加热炉先进控制系统设计

合集下载

基于PLC的加热炉温控制系统设计

毕业设计（论文）题目：基于PLC的加热炉温控制系统设计学院：电子信息学院专业班级：06自动化（2）指导教师：康涛职称：讲师学生姓名：雷颖倩学号：40604010225摘要在现代工业生产过程中，一些温度等作为被控参数的过程，往往其容量滞后较大，控制要求又较高，若采用单回路控制系统，其控制质量无法满足生产要求。

本文针对锅炉的结构特点以及船机控制能够有效的改善过程的动态特性、提高工作频率、减小等效过程时间常数和加快响应速度等，提出了锅炉温度串级控制的解决方案。

本系统以电加热锅炉为被控对象，以锅炉出口水温为主被控参数，以炉膛内水温为福被控参数，以加热炉电阻丝电压为控制参数，以PLC为控制器，构成锅炉温度控制系统；完成了系统的硬件设计和PLC程序设计。

经过调试，PLC程序实现了数据采集、A/D转换、PID运算和D/A转换等，达到了设计要求。

关键词：锅炉，温度，串级控制，PLC，PIDABSTRACTIn modern industrial production,some course's capacity often lags behind relatively largely,control also expect relatively much regarding temperature,etc,if adopt the controlsystem of single circuit,its quality of control is unable to meet the production requirement.Because the bunches of control can improve the dynamic characteristic of the course effectively,improve operating frequency,reducing the time constant of the equivalent course and accelerating the response speed,etc.This text have proposed one bunch of solutions of control of boiler temperature.This system leaves target of accusing of on boiler with electricity,export water temperature.With boiler for accuse of parameter mainly,regard the burner hearth water temperature as one pair of parameters of accusing of,regard voltage of resistance wire of the heating furnace as the control parameter,regard PLC as the controller, form one bunch of control systems of boiler temperature;Finish the designing of systematic hardware and the program with PLC.Through debugging,PLC procedure has realized the data gathering,A/D changing,PID operation and D/A changing,etc,has reached the designing requirement.KEYWORDS：boiler，temperature，bunches of control,plc,pid前言随着我国国民经济的快速发展，锅炉的使用范围越来越广泛。

加热炉温度控制系统设计

加热炉温度控制系统设计一、引言加热炉是一种常见的工业设备，用于将物体加热至一定温度。

在许多工业过程中，加热炉的温度控制至关重要，它直接影响到产品的质量和生产效率。

因此，设计一个稳定可靠的温度控制系统对于提高工业生产的效益十分重要。

本文将介绍一个基于控制理论的加热炉温度控制系统的设计。

二、控制系统设计原理1.温度传感器：温度传感器是测量加热炉内部温度的重要组成部分。

常用的温度传感器包括热电偶和热敏电阻。

传感器将温度信号转换为电信号，并将其发送给控制器。

2.控制器：控制器接收温度传感器发送的信号，并与设定值进行比较。

根据比较结果，控制器将控制信号发送给加热器以调整加热功率。

控制器通常使用PID控制算法，它根据偏差、积分和微分项来计算控制信号。

3.加热器：加热器是加热炉温度控制系统中的执行器。

根据控制信号，加热器可以调整加热功率，从而控制加热炉的温度。

三、温度传感器选择温度传感器的选择对于温度控制系统的性能至关重要。

常见的温度传感器有热电偶和热敏电阻。

在选择传感器时需要考虑以下因素：1.测量范围：根据加热炉的工作温度范围选择合适的传感器。

不同的传感器有不同的工作温度范围。

2.精度：传感器的精度对于控制系统的准确性非常重要。

一般来说，热电偶的精度比热敏电阻高。

3.响应时间：加热炉温度的变化通常需要快速响应。

因此，传感器的响应时间也是一个重要的考虑因素。

四、控制器设计1.控制算法选择：常见的控制算法有比例控制、积分控制和微分控制。

PID控制算法结合了这三种控制算法，被广泛应用于温度控制系统。

2. 参数调节：根据具体的应用场景和系统性能要求，需要对PID控制器进行参数调节。

常见的调节方法有Ziegler-Nichols方法和临时增减法。

3.控制信号输出：控制信号输出给加热器，影响加热功率。

一般来说，控制信号越大，加热功率越高，温度升高的速度越快。

五、系统测试和优化完成控制系统的设计后，需要进行系统测试和优化。

提高加热炉热效率控制系统的设计与应用

５４
烧器喷嘴向下倾斜等方法，降低火焰中心位置，增加燃料在炉膛内的停留时间，即增加了辐射传热
时间。
而且还可以根据排烟温度变化趋势来判断炉管
ｗｙｊｃ１ｗ．ｓｎ。ｗｓｈ．ｍ
篁理・践察
般情况下，排烟温度每升高１～０ｃ，７２二Ｉ
０１．，排烟温度将升高约１ ℃ ，因此，ｎ值对加０３
热炉的热效率有着直接的影响。
的用电消耗；而且南于过剩空气是在排烟温度下排
出现负荷率较低、热效率下降等问题，采取对加热炉烟道出口安装烟气含氧量、排烟温度及炉
膛负压检测控制系统等节能措施来监控加热炉运行状态，并且与现有的ＤＳ（ｉｕｅＣＤｉｔｄｓｒｂｔＣｎｌｙ１ｏｔｏＳ８１ｒＳ１ｔ集散控制系统）控制相结合研发出一套基于预测控制思想、吸收操作人员多年
被加热水的出口温度）满足要求，同时，还要使加热炉的热效率最高、空气污染最小、各支路进料平
衡稳定。
热负荷控制：根据热负荷平衡原理来控制燃料
气，降低炉膛温度，造成烟气中过剩空气量增加，增加热损失，降低了加热炉热效率，这时应该减小
１提高加热炉热效率的几种控制方法

加热炉过程自动控制系统的设计

目录第1章绘制控制工艺流程图 (1)1.1 工艺生产过程简介 (1)1.2 加热炉的基本控制 (1)1.3 加热炉的单回路控制方案 (4)第2章节流装置的计算机辅助设计计算 (6)2.1 GB/T2624-93概述 (6)2.2 计算实例 (6)第3章调节阀口径计算 (11)3.1 调节阀的选型和口径计算 (11)3.2 计算实例 (12)结束语 (14)参考文献 (15)附录 (16)第1章绘制控制工艺流程图1.1 工艺生产过程简介在炼油化工生产中常见的加热炉是管式加热炉。

其形式可分为箱式、立式和圆筒炉三大类。

对于加热炉，工艺介质受热升温或同时进行汽化，其温度的高低会直接影响后一工序的操作工况和产品质量。

当炉子温度过高时，会使物料在加热炉内分解，甚至造成结焦而烧坏炉管。

加热炉的平稳操作可以延长炉管使用寿命。

因此，加热炉出口温度必须严加控制。

加热炉是传统设备的一种，同样具有热量传递过程。

热量通过金属管壁传给工艺介质，因此它们同样符合导热与对流传热的基本规律。

但加热炉属于火力加热设备，首先由燃料的燃烧产生炽热的火焰和高温的气流，主要通过辐射传热将热量传给管壁，然后由管壁传给工艺介质，工艺介质在辐射室获得的热量约占总热负荷的70%~80%，而在对流段获得的热量约占热负荷的20%~30%。

因此加热炉的传热过程比较复杂，想从理论上获取对象特性是很困难的。

加热炉的对象特征一般基于定性分析和实验测试获得。

从定性角度出发，可以看出其传热过程为：炉膛炽热火焰辐射给炉管，经热传导、对流传热给工艺介质。

所以与一般传热对象一样，具有较大的时间常数和纯滞后时间。

特别是炉膛，它具有较大的热容量，故滞后更为显著，因此加热炉属于一种多容量的被控对象。

根据若干实验测试，并做了一些简化，可以用一介环节加纯滞后来近似，其时间常熟和纯滞后时间与炉膛容量大小及工艺介质停留时间有关。

炉膛容量大，停留时间长，则时间常数和纯滞后时间大，反之亦然。

加热炉系统DCS控制硬件设计分析

在常规的控制应用中，通常一套大型的DCS控制系统可以针对两千个分散的点进行设计。

在实际应用中，DCS 系统并不是以自己的容量为主要设计依据，而是建立在对控制装置的分析之上的。

对于控制装置的分析，又是从硬件分析开始的，硬件分析是进行后续组态的前提与基础。

现在，我将从加热炉DCS控制硬件设计入手，分析其中的方法与应用规律。

一、加热炉系统设计要求众所周知，加热炉是化工生产工艺中的一种常见设备。

对于加热炉，工艺介质受热升温或同时进行汽化，其温度的高低会直接影响后一工序的操作工况和产品质量。

当炉子温度过高时，会使物料在加热炉里分解，甚至造成结焦而产生事故，因此，一般加热炉的出口温度都需严加控制。

其他控制还要看工艺要求。

现有一套加热炉装置，原料油经原料油加热炉（设备号T101）加热后去1 反，中间反应物经中间反应物加热炉（设备号T102）去2 反。

根据项目要求制定组态方案并进行组态，其项目要求如下：1. 回路控制（1）加热炉烟气压力 PI-102 需要进行控制，如图二所示，PI-102 与PV-102 构成了一个单回路，回路号为PIC-102。

（2）原料加热炉出口温度（TI-101）需要进行控制，由于加热炉具有较大的时间常数和纯滞后时间，简单的单回路控制效果不理想。

在操作过程中，燃料气流量的波动是温度的主要干扰因素。

因此，采用加热炉出口温度对燃料气流量的串级控制。

这样的控制可以在燃料气流量发生的变化尚未影响到加热炉出口温度之前，通过内环的控制作用先行调节，快速减少甚至消除燃料气流量的干扰，从而改善控制质量。

其中副回路（内环）是流量控制，流量测量信号为FI-104，输给调节阀的信号是FV-104，回路号为FIC-104。

主回路（外环）是温度控制，温度测量位号为TI101，回路号为TRC-101。

2. 累积要求对进入原料油加热炉的原料油流量 FR-001 进行累积，一定权限的操作者可以手动将累积值清零。

3.监控画面监控画面要求添加总貌、一览、分组、趋势等基本画面，除此之外还要添加监控流程图。

加热炉的过程控制系统的设计

学校代码：10904学士学位论文加热炉的过程控制系统的设计姓名：江鹏学号：200806130160指导教师：付玲学士学位论文加热炉的过程控制系统的设计院系(部所)：机电工程学院专业：过程装备与控制工程完成日期：2012年04月20日姓名：江鹏学号：200806130160 指导教师：付玲院系(部所)：机电工程学院专业：过程装备与控制工程完成日期：2012年04月20日摘要加热炉作为钢铁工业轧钢生产线的关键设备和能耗设备，其过程控制水平直接影响到能耗、烧损率、废钢率、产量、质量等指标。

随着现代化技术的迅猛发展，如何采用先进的过程控制技术与设备，提高基础过程控制效果与水平，确保钢坯的加热质量、实现高效节能、减少污染是本文研究的意义所在。

本文对国内外加热炉控制技术的发展和现状进行了综述。

介绍了串级控制系统的构成，实现了加热炉炉温控制、流量控制、炉压控制、煤气总管和空气总管的压力控制等。

实践证明，本系统运行可靠稳定，操作方便，正确调整有关参数就能达到较好的控制效果，具有推广价值。

关键词：加热炉;过程控制；节能AbstractHeating furnace of steel rolling production line in iron and steel industry as the key equipment and energy consumption of equipment, the process control level directly affects the energy consumption, burning rate, scrap rate, yield, quality index. With the development of modern technology, how the use of advanced process control technology and equipment, improve the basic process control effect and level, to ensure that the billet heating quality, achieve high efficiency and energy saving, pollution reduction is the significance of this study.The heating furnace control technology development and the present situation are reviewed. Introduced the cascade control system, realizes the heating furnace temperature control, flow control, furnace pressure control, gas duct and air manifold pressure control.Proved by practice, this system is stable and reliable operation, convenient operation, correctly adjust relevant parameters can achieve better control effect, have promotion value.Key words: heating furnace; process control; energy saving.目录第1章绪论 (1)1.1加热炉的发展和现状 (1)1.2加热炉控制技术发展和应用现状 (2)1.3 课题的意义和本文的主要工作 (4)1.3.1 课题的意义 (4)1.3.2 本文的主要工作 (5)第2章加热炉控制系统的设计 (6)2.1 串级控制系统 (6)2.1.1串级控制简介 (6)2.1.2炉温一燃料量串级控制 (7)2.2流量控制 (9)2.2.1燃料量—空气流量双闭环控制系统 (11)2.2.2燃料量—空气流量双交叉限幅控制 (12)2.3炉压控制 (14)2.3.1加热一段和加热二段炉压自动控制 (14)2.3.2均热段炉压自动控制 (15)2.4煤气总管和空气总管的压力控制以及汽包液位控制 (16)本章小结 (17)第3章总结和展望 (18)参考文献 (19)致谢 (21)第1章绪论加热炉的耗能量在轧钢等生产中占据了很大的比例，大约占所有耗能总值的70%左右，是冶金行业中主要的耗能设备。

加热炉前馈串级控制系统

加热炉前馈--串级控制系统加热炉前馈-串级控制系统是一种先进的控制系统，主要用于加热炉的温度控制。

这种控制系统能够有效地提高加热炉的温度控制精度，减少能源浪费，提高生产效率。

下面将对这种控制系统进行详细的介绍。

一、前馈控制系统前馈控制系统是一种开环控制系统，它通过测量输入信号的变化，提前对输出信号进行控制，以达到减少干扰信号对系统的影响。

在加热炉控制系统中，前馈控制系统可以用来提前控制加热炉的输出，以达到防止因外部干扰引起的温度波动。

前馈控制系统的核心是前馈控制器，它根据输入信号的变化，产生相应的控制信号，以控制加热炉的输出。

前馈控制器通常采用PID控制算法，通过对输入信号的变化进行比例、积分和微分处理，产生相应的控制信号。

二、串级控制系统串级控制系统是一种闭环控制系统，它由两个控制器串联组成，一个控制器的输出作为另一个控制器的输入。

在加热炉控制系统中，串级控制系统可以用来提高温度控制的精度和稳定性。

串级控制系统的核心是两个控制器，一个是内环控制器，另一个是外环控制器。

内环控制器根据加热炉的当前温度和设定温度的差异，产生相应的控制信号，以控制加热炉的输出。

外环控制器则根据加热炉的输出和目标值的差异，产生相应的控制信号，以调整内环控制器的设定值。

三、加热炉前馈-串级控制系统加热炉前馈-串级控制系统结合了前馈控制系统和串级控制系统的优点，能够更有效地提高温度控制的精度和稳定性。

在加热炉前馈-串级控制系统中，前馈控制器通过对输入信号的变化进行预测，提前控制加热炉的输出。

串级控制器则通过内环控制器和外环控制器的串联，实现对加热炉温度的精确控制。

具体来说，前馈控制器根据加热炉的输入信号（如燃料流量、空气流量等）的变化，预测出加热炉的温度变化趋势，并提前调整加热炉的输出。

然后，内环控制器根据加热炉的当前温度和设定温度的差异，产生相应的控制信号，以控制加热炉的输出。

同时，外环控制器根据加热炉的输出和目标值的差异，产生相应的控制信号，以调整内环控制器的设定值。

加热炉温度串级控制系统设计

加热炉温度串级控制系统设计引言：加热炉是工业生产中常用的设备之一，用于加热物体到目标温度。

为了确保加热炉的温度能够稳定地达到所需温度并且尽量减小温度误差，本文将就一种串级控制系统的设计进行阐述。

串式控制系统使用了两组控制器，一个主控制器 (Master Controller) 和一个从控制器 (Slave Controller)，通过对系统的不同层次进行控制，实现了温度的快速、准确地调节。

本文将针对主控制器和从控制器的设计进行详细说明。

一、主控制器设计：主控制器的作用是通过对从控制器的输出进行调节，以实现加热炉温度的稳定。

主控制器采用PID控制算法，其中P代表比例控制，I代表积分控制，D代表微分控制。

PID控制算法充分考虑了温度调节系统的动态和静态特性，并能够在不同的工作条件下自动调整参数，以保证系统的稳定性和快速响应。

在主控制器设计中，首先需要确定温度传感器的位置，将温度传感器安装在加热炉的合适位置，以获取准确的温度信息。

接下来，需要对主控制器的参数进行设置。

主控制器的参数设置对系统的稳定性和响应时间有着重要影响。

在设置主控制器的参数时，可以采用经验法或者试探法。

经验法是根据历史数据和经验对主控制器参数进行初始化，然后通过不断实际运行和调节参数，直到系统达到理想状态。

试探法则是在实际运行过程中，逐步调节参数，观察系统响应并作出相应调整。

两种方法都可以达到主控制器参数的最优化，但试探法的调试过程可能会相对较长。

二、从控制器设计：从控制器的作用是根据主控制器的输出对加热炉的加热功率进行调节。

从控制器也采用PID控制算法来实现。

从控制器的设计需要考虑如下因素：1.从控制器对主控制器的输出进行调节，以实现稳定的加热功率控制。

根据实际需要和经验，设置从控制器的参数，使得从控制器能够快速、准确地响应主控制器的输出。

2. 考虑到加热炉的动态特性，可以利用先进的控制算法，如模型预测控制 (Model Predictive Control)等，将从控制器的参数调整为非线性和时变的。

基于PCS7的工业加热炉控制系统设计

基于PCS7的工业加热炉控制系统设计目次（4号黑体，居中）1引言（或绪论）（作为正文第1章，小4号宋体，行距18磅，下同） (1)2××××××（正文第2章）……………………………………………………Y 2.1 ××××××（正文第2章第1条）…………………………………………Y 2.2 ××××××（正文第2章第2条）………………………………………… Y 2.X ××××××（正文第2章第X条）………………………………………… Y 3×××××（正文第3章）………………………………………………Y ………………………………………（略）X ×××××（正文第X章）……………………………………………………… Y 结论…………………………………………………………………………………… Y 致谢…………………………………………………………………………………… Y 参考文献………………………………………………………………………………Y 附录 A ××××（必要时）………………………………………………………… Y 附录 B ××××（必要时）………………………………………………………… Y图 1 ×××××（必要时）………………………………………………………… Y 图2×××××（必要时）………………………………………………………… Y表 1 ×××××（必要时）………………………………………………………… Y 表 2 ×××××（必要时）………………………………………………………… Y注：1. 目次中的内容一般列出“章”、“条”二级标题即可；2．Y表示具体的阿拉伯数字；3. 目录前的页码采用罗马数字。

电加热炉温度控制系统的设计

电加热炉温度控制系统的设计1. 本文概述随着现代工业的快速发展，电加热炉在许多工业生产领域扮演着至关重要的角色。

电加热炉的温度控制系统，作为其核心部分，直接关系到生产效率和产品质量。

本文旨在设计并实现一种高效、精确的电加热炉温度控制系统，以满足现代工业生产中对温度控制精度和稳定性的高要求。

本文首先对电加热炉温度控制系统的需求进行了详细分析，明确了系统设计的目标和性能指标。

接着，本文对现有的温度控制技术进行了全面的综述，包括传统的PID控制方法以及先进的智能控制策略。

在此基础上，本文提出了一种结合PID控制和模糊逻辑控制的新型温度控制策略，以实现更优的控制效果。

本文还详细阐述了系统的硬件设计和软件实现。

在硬件设计方面，本文选择了适合的传感器、执行器和控制器，并设计了相应的电路和保护措施。

在软件实现方面，本文详细描述了控制算法的实现过程，包括数据采集、处理、控制决策和输出控制信号等环节。

本文通过实验验证了所设计温度控制系统的性能。

实验结果表明，本文提出的温度控制系统能够实现快速、准确的温度控制，且具有较好的鲁棒性和稳定性，能够满足实际工业生产的需求。

本文从理论分析到实际设计，全面探讨了一种适用于电加热炉的温度控制系统的设计方法。

通过结合传统和先进的控制技术，本文提出了一种高效、稳定的温度控制策略，为提高电加热炉的温度控制性能提供了新的思路和实践参考。

2. 电加热炉的基本原理与构造电加热炉作为一种高效、清洁且精准的热能产生设备，其工作原理基于电磁感应和电阻加热两种基本方式，而构造则包括电源系统、加热元件、温控系统、隔热保温结构以及安全防护装置等关键组成部分。

电磁感应加热：在特定类型的电加热炉中，尤其是应用于金属工件加热的场合，电磁感应加热原理占据主导地位。

这种加热方式利用高频交流电通过感应线圈产生交变磁场，当金属工件置于该磁场中时，由于电磁感应现象，会在工件内部产生涡电流（又称涡流）。

涡电流在工件内部形成闭合回路，并依据焦耳定律产生热量，即电流通过电阻时产生的热效应。

过程控制课程设计-加热炉炉温控制系统设计

内蒙古科技大学过程控制课程设计说明书题目：加热炉炉温控制系统设计学生姓名：学号：专业：测控技术与仪器班级：2012-1指导教师：2016年 9 月 8 日目录第一章加热炉概述 (3)1.2加热炉自动控制发展与现状 (3)第二章控制方案论证 (4)2.1加热炉控制影响因素及基本要求 (4)2.2 系统控制方案选择 (5)2.3系统控制参数确定 (5)2.3.1 被控参数选择 (5)2.3.2 控制参数选择 (6)第三章加热炉控制基本原理及系统设计 (6)3.1炉温控制基本原理 (6)3.2加热温度控制系统总体结构图 (7)3.3加热炉温度单回路反馈控制系统结构框图 (7)3.4加热炉串级控制系统 (8)3.5 控制仪表的选型及配置 (9)3.5.1测温元件 (9)3.5.2一体化温度变送器 (9)3.5.3 DX2000型无纸记录仪: (9)3.5.4 调节器 (10)3.5.5执行器选型 (11)3.5.6 电/气阀门定位器ZPD-01 (12)3.5.7安全栅 (12)3.5.8 配电器 (12)3.5.9 薄膜气动调节阀ZMBS-16K (13)第四章设计总结 (14)参考文献引言目前在我国钢铁冶金行业中，能源问题日益严峻以及企业面临越来越激烈的市场竞争，节能增效就显得尤为重要。

这就需要对钢铁冶金行业中的主要耗能设备——加热炉的运行状态进行及时和准确的分析并进行优化，以提高加热炉的运行效率，达到节能降耗的目的。

近年来，随着自动化程度的不断提高，轧钢加热炉燃烧控制已实现串级控制。

加热炉的主要技术经济指标为加热温度和能耗两项。

轧钢加热炉控制质量的好坏直接关系到经济效益,特别是炉温控制对杜绝粘钢现象,提高加热炉寿命,降低钢坯烧损、提高成材率、节能降耗、减少环境污染等具有重要意义。

因此，本设计先根据加热炉结构特点设计控制系统，并介绍和比较其它相关的控制系统，选定了加热炉燃料流量控制系统，并阐述了PID控制思想应用于加热炉燃烧过程控制的情况和特点。

加热炉控制系统的设计与实施

ｒｑｉｅｎｓｅｅｇａｉｅｕｒｍｅｔ，ｎｒｓｖｎｇ，ｃｎｕｍｐｉｎｒｄｕｔｏｎｄｓｆｔｅｃｙｏｓｔｏｅｃｉｎａａｅｙ，ｔ．ＴｈｕｔｍａｉｏｔｏｙｔｍｓｒａｉｅｙｔｅａｏｔｃｃｎｒｌｓｓｅｉｅｚｄｂｈｅＤＣＳｌ
ｒｑｒｍｅｔｏｅｔｎｕｎａｅｅｕｉｅｎｓｆｈａｉｇｆｒｃ．
Ｋｅｒｓａｔｍａｉｃｎｒｌｓｓｍｆｈａｉｇｆｒａｅｅｅｇａｉｇｃｎｕｔｎｒｄｃｉｎ；Ｃ７ｙｗｏｄ：ｕｏｔｏｔｙｔｏｅｔｕｃ；ｎｒｓｖｎ；ｏｓｍｐｉｅｕｔｃｏｅｎｎｙｏｏＰＳ
ｓｓｅｙｔｍ．Ｔｅｒｓｌｈｗｔａｈｕｏｔｏｔｌｓｓｍａｅｒａｉｄｅｅｔｅｙａｄｐｒｃｌｅｓｔｅｃｎｒｌｈｅｕｔｓｏｈｔｔｅａｔｍａｉｃｎｒｙｔｓｃｏｅｃｎｂｅｌｅｆｃｉｌｎｅｆｔｍｅｔｈｏｔｚｆｖｅｙｏ
ｏＩｆＳＭＡＴＣｒｃｓｃｎｒｌｙｔｍ（Ｃ７ｎｔｅｅｔｇｆｒａｅｏｕｅｈｆｎｔｎｒｃｓｏｔｏｒｉｉｇＩｐｏｅｓｏｔｓｓｅｏＰＳ）ａｄｈｈａｉｕｎｃｆｓｐｒｍｕｉｃｉｐｏｅｓｃｎｒｌａｎｎｎｕｏｔ
加热炉在工业生产中是非常重要的换热设备．在炉膛内将燃料燃烧释放的热量通过热辐射方式传递给被加热的工艺介质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、滞后等特性，大控

加热炉控制系统课程设计

第1章加热炉控制系统1.1加热炉控制系统工程背景及说明加热炉自动控制（automatic control of reheating furnace），是对加热炉的出口温度、燃烧过程、联锁保护等进行的自动控制。

早期加热炉的自动控制仅限控制出口温度，方法是调节燃料进口的流量。

现代化大型加热炉自动控制的目标是进一步提高加热炉燃烧效率，减少热量损失。

为了保证安全生产，在生产线中增加了安全联锁保护系统。

影响加热炉出口温度的干扰因素很多，炉子的动态响应一般都比较迟缓，因此加热炉温度控制系统多选择串级和前馈控制方案。

根据干扰施加点位置的不同，可组成多参数的串级控制。

使用气体燃料时，可以采用浮动阀代替串级控制中的副调节器，还可以预先克服燃料气的压力波动对出口温度的影响。

这种方案比较简单，在炼油厂中应用广泛。

这种控制的主要目的是在工艺允许的条件下尽量降低过剩空气量，保证加热炉高效率燃烧。

简单的控制方案是通过测量烟道气中的含氧量，组成含氧量控制系统,或设计燃料量和空气量比值调节系统,再利用含氧量信号修正比值系数。

含氧量控制系统能否正常运行的关键在于检测仪表和执行机构两部分。

现代工业中都趋向于用氧化锆测氧技术检测烟道气中的含氧量。

应用时需要注意测量点的选择、参比气体流量和锆管温度控制等问题。

加热炉燃烧控制系统中的执行机构特性往往都较差，影响系统的稳定性。

一般通过引入阻尼滞后或增加非线性环节来改善控制品质。

在加热炉燃烧过程中，若工艺介质流量过低或中断烧嘴火焰熄灭和燃料管道压力过低,都会导致回火事故，而当燃料管道压力过高时又会造成脱火事故。

为了防止事故，设计了联锁保护系统防止回火和温度压力选择性控制系统防止脱火。

联锁保护系统由压力调节器、温度调节器、流量变送器、火焰检测器、低选器等部分组成。

当燃料管道压力高于规定的极限时，压力调节系统通过低选器取代正常工作的温度调节系统，此时出料温度无控制，自行浮动。

压力调节系统投入运行保证燃料管道压力不超过规定上限。

加热炉过程自动控制系统设计

加热炉过程自动控制系统设计加热炉是冶金企业中重要的工业设备，步进式加热炉是各种工业、企业中普遍应用的炉窑。

本文以步进式加热炉为例介绍了加热炉生产过程中的控制系统设计，主要介绍了燃烧控制系统、炉膛压力控制系统、热风放散和冷风稀释控制系统。

标签：加热炉燃烧控制炉膛压力概述加热炉在轧钢生产线中广泛应用，是轧钢工艺的前部工序。

在轧钢厂的热轧生产中，必须要将轧制的钢锭或钢坯加热到一定的温度，使它具有一定的可塑性，才能进行轧制，而这一过程是在加热炉中进行的。

钢坯从入炉侧装入，经过预热、加热、均热等燃烧区域达到控制温度后，从出炉侧出炉。

影响钢质量的因素很多，其中炉膛压力和温度起着关键作用，要使产出的钢材符合要求和生产能顺利进行，所以加热炉燃烧控制和炉膛压力控制显得十分重要。

加热炉的工艺流程如图1所示。

1燃烧控制系统设计加热炉消耗的燃料能量很大，所以理想的燃烧控制将会取得明显得节能效果。

根据燃烧理论，空气过剩率与燃烧效率，节能和防止公害有很大关系，一般空气过剩率的最佳区域在1.02~1.1之间。

针对这种情况，我们采用了双交叉限幅燃烧控制系统，对剩余空气系数u做双向限幅，从而使燃烧过程无论在稳定状态还是在动态过程都能保持在最佳燃烧区，达到防止冒黑烟，防止污染和节能的目的。

双交叉限幅燃烧控制系统实质上是一个以温度为主参数，燃气流量和空气流量并列为副参数的串级调节系统，并带有交叉限幅逻辑功能的比值调节系统。

双交叉限幅燃烧控制系统的构成如图2所示。

St,Sf，Sa分别为炉温，燃料流量，空气流量给定值Tt，Ff，Fa分别为炉温，燃料流量，空气流量测量值Hs，Ls分别为高值、低值选择器a1，a2，a3，a4分别为偏置系数r为空燃比在燃料流量调节回路中，炉温调节器TC的输出信号A，与根据空气流量测量值Fa算出的所需燃料流量减去偏置a3得到的信号C和信号B相比较，由高值选择器HS2和低值选择器LS1来选通A，B，C 之一作为燃料流量调节器Ffc的给定值Sf。

加热炉温度控制系统设计本科毕业设计

控制系统综合设计报告题目: 加热炉温度控制系统设计报告题目：加热炉温度控制系统设计一、课程的要求和意义（一）课程设计的具体要求 1、加热炉温度单回路反馈控制系统。

2、以加热炉温度为主变量，夹套温度为副变量，构成加热炉出口温度与夹套温度的串级控制系统。

被加热物料流过排列炉膛四周的夹套后，加热到炉出口工艺所要求的温度。

在加热用的装有一个调节阀，用以控制夹套温度控制，以达到控制出口温度的目的。

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、利用Simulink 实现单回路系统仿真和串级系统仿真，得出系统输出响应曲线，根据两种系统仿真结果分析串级控制系统的优缺点，验证串级系统是否能提高控制的精度。

本设计是通过加热炉两种控制方案的对比并利用MATLAB 中的Simulink 进行系统仿真，采用衰减曲线法进行参数的整定，通过比较两种方案，最终说明加热炉串级控制系统的设计方案在实际控制中的优越性。

4、要求设计的系统满足快速、准确、稳定，且超调量8%≤δ≤10%。

5、给定各传递函数如下：主控制对象加热炉温度传递函数:011()(301)(31)G s s s =++副对象对象夹套温度传递函数:0221()(101)(1)G s s s =++主PID 控制器的传递函数为：111()(1)c I G s K T s=+副PID 控制器的传递函数为：22()c G s K =二、加热温度控制系统设计（一）加热炉单回路温度控制系统结构图加热炉温度单回路控制系统结构框图（二）加热炉温度串级控制系统结构图加热炉温度串级控制系统结构框图图3加热炉温度串级控制系统结构图图1加热炉单回路温度控制系统结构图PID 调节器调节装置夹套加热炉温度反馈 1()t+- ++ + 干扰干扰图2 加热炉温度单回路控制系统结构框图 +（三）衰减曲线法参数整定的相关资料（1）衰减曲线法是在系统闭环情况下，将控制器积分时间TI放在最大，微分时间T D 放到最小，比例放大倍数KC设为1;（2）然后使KC 由小往大逐步改变，并且每改变一次KC值时，通过改变给定值给系统施加一个阶跃干扰，同时观察过渡过程变化情况。

加热炉先进控制系统设计

目录摘要ABSTRACT第1章引言1.1题目的背景1.2 研究现状概述1.3 题目的意义第2章2.1. 加热炉的概况2.2 先进控制概况第3章加热炉先进控制设计方案3.1 延迟焦化加热炉工艺简介3.2 常规控制方案以及存在的问题3.3 研究内容及预期目标3.4 先进控制方案设计3.5 预测函数控制原理3.6 运用MATLAB进行仿真分析3.7 加热炉先进控制在DCS上实现第4章总结加热炉先进控制系统设计摘要加热炉是炼油化工生产过程中常用的换热设备。

作为炼油化工生产的关键设备，加热炉的控制是实现“安、稳、长、满、优”生产操作的关键。

但由于加热炉的控制与其上下游的生产过程密切相关，受各种不确定因素和过程干扰的影响较大，难以获得满意的控制效果。

针对采用常规控制出口温度波动大，燃烧状况差等现状，将预测函数控制（PFC）应用于加热炉控制中，设计开发了以计算量小，鲁棒性强的预测函数控制为核心算法，辅以前馈，反馈控制的延迟焦化加热炉先进控制系统。

其中分别对加热炉出口温度，烟道内的氧含量和炉膛负压先行先进控制。

在MATLAB中的Simulink中进行系统仿真实验。

并以CS3000集散控制系统（DCS）为开发平台，充分利用DCS自带的各种常规控制模块，运算和逻辑模块进行控制算法的组态，实现先进控制的各种功能。

它可以克服各种扰动的影响，使被控变量保持在工艺所允许的范围内平稳运行。

先进控制系统投运以来，提高了该加热炉的平稳性，增强了鲁棒性，改善了燃烧状况，提高了热效率，稳定了产品质量。

关键词：加热炉；延迟焦化；先进控制；预测函数控制第1章绪论1.1 背景加热炉是炼油化工生产过程中常用的换热设备。

作为炼油化工生产的关键设备，加热炉的控制是实现“安、稳、长、满、优”生产操作的关键。

实施加热炉先进控制，实现其长期平稳、优化操作对进一步提高企业经济效益具有重要的现实意义。

但由于加热炉的控制与其上下游的生产过程密切相关，受各种不确定因素和过程干扰的影响较大，难以获得满意的控制效果。