热交换器温度控制系统课程设计
换热器出口温度控制系统设计
过程控制综合实践换热器热水出口温度控制系统设计小组成员：指导教师：目录一、被控对象的系统分析 (4)1.1、被控对象的工艺流程 (4)1，锅炉工艺流程： (4)2，换热器冷水工艺流程： (4)3、监控点和被测点分析 (5)1.2、控制需求（阐述控制系统的设计目标） (5)1，锅炉控制要求 (5)2，换热器控制要求 (5)1.3 对象特性分析（特点、扰动及难点） (5)1，锅炉特性分析 (5)2，换热器特性分析 (6)3、调节阀特性分析 (7)4、变频器特性分析 (8)二、控制系统分析和设计 (9)2.1、被控变量、操纵变量、扰动变量的选择 (9)1、换热器的相关变量选择 (9)2、锅炉对象的相关变量选择 (10)2.2、控制回路、控制算法的设计 (10)1.换热器串级控制方框图 (10)2、锅炉简单回路控制方框图 (11)2.3、I/O表(包括控制的仪表位号、名称、输入、输出信号) (11)三、控制系统设备选型与电气控制图绘制 (11)1．控制系统设备选型 (11)2．电气控制图绘制 (13)1、P&ID图（根据控制方案绘制工艺管道与控制流程图） (13)2、仪表盘或控制柜布局图、端子排和配电装置接线图等 (13)四、组态王监控软件的详细设计 (14)4.1、计算机及设备通讯 (14)1、工业网关ADAM4571的配置 (14)2、亚当ADAM4017、4024、4050配置及I/O口的检测 (15)3、组态王与亚当模块的连接 (16)4、设备连接故障检测 (17)4.2、人机界面的建立 (18)1、画面的建立 (18)2、工艺流程画面 (18)3、实时和历史曲线的建立 (19)4、调节器控件的使用 (21)4.3、变量定义和数据记录表格 (22)1、变量定义 (22)2、数据表格 (22)4.4、报警记录设计 (23)五、控制系统仿真研究 (24)5.1、锅炉仿真部分 (24)5.2、换热器仿真部分 (25)六、系统投运及参数整定 (27)1、锅炉温度控制系统投运与参数整定 (27)2、换热器控制系统投运与参数整定 (28)七、实验结果分析 (29)1、不同控制器参数对控制品质的影响 (29)2、实验结果 (29)3、控制系统性能分析 (30)八、实验分工、感受和文献资料 (31)8.1、实验分工 (31)8.2、实验感受 (31)8.2参考文献： (31)一、被控对象的系统分析1.1、被控对象的工艺流程1，锅炉工艺流程：（1）用泵1或者泵2给锅炉注水锅炉泵1注水：大水箱→泵1→换热器/电磁阀→锅炉锅炉泵2注水：大水箱→泵2→电动阀→锅炉（2）锅炉内热水循环工艺流程锅炉→泵1→换热器冷进→换热器冷出→锅炉2，换热器冷水工艺流程：大水箱→泵2→电动阀→换热器热进→换热器热出→大水箱备注：换热器上热进热出与冷进冷出标签贴反，但是对应的控制柜监测点没有反。
温控系统设计课程设计s12
温控系统设计课程设计s12一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握温控系统设计的基本原理和方法，能够运用所学知识分析和解决实际问题。
具体目标如下：1.掌握温控系统的基本组成和工作原理。
2.了解温控系统设计的流程和关键参数。
3.学习温控系统的各种传感器和执行器的选用方法。
4.熟悉温控系统的控制算法和调试方法。
5.能够运用所学知识分析和解决温控系统设计中的问题。
6.能够独立完成温控系统的设计和调试。
7.具备一定的创新能力和团队合作能力。
情感态度价值观目标：1.培养学生的责任感和使命感，使其意识到温控系统设计在现代社会中的重要性。
2.培养学生的创新意识和团队合作精神，提高其综合素质。
3.培养学生对科学研究的兴趣，激发其进一步深造的欲望。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.温控系统的基本原理和工作原理：介绍温控系统的定义、作用、基本组成及其工作原理。
2.温控系统设计的流程和关键参数：讲解温控系统设计的基本流程，以及各个环节中的关键参数确定方法。
3.传感器和执行器的选用：介绍各种常用传感器和执行器的原理、特点及选用方法。
4.控制算法和调试方法：讲解温控系统的控制算法，以及调试方法和技术。
5.实例分析：分析典型的温控系统设计案例，使学生能够将所学知识应用于实际问题的解决。
三、教学方法为了实现本课程的教学目标，我们将采用以下教学方法：1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握温控系统设计的基本原理和方法。
2.案例分析法：分析典型的温控系统设计案例，培养学生解决实际问题的能力。
3.实验法：通过实验操作，使学生熟悉温控系统的实际运行过程，提高学生的动手能力。
4.小组讨论法：分组讨论，培养学生的团队合作意识和创新精神。
四、教学资源为了支持本课程的教学内容和教学方法，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的温控系统设计教材，为学生提供系统的学习资料。
2.参考书：提供相关的参考书籍，丰富学生的知识体系。
换热器温度控制系统简单控制系统方案
换热器温度控制系统简单控制系统方案(总16页)本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March目录目录 (2)1、题目 (2)2、换热器概述 (2)换热器的用途............................................................................................... 错误!未定义书签。
换热器的工作原理及工艺流程图............................................................... 错误!未定义书签。
3、控制系统 (3)控制系统的选择 (3)工艺流程图和系统方框图 (3)4、被控对象特性研究 (4)被控变量的选择 (4)操纵变量的选择 (4)被控对象特性 (5)调节器的调节规律的选择 (6)5、过程检测控制仪表的选用 (7)测温元件及变送器 (7)执行器 (10)调节器 (12)、仪表型号清单列表 (12)6、系统方块图 (13)7、调节控制参数，进行参数整定及系统仿真，分析系统性能 (13)调节控制参数 (13)PID参数整定及系统仿真 (14)系统性能分析 (16)8、参考文献 (17)1、题目热交换器出口温度的控制。
2、换热器概述换热器的用途换热器又叫做热交换器（heat exchanger），是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。
进行换热的目的主要有下列四种：.使工艺介质达到规定的温度，以使化学反应或其他工艺过程很好的进行；.生产过程中加入吸收的热量或除去放出的热量，使工艺过程能在规定的温度范围内进行；.某些工艺过程需要改变无聊的相态；④.回收热量。
由于换热目的的不同，其被控变量也不完全一样。
在大多数情况下，被控变量是温度，为了使被加热的工艺介质达到规定的温度，常常取出温度问被控温度、调节加热蒸汽量使工艺介质出口温度恒定。
温度控制系统课程设计
目录目录 01 问题描述 02 需求分析 (1)3 概要设计 (5)模块划分 (5)完整硬件电路图 (5)主要模块流程图 (5)4 详细设计 (8)5 测试分析 (12)6 结束语 (14)参考文献 (15)致谢 (16)附录Ⅰ源程序代码 (17)附录Ⅱ系统整体电路图 (21)1 问题描述设计一个温度自动控制系统，采用温度传感器接收外界环境的温度信号，将信号产生的电流转变通过模数转换电路将温度信号转换为数字信号，再将数字信号传到单片机中进行分析处置并将其输出到四位七段译码显示器显示。
可手动调节温度传感器的温度值，用于模拟加热器的温度转变，当温度低于100°C时，喇叭就会报警，发出“嘀”的声音，同时蓝色LED亮，启动继电器使加热器工作，继续调高温度，当温度大于110°C时喇叭又会发出“嘀”的报警声，同时红色LED亮，关闭继电器使加热器停止加热。
正常温度下绿色LED亮，继电器断开，喇叭不叫。
程序源代码采用汇编语言编写。
2需求分析设计一个温度报警器，先要有一个温度传感器，用来传送温度信息，由于传感器的信号是模拟信号，则需要一个运算放大电路，把信号按比例放大，通过单片机内的模数转换程序将信号转换成数字信号，单片机采用AT89C51，、、作为数字信号输入端口，在外界温度信号传进单片机后需要将信号有输出到显示器上显示，以直观的看到外界温度的具体数值，我采用共阴极的四位七段译码显示器，至端口作为显示信号输出端口，当温度转变时，单片机需要对不同的温度范围做出反映，则我用作为控制喇叭的端口，至作为控制LED灯亮灭的端口，作为继电器的控制端口。
因此可知该实验中要用到的元件如下：图A T89C51单片机图四位七段译码显示器图温度信号收集器图继电器图喇叭报警器图温度指示灯3概要设计模块划分本设计共包括3个模块：3.1.1主程序模块初始化单片机各端口，对各个子模块进行统一的挪用与管理，首先挪用模数转换子程序ad_conv获取外界温度信号，并将其转化为对应的数字信号，再挪用温度判断及显示子程序display，对温度的大小进行分析，并与设定好的温度临界值比较，按照它们的大小关系控制喇叭是不是报警及LED亮哪一种颜色和选择继电器的通断。
过程控制课设--换热器温度控制系统设计
(3) Smith预估器的控制机理
Smith预估器控制的基本思路是：预先估计过程在基本扰动下的动态特性，然后 由预估器进行补偿控制，力图使被延迟了τ的被调量提前反映到调节器，并使之动作， 以此来减小超调量并加速调节过程。对于带长时滞过程而言，Smith预估器是一种非 常有效的通用的补偿器，其主要优点在于滞后时间能从闭环系统的特征方程中消除。 然而，预估器要求被控对象的数学模型非常准确，这在实际工程中很难办到，特别是 对积分和非稳定系统，其控制更为困难。Smith预估器控制原理图如图2.4所示。
2.1.1 串级控制系统设计
控制过程特点：换热器温度控制系统是由温度变送器、调节器、执行器和被控对 象（出口温度）组成闭合回路。
从冷流体管路阀门或离心泵转速变化到热流体出口温度改变，在这中间要相继通 过冷流体流量变化，换热器热交换速率变化，热流体出口温度变化等一系列过程，因 此整个控制通道的容量滞后大、时间常数大、这就导致控制系统的控制作用不及时、 最大偏差大、过度时间长、抗干扰能力差、控制精度降低。可以讲来自冷流体流量方 面的干扰因素包括在副回路内，因此可以大大减少这些扰动因素对于热流体出口温度 的影响。对于热流体流量和温度方面的干扰，采用串级控制系统也可以得到改善，具 体控制效果明显改善。
2.2 系统组成总体结构 .......................................... 3 2.2.1 换热器温度控制系统的组成与特点 ....................... 3 2.2.2 换热器温度控制原理 ................................... 3
史密斯(Smith)预估补偿器是得到广泛应用的纯滞后系统的控制方法。它针对纯滞 后系统闭环特征方程中含有纯滞后项，在 PID 反馈控制基础上,引入了一个预估补偿 环节，从而使系统闭环特征方程不含纯滞后项，抵消纯滞后特性所造成的影响，明显 地减小超调量和加速调节过程，提高了控制质量。
热交换器温度控制系统课程设计
热交换器温度控制系统一．控制系统组成由换热器出口温度控制系统流程图1可以看出系统包括换热器、热水炉、控制冷流体的多级离心泵，变频器、涡轮流量传感器、温度传感器等设备。
图1换热器出口温度控制系统流程图控制过程特点：换热器温度控制系统是由温度变送器、调节器、执行器和被控对象（出口温度）组成闭合回路。
被调参数（换热器出口温度）经检验元件测量并由温度变送器转换处理获得测量信号c，测量值c与给定值r的差值e送入调节器，调节器对偏差信号e进行运算处理后输出控制作用u。
二、设计控制系统选取方案根据控制系统的复杂程度，可以将其分为简单控制系统和复杂控制系统。
其中在换热器上常用的复杂控制系统又包括串级控制系统和前馈控制系统。
对于控制系统的选取，应当根据具体的控制对象、控制要求，经济指标等诸多因素，选用合适的控制系统。
以下是通过对换热器过程控制系统的分析，确定合适的控制系统。
换热器的温度控制系统工艺流程图如图2所示，冷流体和热流体分别通过换热器的壳程和管程，通过热传导，从而使热流体的出口温度降低。
热流体加热炉加热到某温度，通过循环泵流经换热器的管程，出口温度稳定在设定值附近。
冷流体通过多级离心泵流经换热器的壳程，与热流体交换热后流回蓄电池，循环使用。
在换热器的冷热流体进口处均设置一个调节阀，可以调节冷热流体的大小。
在冷流体出口设置一个电功调节阀，可以根据输入信号自动调节冷流体流量的大小。
多级离心泵的转速由便频器来控制。
换热器过程控制系统执行器的选择考虑到电动调节阀控制具有传递滞后大，反应迟缓等缺点，根具离心泵模型得到通过控制离心泵转速调节流量具有反应灵敏，滞后小等特点，而离心泵转速是通过变频器调节的，因此，本系统中采用变频器作为执行器。
换热器温度控制系统简单控制系统范本
换热器温度控制系统简单控制系统范本(总20页)-本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-换热器温度控制系统简单控制系统目录目录 (3)1、题目............................................ 错误!未定义书签。
2、换热器概述...................................... 错误!未定义书签。
换热器的用途.................................... 错误!未定义书签。
换热器的工作原理及工艺流程图.................... 错误!未定义书签。
3、控制系统 (3)控制系统的选择 (3)工艺流程图和系统方框图 (3)4、被控对象特性研究 (4)被控变量的选择 (4)操纵变量的选择 (4)被控对象特性 (5)调节器的调节规律的选择 (6)5、过程检测控制仪表的选用 (7)测温元件及变送器 (7)执行器 (13)调节器 (15)、仪表型号清单列表 (16)6、系统方块图 (16)7、调节控制参数，进行参数整定及系统仿真，分析系统性能 (17)调节控制参数 (17)PID参数整定及系统仿真 (18)系统性能分析 (20)8、参考文献 (21)1、题目热交换器出口温度的控制。
2、换热器概述换热器的用途换热器又叫做热交换器（heat exchanger），是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门的通用设备，在生产中占有重要地位。
进行换热的目的主要有下列四种：.使工艺介质达到规定的温度，以使化学反应或其它工艺过程很好的进行；.生产过程中加入吸收的热量或除去放出的热量，使工艺过程能在规定的温度范围内进行；.某些工艺过程需要改变无聊的相态；④.回收热量。
由于换热目的的不同，其被控变量也不完全一样。
在大多数情况下，被控变量是温度，为了使被加热的工艺介质达到规定的温度，常常取出温度问被控温度、调节加热蒸汽量使工艺介质出口温度恒定。
换热器温度控制系统设计
换热器温度控制系统设计1、换热设备概述换热器又称热交换器，是进行热量交换的设备的统称。
换热器广泛应用于化工、石化、炼油、轻工、制药、食品加工、动力以及原子能等工业。
换热器应用于存在温度差的流体间的热交换设备，换热器中至少有两种流体，温度较高则放出热量，反之则吸收热量。
换热器依据传热原理和实现热交换的方法一般分为间壁式、混合式、蓄热式三类。
其中间壁式换热器应用最广。
它又可分为管式换热器、板式换热器、翅片式换热器、热管换热器等。
其中以管式（包括蛇管式、套管式、管壳式等）换热器应用最普遍。
列管式和板式，各有优点，列管式是一种传统的换热器，广泛应用于化工、石油、能源等设备；板式则以其高效、紧凑的特点大量应用于工业当中。
2、控制方案的确定实验控制对象位列管式换热器,主要的扰动是冷物料的流量Q。
换热器温度控制系统包括换热器、控制冷流体的离心泵，传感器等设备。
实验采用温度流量串级控制，以冷物料出口温度为主对象，以冷物料流量Q为副对象。
换热器控制图3、系统硬件设计或控制量型号参数温度变送器（Endress+Hauser ）TR13工作温度范围 PT100 (薄膜式(TF) 50 °C...500 °C (58 °F...932 °F) PT100 (绕线式(WW))：-200 °C (600)°C(-328 °F...1,112 °F)PT100 (薄膜式(TF))：-50 °C...400 °C (58 °F...752 °F)最大过程压力(静压) 20 °C 时：50 bar(725 psi)流量变送器（Endress+Hauser ）73W 涡街流量计73W 参数：标称口径 DN 15…150 (1/2"…6") 测量范围 气体: 4…5 210 m3/h 过程温度 -200...+400°C (-328...+752°F) 最高可达 +450°C / 842°F (特殊选型) 输出信号 4…20 mA 电流输出 防爆认证 ATEX 、FM 、CSA 、TIIS 、NEPSI 、IEC防护等级 IP 67 (NEMA 4x)+ 换热器热水出口温度和冷水流量串级控制框图控制器（Autonics）TX4S TX4S参数额定电压：250 V负载电流：5 A室内控温精度：0.1 ℃类型：智能温度调节控制器输出额定功率：6 w温控范围：1000 ℃显示方式：数字显示调节阀D971XD971X电动蝶阀参数公称通径DN(mm) 50～2000公称压力PN(MPa) 0.6 1.0 1.6试验压力强度试验0.9 1.5 2.4密封试验0.66 1.1 1.76气密封试验0.6 0.6 0.6适用介质空气、水、污水、蒸气、煤气、油品等。
换热器温度课程设计
换热器温度课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解换热器的基本原理，掌握换热器在热力学过程中的作用和应用。
2. 学生能够掌握温度作为热力学过程关键参数的重要性，并学会读取、分析换热器温度数据。
3. 学生能够运用数学公式和物理概念，计算换热器中的热量传递。
技能目标：1. 学生能够设计简单的换热器实验，通过实际操作来加深对热量传递过程的理解。
2. 学生能够使用适当的测量工具和仪表，进行换热器温度的准确测量。
3. 学生通过数据分析，能够解决实际换热过程中的问题，提出优化方案。
情感态度价值观目标：1. 学生能够培养对物理现象的好奇心和探究精神，特别是在热力学和能量转换领域。
2. 学生在学习过程中发展团队合作意识，尊重他人意见，学会共同分析问题、解决问题。
3. 学生能够意识到科学技术在工业发展中的重要性，理解换热器技术对于节能减排的意义，增强社会责任感和创新意识。
课程性质：本课程结合理论知识和实践操作，注重培养学生的动手能力和实际问题解决能力。
学生特点：假设学生为八年级，已具备基本的物理知识和实验技能，对实际应用有较高的兴趣。
教学要求：课程需结合教材内容，注重理论与实践的紧密结合，通过案例分析和实验操作，提高学生的理解和应用能力。
教学过程中应鼓励学生主动探索，注重学习成果的可衡量性，以便进行有效的教学评估。
二、教学内容1. 理论知识：- 换热器原理：介绍换热器的基本概念、分类和工作原理。
- 热量传递方式：深入讲解传导、对流和辐射三种热量传递方式在换热器中的应用。
- 温度测量：讲解温度测量方法、仪表选择和使用注意事项。
2. 实践操作：- 换热器实验设计：引导学生设计简单的换热器实验，观察和记录温度变化。
- 实验操作：分组进行实验，练习使用温度计、热像仪等工具进行温度测量。
- 数据分析：指导学生分析实验数据，探讨影响换热器温度变化的因素。
3. 教学安排与进度：- 第一课时：介绍换热器原理，讲解热量传递方式。
换热器温度控制系统的设计
1换热器温度控制系统的组成与特点1.1换热器的组成换热器温度控制系统包括换热器、热水炉、控制冷流体的多级离心泵，变频器、涡轮流量传感器、温度传感器等设备。
根据控制系统的复杂程度，可以将其分为简单控制系统和复杂控制系统。
其中在换热器上常用的复杂控制系统又包括串级控制系统和前馈控制系统。
1.2系统控制过程的特点换热器温度控制过程有如下特点：换热器温度控制系统是由温度变送器、调节器、执行器和被控对象（出口温度）组成闭合回路。
被调参数（换热器出口温度）经检验元件测量并由温度变送器转换处理获得测量信号，测量值与给定值的差值送入调节器，调节器对偏差信号进行运算处理后输出控制作用。
换热器的温度控制系统工艺流程如下：冷流体和热流体分别通过换热器的壳程和管程，通过热传导，从而使热流体的出口温度降低。
热流体加热炉加热到某温度，通过循环泵流经换热器的管程，出口温度稳定在设定值附近。
冷流体通过多级离心泵流经换热器的壳程，与热流体交换热后流回蓄电池，循环使用。
在换热器的冷热流体进口处均设置一个调节阀，可以调节冷热流体的大小。
在冷流体出口设置一个电功调节阀，可以根据输入信号自动调节冷流体流量的大小。
多级离心泵的转速由便频器来控制。
1.3引起换热器出口温度变化的扰动因素简要概括起来，引起换热器出口温度变化的扰动因素主要有：（1）热流体的流量和温度的扰动，热流体的流量主要受到换热器入口阀门的开度和循环泵压头的影响。
热流体的温度主要受到加热炉加热温度和管路散热的影响。
（2）冷流体的流量和温度的扰动。
冷流体的流量主要受到离心泵的压头、转速和阀门的开度等因素的影响。
（3）加热炉的启停机的影响。
（4）室内温度与管路内气体变化和阀门开度的影响。
2.1 换热器温度控制原理介绍图2.1为蒸汽水换热器的工作原理图。
加热介质为蒸汽，冷流体为水，控制目标是T ，T 1～T 3 温度传感器 M 电动调节阀图2.1 换热器温度控制原理图其工作原理为：温度传感器T 测量换热器出水温度，把信号传送至DDC 现场控制器，此为温度控制的主回路。
热交换器温度控制系统课程设计
热交换器温度控制系统一．控制系统组成由换热器出口温度控制系统流程图1可以看出系统包括换热器、热水炉、控制冷流体的多级离心泵，变频器、涡轮流量传感器、温度传感器等设备。
图1换热器出口温度控制系统流程图控制过程特点：换热器温度控制系统是由温度变送器、调节器、执行器和被控对象（出口温度）组成闭合回路。
被调参数（换热器出口温度）经检验元件测量并由温度变送器转换处理获得测量信号c，测量值c与给定值r的差值e送入调节器，调节器对偏差信号e进行运算处理后输出控制作用u。
二、设计控制系统选取方案根据控制系统的复杂程度，可以将其分为简单控制系统和复杂控制系统。
其中在换热器上常用的复杂控制系统又包括串级控制系统和前馈控制系统。
对于控制系统的选取，应当根据具体的控制对象、控制要求，经济指标等诸多因素，选用合适的控制系统。
以下是通过对换热器过程控制系统的分析，确定合适的控制系统。
换热器的温度控制系统工艺流程图如图2所示，冷流体和热流体分别通过换热器的壳程和管程，通过热传导，从而使热流体的出口温度降低。
热流体加热炉加热到某温度，通过循环泵流经换热器的管程，出口温度稳定在设定值附近。
冷流体通过多级离心泵流经换热器的壳程，与热流体交换热后流回蓄电池，循环使用。
在换热器的冷热流体进口处均设置一个调节阀，可以调节冷热流体的大小。
在冷流体出口设置一个电功调节阀，可以根据输入信号自动调节冷流体流量的大小。
多级离心泵的转速由便频器来控制。
换热器过程控制系统执行器的选择考虑到电动调节阀控制具有传递滞后大，反应迟缓等缺点，根具离心泵模型得到通过控制离心泵转速调节流量具有反应灵敏，滞后小等特点，而离心泵转速是通过变频器调节的，因此，本系统中采用变频器作为执行器。
图2换热器的温度控制系统工艺流程图引起换热器出口温度变化的扰动因素有很多，简要概括起来主要有：（1）热流体的流量和温度的扰动，热流体的流量主要受到换热器入口阀门的开度和循环泵压头的影响。
换热器温度控制方案
换热器温度控制方案概述换热器温度控制是工业生产过程中非常重要的一部分，能够有效地控制换热器的温度可保证生产过程的稳定性和产品的质量。
本文档将介绍一种换热器温度控制的方案，以提高工艺过程中的换热效率和温度稳定性。
方案设计1. 温度传感器温度传感器是控制换热器温度的基础，良好的温度传感器能够准确地感知换热器内部的温度变化。
选择合适的温度传感器非常重要，目前市场上常用的温度传感器有热电偶和热敏电阻。
热电偶对高温环境有较好的适应性，而热敏电阻则适用于较低温度范围。
根据具体的工艺要求和环境条件，选择合适的温度传感器进行安装。
2. 温度控制器温度控制器是控制换热器温度的核心部件，能够根据传感器测量到的温度信号进行反馈控制。
根据具体的应用场景，可以选择PID控制器或者模糊控制器等不同类型的温度控制器。
PID控制器通过比较实际温度和设定温度来调节输出信号，具有响应速度快和稳态误差小的特点；而模糊控制器则能够根据温度变化趋势进行模糊推理和控制辨识，适用于非线性和复杂的控制系统。
根据具体的需求选择合适的温度控制器并进行参数调节，以实现对换热器温度的精确控制。
3. 温度调节阀温度调节阀作为温度控制系统的执行部件，通过控制工作介质的流量来调节换热器内部的温度。
温度调节阀的选择和设计需要考虑介质类型、流量要求以及工艺条件等因素。
常见的温度调节阀有旋塞阀、蝶阀和电动调节阀等，根据具体要求选择合适的类型和规格，并进行安装和调试。
方案实施1. 温度传感器安装首先，根据换热器的结构和布置确定合适的温度传感器安装位置。
通常情况下，温度传感器需要安装在换热器的进口和出口处，以便及时感知到换热器的温度变化。
安装时要注意传感器与换热介质的接触良好，并确保传感器固定牢固，避免发生松动或脱落。
2. 温度控制器调试将温度传感器与温度控制器连接，并进行调试。
首先，根据实际情况设置设定温度值，并观察温度控制器的输出信号和换热器的温度变化情况。
如果温度控制不准确，可以通过调整控制器的参数来提高控制精度。
河北工业大学热交换器课程设计
河北⼯业⼤学热交换器课程设计⼀、设计题⽬及参数1.1设计题⽬：管壳式热交换器。
1.2设计参数：流体流量（t/h) 进⼝温度（℃）出⼝温度（℃）运⾏压⼒（bar）R-12 75 0 25 10⽔- 40 25 2⼆：⽅案确定根据已知条件，暂定两台<1-2>型管壳式热交换器串联⼯作，采⽤逆流⽅式，由于R12压⼒⾼使其在管内流动。
三：设计计算3.1 原始数据1.⽔的进⼝温度：t1’=40℃2. ⽔的出⼝温度：t1’’=25℃3.R12的进⼝温度：t2’=0℃4.R12的出⼝温度：t2’’=25℃5.⽔的⼯作表压⼒：0.2Mpa6.R12的⼯作表压⼒：1.0Mpa7.R12的质量流量：20.83kg/ss kg t t C Q M P /83.2097.0)2540(174.48.496)('1''1112=?-?=-=ηKW t t C M Q p 8.496)025(9539.0360075000)('2''222=-??=-= 3.2流体的物性参数8.⽔的定性温度：C t t t ?=+='254021119.⽔的⽐热：Cp1=4.174 kJ/kg ℃ 10.⽔的密度：ρ1=994.8 kg/m3 11.⽔的粘度：µ1=7.64×10-412.⽔的导热系数：λ1=0.622 W/m ℃ 13.⽔的普朗特数:Pr1=5.14 14.R12的定性温度：C t t t ?=+=''+'=5.122250222215.R12的⽐热：Cp2=0.9539 kJ/kg ℃ 16.R12的密度：ρ2=1355.77 kg/m3 17.R12的粘度：µ2=2.74×10-4 18.R12的导热系数：λ2=0.0726 W/m ℃ 19.R12的普朗特数:Pr2=3.5753.3传热量及平均温差20.热量损失系数：η=0.97 21.传热量：22.冷却⽔流量：23.逆流时对数平均温差：C t t t t t c m ?=-=-?=?6.191525ln 1525)ln(minmax min max ,1625.0040025'2''2''1'1=--=--=t t t t P 6.00252540'2''2''1'1=--=--=t t t t R24.参数P 及R ：25.温差修正系数：975.0=?，由<2-4>型公式计算。
基于过热蒸汽的换热器温度控制系统设计(毕业论文)
目录第1章绪论 (1)1.1 换热器简介 (1)1.2 换热器的发展前景 (1)1.3 换热器的种类 (2)第2章方案论证 (4)2.1 方案设计 (4)2.2 设计方案的选择 (7)第3章仪表选择 (8)3.1 温度变送器的选择 (8)3.2 控制器的选择 (10)3.3 执行器的选择 (11)第4章控制算法 (12)4.1 PID算法 (13)4.1.1比例调节对系统品质的影响 (13)4.1.2比例积分调节系统控制质量的影响 (13)4.1.3比例微分调节对系统控制品质的影响 (13)4.1.4比例积分微分调节对控制系统品质的影响 (144)4.2 控制规律的选择 (14)4.3 调节控制参数 (14)4.4 控制器的正反作用方式 (14)第5章参数整定与系统测试................................................. 错误！未定义书签。
第6章设计总结............................................................................ 错误！未定义书签。
参考文献 (19)摘要这次课程设计任务是对过热蒸汽的换热器温度控制系统进行设计与分析。
在控制系统的设计与分析中，分别对前馈-反馈控制系统和单回路控制系统进行了分析与阐述，通过分析比较发现，为保证此系统出口温度的一定，我选择定比值控制系统中的前馈-反馈控制系统。
通过使用该控制系统，可以使过热器出口蒸汽温度在允许的范围内变化，并保证过热器壁温度不超过工作允许的温度，使其能够正常工作关键词:换热器；单回路控制系统；前馈-反馈控制系统；过热蒸汽课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：测控技术与仪器注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算第1章绪论1.1换热器简介能源是当前人类面临的重要问题之一，能源开发及转换利用已成为各国的重要课题，而换热器是能源利用过程中必不可少的设备，几乎一切工业领域都要使用，化工、冶金、动力、交通、航空与航天等部门应用尤为广泛。
换热器温度控制系统课程设计
换热器温度控制系统课程设计一、设计背景及目的1.1 设计背景换热器是工业生产中常见的设备，其主要作用是将热量从一个物质传递到另一个物质中。
在换热器的使用过程中，为了保证其正常运行和安全性，需要对换热器进行温度控制。
因此，本课程设计旨在设计一种能够实现换热器温度控制的系统。
1.2 设计目的本课程设计旨在通过对换热器温度控制系统的设计与实现，培养学生对自动控制原理和电气控制技术的理解和应用能力，提高学生对工业自动化技术的认识和应用水平。
二、设计内容2.1 系统结构本系统采用分层结构，包括上位机、下位机、传感器、执行机构等四个部分。
其中上位机负责监测和控制整个系统；下位机负责接收上位机指令并控制执行机构；传感器负责采集温度信号；执行机构则根据下位机指令调节换热器内部水流量。
2.2 系统功能本系统主要包括以下功能：（1）实时监测换热器内部的温度变化，并将数据传输给上位机；（2）根据上位机发送的指令，下位机调节执行机构控制水流量，从而实现对换热器内部温度的控制；（3）当系统出现异常情况时，自动报警并停止运行。
2.3 系统设计2.3.1 上位机设计上位机采用C#语言编写，主要包括以下功能：（1）实时监测温度数据，并进行显示；（2）设置温度控制参数，并发送给下位机；（3）接收下位机状态信息，并进行显示；（4）当系统出现异常情况时，自动报警并停止运行。
2.3.2 下位机设计下位机采用单片机进行设计，主要包括以下功能：（1）接收上位机指令，并解析指令内容；（2）根据指令调节执行机构控制水流量；（3）采集执行机构状态信息，并发送给上位机。
2.3.3 传感器设计本系统采用PT100型号温度传感器进行温度信号采集。
该传感器具有精度高、稳定性好等优点。
2.3.4 执行机构设计本系统采用电磁阀作为执行元件。
电磁阀具有调节水流量的功能，可实现对换热器内部温度的控制。
三、系统实现3.1 系统硬件设计本系统采用单片机作为下位机控制核心，通过串口与上位机进行通信；采用PT100型号温度传感器进行温度信号采集；采用电磁阀作为执行元件，控制水流量。
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热交换器温度控制系统一．控制系统组成由换热器出口温度控制系统流程图1可以看出系统包括换热器、热水炉、控制冷流体的多级离心泵，变频器、涡轮流量传感器、温度传感器等设备。
图1换热器出口温度控制系统流程图控制过程特点：换热器温度控制系统是由温度变送器、调节器、执行器和被控对象（出口温度）组成闭合回路。
被调参数（换热器出口温度）经检验元件测量并由温度变送器转换处理获得测量信号c，测量值c与给定值r的差值e送入调节器，调节器对偏差信号e进行运算处理后输出控制作用u。
二、设计控制系统选取方案根据控制系统的复杂程度，可以将其分为简单控制系统和复杂控制系统。
其中在换热器上常用的复杂控制系统又包括串级控制系统和前馈控制系统。
对于控制系统的选取，应当根据具体的控制对象、控制要求，经济指标等诸多因素，选用合适的控制系统。
以下是通过对换热器过程控制系统的分析，确定合适的控制系统。
换热器的温度控制系统工艺流程图如图2所示，冷流体和热流体分别通过换热器的壳程和管程，通过热传导，从而使热流体的出口温度降低。
热流体加热炉加热到某温度，通过循环泵流经换热器的管程，出口温度稳定在设定值附近。
冷流体通过多级离心泵流经换热器的壳程，与热流体交换热后流回蓄电池，循环使用。
在换热器的冷热流体进口处均设置一个调节阀，可以调节冷热流体的大小。
在冷流体出口设置一个电功调节阀，可以根据输入信号自动调节冷流体流量的大小。
多级离心泵的转速由便频器来控制。
换热器过程控制系统执行器的选择考虑到电动调节阀控制具有传递滞后大，反应迟缓等缺点，根具离心泵模型得到通过控制离心泵转速调节流量具有反应灵敏，滞后小等特点，而离心泵转速是通过变频器调节的，因此，本系统中采用变频器作为执行器。
图2换热器的温度控制系统工艺流程图引起换热器出口温度变化的扰动因素有很多，简要概括起来主要有：（1）热流体的流量和温度的扰动，热流体的流量主要受到换热器入口阀门的开度和循环泵压头的影响。
热流体的温度主要受到加热炉加热温度和管路散热的影响。
（2 ）冷流体的流量和温度的扰动。
冷流体的流量主要受到离心泵的压头、转速和阀门的开度等因素的影响。
冷流体的温度与大气温度和换热器回流水的流量等因素有关。
（3）加热炉的启停机的影响。
（4）室内温度与管路内气体变化和阀门开度的影响。
首先考虑采用单回路控制系统。
方块图如下图3所示：图3单回路控制系统原理图从图3所示的控制系统中可以看出，从冷流体管路阀门或离心泵转速变化到热流体出口温度改变，在这中间要相继通过冷流体流量变化，换热器热交换速率变化，热流体出口温度变化等一系列过程，因此整个控制通道的容量滞后大、时间常数大、这就导致控制系统的控制作用不及时、最大偏差大、过度时间长、抗干扰能力差、控制精度降低。
而工艺上对出口温度要求比较严格，一般希望波动范围不超过+-（1%~2%）。
根据大量的工程实践经验和实验的结果证明，采用图3所示单回路控制系统是达不到要求的，必须寻求其他控制方案。
分析各种影响热器出口温度的因素，除了热流体的流量和温度外，冷流体的流量、阀门的开度等因素和进入系统的位置，首先影响冷流体的流量，而后经过换热器从而影响影响热流体的出口温度。
如果以冷流体流量为被控变量，输送冷流体的离心泵转速为操纵变量，够成单回路控制系统，则该控制系统的通道的容量滞后大大减少，对来自离心泵的转速、阀门开度变化等干扰能及时克服，减少他们对热流体出口温度的影响。
但是很显然，热流体的流量和温度的变化没有包含在内，同时系统也没有对热流体出口温度构成闭环控制，因此，仍然不能保证出口温度稳定在设定值上，还需进行改造。
为了解决上述滞后时间和控制要求之间的矛盾，保持热流体的出口温度稳定，可以根据管路冷流量的变化，先调节离心泵的转速，然后再根据热流体出口温度与设定值之间的偏差，根据合适的控制算法，进一步调节流体的流量，以保持出口温度的稳定，这样组成流体出口温度调节器和流体流量调节器串联起来的串级控制系统。
其方块图如下图4所示：图4串级控制系统原理图根据图4可以看出来自冷流体流量方面的干扰因素包括在副回路内，因此可以大大减少这些扰动因素对于热流体出口温度的影响。
对于热流体流量和温度方面的干扰，采用串级控制系统也可以得到改善，具体控制效果明显改善。
综上所述，我们可以对串级控制系统方案的基本参数进行确定：主回路：热流体出口温度——冷流体流量控制回路副回路：冷流体流量——离心泵转速控制回路主变量：换热器出口温度副变量：冷流体流量主检测变送器：铂电阻温度传感器副检测变送器：涡轮流量传感器执行器：变频器三、仪表的选型以及参数的确定1.温度的测量选择装配式热电偶如图5所示图5装配式热电偶测量范围及允许误差范围热电偶类别代号分度号测量范围基本误差限镍铬－康铜WRK E 0－800℃ ±0.75%t 镍铬－镍硅WRN K 0－1300℃ ±0.75%t 铂铑 13 -铂WRB R 0-1600℃ ±0.25%t 铂铑 10 －铂WRP S 0－1600℃ ±0.25%t 铂铑 30 －铂WRR B 0－1800℃ ±0.25%t 铑 6注：t为感温元件实测温度值（℃）热电偶时间常数热惰性级别时间常数（秒）热惰性级别时间常数（秒）Ⅰ 90－180 Ⅲ 10－30Ⅱ 30－90 Ⅳ ＜10热电偶公称压力：一般是指在工作温度下保护管所能承受的静态外压而破裂。
热电偶最小插入深度：应不小于其保护套管外径的8－10倍（特列产品例外）绝缘电阻：当周围空气温度为15－35℃，相对湿度＜80％时绝缘电阻≥5兆欧（电压100V）。
具有防溅式接线盒的热电偶，当相对温度为93± 3℃ 时，绝缘电阻≥0.5兆欧（电压100V）高温下的绝缘电阻：热电偶在高温下，其热电极（包括双支式）与保护管以及双支热电极之间的绝缘电阻（按每米计）应大于下表规定的值。
规定的长时间使用温度试验温度（℃）绝缘电阻值（Ω）（℃）≥600 600 72000≥ 800 800 25000≥1000 1000 50002温度变送器选择通用型智能温度变送器如图6所示，接线端子如图7所图6通用型智能温度变送器图7接线端子性能简介输入单路或双路热电偶、热电阻信号，变送输出隔离的单路或双路线性的电流或电压信号，并提高输入、输出、电源之间的电气隔离性能。
技术特点本产品采用了先进的数字化技术，具备了传统模拟仪表所不具备的多项先进性能，在对高、低频干扰信号的抑制方面均有着优异表现，即使在大功率变频控制系统中依然能够可靠应用，同时，数字化技术的应用彻底克服了传统温度变送器线性差的缺点，内部采用数字化调校、无零点及满度电位器、自动动态校准零点、温度飘移自动补偿等诸多先进技术，并符合IEC61000-4-4:1995中所规定的第四类(恶劣工业现场)环境对产品的抗电磁干扰要求,这一系列技术的应用使产品的稳定性及可靠性得到科学的保证。
以上各项技术领先国际先进水平.适用性可以与单元组合仪表及DCS、PLC等系统配套使用，在油田、石化、制造、电力、冶金等行业的重大工程中有着广泛应用。
技术参数系统传输准确度：±0.2%×F·S温度漂移：≤0.0015%F·S/℃冷端温度补偿准确度：±0.1% 测量热电阻时允许的引线电阻：≤50Ω工作温度：工业级标准 -10～+55℃电流输出允许外接的负载阻抗:4-20mA输出时0~500Ω；0-10mA输出时0~1KΩ需要更大的负载能力请在订货时说明。
电磁兼容:符合IEC61000-4-4:1995中所规定的第四类(恶劣工业现场)环境对产品的抗电磁干扰要求.输入/输出/电源/通讯/双路间绝缘强度：≥1500V.ac储运环境温度：-40～+80℃相对湿度：10-90％RH（40℃时）供电电源：交流： AC 95～265V直流：DC12V～32V（反接保护）输入功率：0.9～1.8W（与型号有关，详见本手册附录中关于输入功率的计算方法）通讯接口：RS232 或 RS485，MODBUS软件协议（选配）。
外形尺寸：宽×高×深：22.5×100×115mm净重：140g±20g3流量传感器选用SKLUCB型插入式涡街流量计如图8所示图8SKLUCB型插入式涡街流量计工作原理按国际标准化组织IS07145(在环形截面封闭管道中的流体流量测定—在截面一点的速度测量法)，采用埋入压电晶体的涡街测速探头，插入大口径工业管道内，将卡门旋涡频率转换为与流量成正比的电流或电压脉冲信号或4～20mADC电流信号。
仪表特点1、可测量蒸汽,气体,液体的体积流量和质量流量；2、无机械运动部件,测量精度高,结构紧凑维护方便；3、压力损失小,量程范围宽；范围度达1:25；4、采用消扰电路和抗振传感头；5、采用消扰电路和抗振传感头，使仪表具有一定抗环境振动性能；6、可测介质温度达+250℃。
7、可实现不断流拆装传感器，可实现放大器与传感器分离（分离距离15m）；技术参数允许振动加速度 1.0g4调节器选用SK－808/900系列智能PID调节仪如图9所示，接线端子如图10所示图9 SK－808/900系列智能PID调节仪图10接线端子主要技术指标基本误差：0.5％FS或 0.2％FS±1个字分辨力：1/20000、14位A/D转换器显示方式：双排四位LED数码管显示采样周期：0.5S报警输出：二限报警，报警方式为测量值上限、下限及偏差报警，继电器输出触点容量 AC220V/3A控制输出：⑴继电器触点输出⑵固态继电器脉冲电压输出（DC12V/30mA）⑶单相/三相可控硅过零触发⑷单相/三相可控硅移相触发⑸模拟量4～20mA、0～10mA、1～5V、0～5V 控制输出通讯输出：接口方式--隔离串行双向通讯接口RS485/RS422/RS232/Modem波特率--300～9600bps内部自由设定馈电输出：DC24V/30mA电源：开关电源 85～265VAC 功耗4W以选型表输入类型表5调节阀选用电动三通合流（分流）调节阀如图11所示ZAZQ（X）型电动三通合流（分流）调节阀有合流和分流二种型式，由DKZ电动执行机构和三通合流或三通分流调节组成，以电源为动力，接受统一的标准信号0～10mA DC或4-20mA Dc驱使阀门开度与此操作信号相对应。
合流阀的作用是将一种流体分成两路流体。
分流合流阀只能对应选用，但当DN≤80时，和流阀可用于分流场合。
可替代两台单、双座调节阀，节省投资，占据空间小。
三通调节阀通常用于热交换器的两种介质调节，及简单的配比调节。
图11动三通合流（分流）调节阀主要技术参数公称通径mm 合流25 32 40 50 65 80 100 125 150 200 250 300 分流80 100 125 150 200 250 300额定流量系数Kv 合流8.5 13 21 34 52 85 135 210 340 535 800 1260 分流85 135 210 340 535 800 1260公称压力MPa 1.6 4.0 6.0 流量特性直线执行机构Ⅱ型DKZ-310 DKZ-310 DKZ-410 DKZ-510 DKZ-510 Ⅲ型DKZ-510C DKZ-310C DKZ-410C D KZ-510C D KZ-510C 出轴推力(N)4000 4000 6400 16000 16000 行程mm 16 25 40 60 100上阀盖型式 1.6 1.0 2.5 1.6 1.5 1.0 0.65 0.4 0.3 0.16 0.26 0.18 允许压差(MPa) 普通式（常温型），热片式（中温型）介质温度℃-20～+200、-40～+250（常温型）-40～+450（中温型）可调比30:1法兰标准铸铁按JB78-59，铸铜按JB79-59输入阻抗Ⅱ型：200Ⅲ型：250出厂状态电开（对上阀座而言），如需电关，订货时应注明性能指标四、仪表清单1.、装配式热电偶2、通用型智能温度变送器3、SKLUCB型插入式涡街流量计4、SK－808/900系列智能PID调节仪如图5、电动三通合流（分流）调节阀。