (19) 第5章系统设计与分析 (21) 5.1系统原理图 (21) 5.2系统原理综述 (21)

加热炉培训教材

加热炉培训教材第一章加热原理一、钢加热的目的 1.提高钢的塑性，以降低钢在热加工时的变形抗力，从而减少轧制中轧辊的磨损盒断辊等机械设备事故。 2.使坯料内外温度均匀，以避免由于温度应力过大造成成品的严重缺陷或废品。 3.改善金属的结晶组织或消除加工时所形成的内应力。总之，钢的加热对于钢材的质量、产量、能耗以及机械寿命等都有直接关系。二、钢的加热工艺： 1.钢的加热工艺包括： 1)加热温度 2)加热速度 3)加热时间 4)炉温制度 5)炉内气氛 1.1 钢的加热速度：加热时间内，钢在加热时的温度变化叫钢的加热速度。（单位：℃/h或℃/min、mm/min） 1.2钢的加热制度：钢在加热炉内加热升温的温度变化过程叫钢的加热制度。

1)加热制度考虑的因素： ●钢种 ●坯料尺寸 ●装炉方式（冷装/热装） ●炉膛结构 ●坯料在炉内的布置方式（单、双排，推钢、步进梁式、辊底式等） 2)加热制度从炉型分为： ●一段式 ●二段式 ●三段式 ●多段式三、钢的加热缺陷 1.钢的加热缺陷包括： ●钢的氧化 ●脱碳 ●过热、过烧 ●加热温度不均匀 2.预防加热缺陷的措施 2.1 钢的氧化 1)定义：钢在加热炉内加热时，钢的表面同炉气中的CO2、H2O、 O2、SO2发生反应，生成氧化铁皮的过程叫钢的氧化。

2)生成的氧化铁皮即所说烧损，通常为0.5~3%。氧化铁皮结构示 3)影响氧化的因素：加热温度、加热时间、炉气成分、钢的成分等。 ●加热温度的影响：在850~900℃以下时，钢的氧化速度很小；当达1000℃以上时，钢的氧化速度急剧增加。 ●加热时间的影响：在相同条件下，加热时间愈长则钢的氧化层愈厚。 ●炉气成分的影响：火焰中的炉气成分决定与燃料成分、空气消耗系数、完全燃烧成都等。炉气成分对氧化的影响很大。按照对钢氧化的效应把炉气分为：氧化性气氛、中性气氛和还原性气氛。 ●钢的成分的影响：对于碳钢随其含炭量的增加钢的烧损量有所下降。合金元素如Cr、Si、Mn、Al等本身即已被氧化成相应的氧化物，但由于这些氧化物组织结构十分致密稳定，可进一步阻止钢的氧化。 4)减少氧化的措施： ●快速加热：减少钢在高温取得停留时间，加热能力与轧钢能力相匹配。 ●控制炉内气氛：保证煤气完全燃烧的前提下，减少过剩空