喷雾式干燥设备控制系统

理学院课程设计报告课程名称：过程控制系统课程设计

项目名称：喷雾式干燥设备控制系统院系：理学院

专业：自动化1401

学号：

姓名：苏鹏

指导导师：

2017年6月10日

西京学院理学院制

摘要

本次课程设计的题目是奶粉喷雾式干燥设备控制系统设计。在众多的干燥设备中，喷雾干燥器是应用较广的干燥器之一，是处理溶液、悬浮液或泥浆状物料的干燥设备。能从液体直接干燥成粉体，这是喷雾干燥器的最大优点；热效率低、体积庞大、生产能力低、投资高是它的缺点。喷雾干燥器的工作原理是：用喷雾的方法将物料喷成雾滴分散在热空气中，物料与热空气呈并流、逆流或混流的方式互相接触，使水分迅速蒸发，达到干燥的目的。在设计中选择物料的干燥温度为被控参数，而对于控制参数的选择则是通过三种方案的比较最后选择用旁路空气量作为控制参数。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，又能消除余差的比例积分控制（PI）控制规律。应用临界比例度法对调节器的参数进行整定，使整个控制系统处于最优的工作状态，满足生产工艺上的要求。

关键词：PID控制；控制系统设计；单回路控制系统

Abstract

The subject of this course design is the control system design of milk spray drying equipment. Among many drying equipment, spray dryer is one of the dryer which is widely used. It is a drying equipment for treating solution, suspending liquid or mud material. The most important advantage of a spray dryer is its ability to dry directly from liquid. It has its disadvantages of low thermal efficiency, large volume, low production capacity and high investment. The working principle of the spray dryer is used: spray method material sprayed droplet dispersion in hot air, and hot air and a material flow, countercurrent or mixed mode of contact with each other, so that the rapid evaporation of water, to achieve the purpose of drying. In the design, the drying temperature of the material is chosen as the controlled parameter, and the choice of control parameters is through the comparison of the three schemes. Finally, the bypass air volume is chosen as the control parameter. Finally, the critical proportion method is used to adjust the parameters of the regulator. Make the whole control system in the optimal working state, and meet the requirements of the production process.

Keywords：PID control；control system design；Single loop control system

目录

1引言........................................................... 2干燥过程的控制系统设计.........................................

2.1生产过程 (1)

2.2设计要求 (2)

3被控参数与控制参数的选择.......................................

3.1被控参数的选择...........................................

3.2控制参数的选择及方案设计 (2)

4检测仪表的选择 (5)

4.1测温元件及变送器的选择 (5)

4.2调节阀的选择 (5)

4.3调节器的选择 (6)

5.调节器的参数整定 .............................................. 6仿真及分析..................................................... 7总结 (11)

7.1 方案评价及改进方向 (11)

7.2 收获及体会 (11)

1引言

为了提高在奶粉生产过程中干燥的速度、质量，提高奶粉乳液转变成品的生产效率，需要一套稳、准、快的控制系统，因为喷雾干燥设备有可直接由溶液或悬浮体制得成分均匀的粉状产品的特殊优点，本课程设计要完成喷雾式奶粉干燥控制系统设计。本文以工业中的奶粉喷雾干燥系统为控制系统,利用PID进行控制。在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。

2 干燥过程的控制系统设计

2.1生产过程

在奶粉生产过程中，干燥程序是奶粉生产的重要环节之一，喷雾干燥过程是物料由泵送至喷雾干燥器内，由雾化器将其分散为小雾滴；空气经加热送入干燥室内与料雾混合、接触；最后完成干燥过程。喷雾式干燥过程示意图如图2-1所示。

图2-1 奶粉喷雾干燥工艺流程图