换热器温度反馈控制系统讲解
换热器前馈—反馈控制系统的研究
引言前馈控制系统和反馈控制系统都属于单回路控制系统，它们有各自的优缺点。
诸如前馈控制能根据干扰值的大小在被调参数偏离给定值之前进行控制，使被调量始终保持在给定值上，但这种控制方式也存在局限，首先表现在前馈控制系统中不存在被调量的反馈，即对于补偿的结果没有检验手段。
反馈控制是根据被调量与给定值的偏差值来控制的，反馈系统的特点是在干扰作用下，必须形成偏差才能进行调节（或偏差即将形成），如果干扰已经发生，而被调参数还没变化时，调节器是不会动作的，即反馈控制总是落后于干扰动作，因此称之为不及时控制。
因此把它们结合起来就产生了前馈—反馈复合控制系统，这种系统能把前馈与反馈的优点结合起来，既能发挥前馈调节控制及时的优点，又能保持反馈控制对各种扰动因素都有抑制作用的长处，较好地解决了控制过程中的问题，通过仿真可以得出这种系统既能获得较好的稳定性，又有较好的抗扰性能。
本设计首先根据设计要求和原始数据补偿传函，然后利用衰减曲线法整定调节器参数，最后在系统动态Simulink结构图和MATLAB软件中进行仿真，得出曲线和相应的结论。
第一章概述1.1自动控制系统的简介1.1.1绪论生产过程中必须保证产品满足一定的数量和质量的要求，同时也要保证生产的安全和经济，这就要求生产过程在预期的工况下进行。
但是，生产过程往往受到各种扰动而偏离正常工况，必须通过自动控制随时消除各种干扰，保证正常运行。
更为严重的是有时自动控制系统本身也要发生故障，这就要求在设计自动控制系统时，考虑各种可能发生的故障，并加以保护。
因此，现代的自动控制系统往往包含自动保护、自动检测、自动报警、顺序控制等内容。
有时，它们有机的组合成一个不可分割的整体，以确保控制系统的安全可靠。
1.1.2 自动控制系统的分类（1）反馈控制系统这种控制系统的基本工作原理是根据被调量与其给定值之间的偏差进行调节，最后达到减小或消除偏差，简单说就是“按偏差调节”。
为了取得偏差信号，必须要有被调量测量值的反馈信号，因而将系统构成一个闭合回路，如图1-1所示。
换热器温度控制系统之欧阳理创编
1.E0101B混合加热器设计为确保混合加热器（E0101B)中MN（亚硝酸甲酯）,CO （一氧化碳）的出口温度为408K，选用0.68Mpa,408K的加热蒸汽加热入口温度为294K的工艺介质。
为包管生成物的产量，质量，及最终生成物的转化率，且工艺介质较稳定，蒸汽源压力较小，变更不年夜，因此针对此实际情况，最后确定设计一个换热器的反响控制计划。
1.1换热器概述换热器工作状态如何,可用几项工作指标加以衡量。
经常使用的工作指标主要有漏损率、换热效率和温度效率。
它们比较全面的说明了换热器的特点和工作状态，在生产和科学试验中了解这些指标，对换热器的管理和改进都是必不成少的。
换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。
换热器在化工、石油、动力、食品及其它许多工业生产中占有重要位置，其在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用广泛。
换热器是一种在不合温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的节能设备，是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到流程规定的指标，以满足工艺条件的需要，同时也是提高能源利用率的主要设备之一。
1.2换热器的分类适用于不合介质、不合工况、不合温度、不合压力的换热器，结构型式也不合，换热器的具体分类如下：一按传热原理分类：间壁式换热器，蓄热式换热器，流体连接间接式换热器，直接接触式换热器，复式换热器二按用途分类：加热器，预热器，过热器，蒸发器三、按结构分类：浮头式换热器，固定管板式换热器，U形管板换热器，板式换热器等此设计要求是将进料温度都为297.99K的MN（亚硝酸甲酯）和CO（一氧化碳）加热到出口温度为473K，所以我们经过调查研究，综合比较之后选择了管壳式(又称列管式) 换热器。
管壳式换热器主要有壳体、管束、管板和封头等部分组成，壳体多呈圆形，内部装有平行管束或者螺旋管，管束两端固定于管板上。
在管壳换热器内进行换热的两种流体，一种在管内流动，其行程称为管程；一种在管外流动，其行程称为壳程。
换热器温度控制系统
1. E-0101B混合加热器设计为确保混合加热器（E-0101B)中MN（亚硝酸甲酯）,CO（一氧化碳）的出口温度为408K，选用0.68Mpa,408K 的加热蒸汽加热入口温度为294K的工艺介质。
为保证生成物的产量，质量，及最终生成物的转化率，且工艺介质较稳定，蒸汽源压力较小，变化不大，因此针对此实际情况，最后确定设计一个换热器的反馈控制方案。
1.1 换热器概述换热器工作状态如何, 可用几项工作指标加以衡量。
常用的工作指标主要有漏损率、换热效率和温度效率。
它们比较全面的说明了换热器的特点和工作状态，在生产和科学试验中了解这些指标，对于换热器的管理和改进都是必不可少的。
换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。
换热器在化工、石油、动力、食品及其它许多工业生产中占有重要地位，其在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用广泛。
换热器是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的节能设备，是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到流程规定的指标，以满足工艺条件的需要，同时也是提高能源利用率的主要设备之一。
1.2换热器的分类适用于不同介质、不同工况、不同温度、不同压力的换热器，结构型式也不同，换热器的具体分类如下：一按传热原理分类：间壁式换热器，蓄热式换热器，流体连接间接式换热器，直接接触式换热器，复式换热器二按用途分类：加热器，预热器，过热器，蒸发器三、按结构分类：浮头式换热器，固定管板式换热器，U形管板换热器，板式换热器等此设计要求是将进料温度都为297.99K 的MN（亚硝酸甲酯）和CO（一氧化碳）加热到出口温度为473K，所以我们经过调查研究，综合比较之后选择了管壳式( 又称列管式) 换热器。
管壳式换热器主要有壳体、管束、管板和封头等部分组成，壳体多呈圆形，内部装有平行管束或者螺旋管，管束两端固定于管板上。
在管壳换热器内进行换热的两种流体，一种在管内流动，其行程称为管程；一种在管外流动，其行程称为壳程。
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的设计过程控制系统与装置课程设计(论文)--大学毕业设计论文
过程控制系统与装置课程设计（论文）题目：换热器温度控制系统的设计课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：测控技术与仪器学号学生姓名专业班级课程设计（论文）题目换热器温度控制系统的设计课程设计（论文）任务在某生产过程中，冷物料通过热交换器用热水（工业废水）和蒸汽对进行加热，工艺要求出口温度为140±2℃。
当用热水加热不能满足出口温要求时，则在同时使用蒸气加热，试设计换热器温度控制系统。
1.技术要求:测量范围：0-180℃控制温度：140±2℃最大偏差：5℃；2.说明书要求:确定控制方案并绘制原理结构图、方框图；选择传感器、变送器、控制器、执行器，给出具体型号；确定控制器的控制规律以及控制器正反作用方式；若设计由计算机实现的数字控制系统应给出系统硬件电气连接图及序流程图；编写设计说明书。
指导教师评语及成绩成绩：指导教师签字：年月日目录第1章换热器温度控制系统设计概述 .......................................................................第2章换热器温度控制系统设计方案论证 .................................................................第3章系统内容设计.....................................................................................................3.1 温度传感器的选择 ...............................................3.2 流量变送器的选择 ...............................................3.3 调节器的选择 ...................................................3.4 执行器的选择 ...................................................3.5 变送器的选择 ...................................................3.6 调节阀的选择 ...................................................第4章系统性能分析. (X)4.1参数整定........................................................4.2.控制算法的确定 (X)第5章课程设计总结 (XX)参考文献 (XX)第1章换热器温度控制系统设计概述换热器的应用广泛，比如中央空调系统，机械润滑油冷却系统，制药消毒系统，饮料行业消毒系统，船用冷却，化工行业特殊介质冷却系统日常生活中取暖用的暖气散热片、汽轮机装置中的凝汽器和航天火箭上的油冷却器等，都是换热器。
换热器温度控制系统之欧阳法创编
1.E0101B混合加热器设计为确保混合加热器（E0101B)中MN（亚硝酸甲酯）,CO（一氧化碳）的出口温度为408K，选用0.68Mpa,408K的加热蒸汽加热入口温度为294K的工艺介质。
为包管生成物的产量，质量，及最终生成物的转化率，且工艺介质较稳定，蒸汽源压力较小，变更不年夜，因此针对此实际情况，最后确定设计一个换热器的反响控制计划。
1.1换热器概述换热器工作状态如何,可用几项工作指标加以衡量。
经常使用的工作指标主要有漏损率、换热效率和温度效率。
它们比较全面的说明了换热器的特点和工作状态，在生产和科学试验中了解这些指标，对换热器的管理和改进都是必不成少的。
换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，2021.03.09 欧阳法创编又称热交换器。
换热器在化工、石油、动力、食品及其它许多工业生产中占有重要位置，其在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用广泛。
换热器是一种在不合温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的节能设备，是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到流程规定的指标，以满足工艺条件的需要，同时也是提高能源利用率的主要设备之一。
1.2换热器的分类适用于不合介质、不合工况、不合温度、不合压力的换热器，结构型式也不合，换热器的具体分类如下：一按传热原理分类：间壁式换热器，蓄热式换热器，流体连接间接式换热器，直接接触式换热器，复式换热器二按用途分类：加热器，预热器，过热器，蒸发器三、按结构分类：浮头式换热器，固定管板式换热器，U形管板换热器，板式换热器等2021.03.09 欧阳法创编此设计要求是将进料温度都为297.99K的MN（亚硝酸甲酯）和CO（一氧化碳）加热到出口温度为473K，所以我们经过调查研究，综合比较之后选择了管壳式(又称列管式) 换热器。
管壳式换热器主要有壳体、管束、管板和封头等部分组成，壳体多呈圆形，内部装有平行管束或者螺旋管，管束两端固定于管板上。
换热机组控制方案说明
换热机组控制方案说明换热机组是一种常见的能源转换装置，它通过将热能从一个系统传输到另一个系统，实现能量的转换。
换热机组通常由换热器、泵、阀门和传感器等组成，通过控制这些设备的运行来实现对热能的转换和传输。
换热机组的控制方案决定了其性能、效率和运行稳定性，因此设计一个合理有效的控制方案非常重要。
1.基本功能控制：这是控制方案的基础，包括启动、停止、运行模式的选择等。
在换热机组的控制系统中，通常设置有自动、手动和远程控制模式，可以根据需要进行切换。
此外，还应具备故障报警、自动保护等功能，以确保设备的安全运行。
2.温度控制：换热机组通常用于控制和调节两个系统之间的温度差，保持系统的热平衡。
因此，温度控制是换热机组控制方案中最重要的一部分。
可以使用PID调节器，根据实际温度与设定温度之间的差异，调节泵和阀门的开启度，实现温度控制。
3.压力控制：在换热机组运行过程中，不同系统之间的压力差也是需要控制的因素之一、通过安装压力传感器，测量差压，并将测量结果输入控制系统中，根据设定值来控制泵和阀门的开关状态，以达到所需的压力差。
4.流量控制：换热机组的流量控制是实现热能传输的关键。
通过流量传感器，测量两个系统之间的热传输介质的流量，并将结果反馈给控制系统。
根据设定值来控制泵和阀门的开启度，以实现所需的流量。
5.效率优化：换热机组的设计目标之一是提高能源利用效率，降低能源消耗。
因此，控制方案应该具备效率优化的功能。
例如，通过定时启动、停止机组设备，根据系统需求来调节泵和阀门的工作状态，减少能源浪费和损耗。
6.远程监控和控制：随着科技的发展，远程监控和控制技术已经逐渐应用于换热机组。
通过互联网和现代通信技术，可以实现对换热机组的远程监控和控制。
用户可以通过电脑或手机等终端设备，随时随地进行机组的监控和控制，提高操作的便利性和机组管理的效率。
总之，一个合理有效的换热机组控制方案应该结合实际需要，综合考虑温度、压力、流量等因素，通过合理调节泵和阀门的工作状态，实现热能的传输和转换，提高能源利用效率，保证系统的稳定运行。
换热器温度控制系统之欧阳音创编
1.E0101B混合加热器设计为确保混合加热器（E0101B)中MN（亚硝酸甲酯）,CO（一氧化碳）的出口温度为408K，选用0.68Mpa,408K的加热蒸汽加热入口温度为294K的工艺介质。
为包管生成物的产量，质量，及最终生成物的转化率，且工艺介质较稳定，蒸汽源压力较小，变更不年夜，因此针对此实际情况，最后确定设计一个换热器的反响控制计划。
1.1换热器概述换热器工作状态如何,可用几项工作指标加以衡量。
经常使用的工作指标主要有漏损率、换热效率和温度效率。
它们比较全面的说明了换热器的特点和工作状态，在生产和科学试验中了解这些指标，对换热器的管理和改进都是必不成少的。
换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设欧阳音创编2021.03.11备，又称热交换器。
换热器在化工、石油、动力、食品及其它许多工业生产中占有重要位置，其在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用广泛。
换热器是一种在不合温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的节能设备，是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到流程规定的指标，以满足工艺条件的需要，同时也是提高能源利用率的主要设备之一。
1.2换热器的分类适用于不合介质、不合工况、不合温度、不合压力的换热器，结构型式也不合，换热器的具体分类如下：一按传热原理分类：间壁式换热器，蓄热式换热器，流体连接间接式换热器，直接接触式换热器，复式换热器二按用途分类：加热器，预热器，过热器，蒸发器三、按结构分类：浮头式换热器，固定管板式换欧阳音创编2021.03.11热器，U形管板换热器，板式换热器等此设计要求是将进料温度都为297.99K的MN （亚硝酸甲酯）和CO（一氧化碳）加热到出口温度为473K，所以我们经过调查研究，综合比较之后选择了管壳式(又称列管式) 换热器。
管壳式换热器主要有壳体、管束、管板和封头等部分组成，壳体多呈圆形，内部装有平行管束或者螺旋管，管束两端固定于管板上。
换热器温度控制系统设计
换热器温度控制系统设计热交换器是工业生产中常用的设备之一，用于传递热量并调节流体温度。
热交换器温度控制系统的设计是为了确保热交换器能够稳定运行并提供所需的热量。
本文将介绍热交换器温度控制系统的设计要点和步骤。
1.系统需求分析在开始设计热交换器温度控制系统之前，首先需要对系统的需求进行分析。
这包括流体的类型、流量、温度范围以及所需的温度稳定性等。
根据这些需求，选择合适的控制器和传感器。
2.传感器选择传感器是热交换器温度控制系统中非常重要的组成部分，用来监测流体的温度并传输给控制器。
常用的温度传感器有热电偶和热敏电阻。
选择适合的传感器需要考虑精度、响应时间以及耐高温等因素。
3.控制器选择控制器是热交换器温度控制系统的核心部分，用于读取传感器的信号并根据设定的温度范围进行控制。
常用的控制器包括PID控制器和模糊控制器。
选择控制器时需要考虑可调节的参数、控制精度以及响应速度。
4.控制策略选择合适的控制策略是确保热交换器温度控制系统稳定运行的关键。
常用的控制策略有开环控制和闭环控制。
开环控制根据预先设定的参数进行控制，闭环控制根据传感器反馈的信息进行调节。
根据实际需求选择合适的控制策略。
5.温度设定和调节根据系统需求，设置所需的温度范围和稳定性。
通过控制器对热交换器的供热和冷却进行调节，以保持流体温度在设定的范围内。
6.安全保护热交换器温度控制系统设计中需要考虑安全保护措施，以防止超温和意外故障。
例如，可以设置过温报警和自动断电装置，当温度超出设定范围或发生故障时，及时停止热交换器的运行。
7.控制系统调试和优化在完成热交换器温度控制系统的设计和安装后，需要进行调试和优化，以确保系统的性能和稳定性。
在调试过程中，根据实际情况调整控制器的参数，以达到所需的温度控制效果。
总结：热交换器温度控制系统的设计需要从系统需求分析、传感器选择、控制器选择、控制策略、温度设定和调节、安全保护等方面进行考虑。
通过合理的设计和调试优化，可以确保热交换器能够稳定运行并提供所需的热量。
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。
换热器温度控制系统简单控制系统
目录目录 (1)1、题目 (2)2、换热器概述 (2)2.1换热器的用途 (2)2.2换热器的工作原理及工艺流程图 (2)3、控制系统 (3)3.1控制系统的选择 (3)3.2工艺流程图和系统方框图 (3)4、被控对象特性研究 (4)4.1 被控变量的选择 (4)4.2 操纵变量的选择 (4)4.3 被控对象特性 (5)4.4 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)5.1 测温元件及变送器 (7)5.2 执行器 (9)5.3 调节器 (10)5.4、仪表型号清单列表 (11)6、系统方块图 (11)7、调节控制参数，进行参数整定及系统仿真，分析系统性能 (12)7.1调节控制参数 (12)7.2 PID参数整定及系统仿真 (13)7.3 系统性能分析 (15)8、参考文献 (16)1、题目热交换器出口温度的控制。
2、换热器概述2.1 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。
对于不同的工艺要求，被控变量也可以是流量、压力、液位等。
2.2 换热器的工作原理及工艺流程图换热器的温度控制系统换热器工作原理工艺流程如下：冷流体和热流体分别通过换热器的管程和壳程，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。
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。
换热器温度反馈控制系统
目录目录 (1)1绪论 (3)1.1换热设备的概述 (3)1.1.1设备的分类 (3)1.1.2换热设备的换热目的 (3)1.2换热器应用及发展 (3)1.3设计任务 (4)2换热器温控系统控制方案设计与论证 (5)2.1 课程设计的方案论证 (5)2.2换热器温度控制系统结构及框图 (5)2.3变量选择 (6)2.4工作原理及实现功能 (6)2.4.1系统工作原理 (6)2.4.2系统实现的功能 (7)3被控对象特性分析 (8)3.1数学模型概述 (8)3.2建模方法 (8)3.3测试法建模 (8)3.4换热器测试法建模 (9)4系统硬件设计 (10)4.1 温度变送器 (10)4.2 执行器(调节阀) (11)4.3调节器 (12)4.3.1调节器的选型 (12)4.3.2调节器正反作用的选择 (14)4.4系统组成 (14)4.4.1原件清单 (14)4.4.2系统配接图 (14)5控制规律选择及系统仿真 (16)5.1调节器控制规律的选择 (16)5.2控制参数整定 (17)总结 (18)参考文献 (19)本科生课程设计成绩评定表 (20)1绪论1.1换热设备的概述使热量从热流体传递到冷流体的设备称为换热设备。
换热设备广泛应用于炼油、化工、轻工、制药、机械、食品、加工、动力以及原子能工业部门当中。
通常，在某些化工厂的设备投资中，换热器占总投资的30%；在现代炼油厂中，换热器约占全部工艺设备投资的40%以上；在海水淡化工业生产当中，几乎全部设备都是由换热器组成的。
换热器的先进性、合理性和运转的可靠性直接影响产品的质量、数量和成本。
1.1.1设备的分类根据不同的使用目的，换热器可以分为四类：加热器、冷却器、蒸发器、冷凝器。
按照传热原理和实现热交换的形式不同可以分为间壁式换热器、混合式换热器、蓄热式换热（冷热流体直接接触）、有液态载热体的间接式换热器四种。
在石油、化工生产中间壁式换热器应用的最为广泛。
换热器温度控制方案
换热器温度控制方案换热器是工业生产中常见的设备，用于将热能从一个介质传递到另一个介质。
在实际应用中，为了确保换热器的效率和安全性，温度的控制是非常重要的。
本文将探讨几种常见的换热器温度控制方案，并对其优缺点进行分析。
首先，我们来介绍一种常见的控制方案——比例控制。
比例控制是通过调节冷却介质流量或加热介质流量的比例来控制换热器的温度。
这种方法简单直接，易于实施。
然而，由于比例控制只能调节流量，而不能对介质的温度进行直接控制，所以在某些情况下，可能无法满足精确控制的要求。
为了更好地控制换热器温度，反馈控制是一种更高级的控制方案。
反馈控制是通过测量换热器的出口温度，并根据测量结果调整加热或冷却介质的流量。
这种方式可以实现对温度的精确控制，提高系统响应速度和控制精度。
然而，反馈控制需要实时监测和计算，对硬件和算法要求较高，增加了系统的复杂性和成本。
除了比例控制和反馈控制，前馈控制也是一种常见的控制方案。
前馈控制是提前根据进口温度和流量变化预测出口温度的变化，并根据预测结果进行相应的调整。
这种方法可以在温度变化前就采取控制行动，提前消除变化带来的影响。
前馈控制在应对外部扰动和预测未来变化方面具有一定的优势。
然而，由于前馈控制无法准确预测所有变化情况，仍然需要与反馈控制结合使用。
在实际应用中，智能控制技术的发展也为温度控制带来了新的方案。
例如，基于人工智能的控制算法可以实时学习和优化系统的控制策略，在保证温度稳定的同时，提高系统的能效和自适应能力。
此外，传感器技术的进步也为温度控制提供了更多的数据来源，使得控制更加精确和可靠。
综上所述，换热器温度的控制方案多种多样，每种方案都有自己的优缺点。
在选择控制方案时，需要根据具体的应用需求、控制精度要求和系统复杂性等因素进行综合考量。
未来随着技术的进一步发展，相信会出现更多高效、智能的控制方案，为换热器温度控制提供更多选择和可能性。
换热器温度控制系统设计
换热器温度控制系统设计热交换器是工业生产中常见的设备，用于传递热量。
为了保证热交换器的高效运行，需要设计一个温度控制系统，使得热交换器内的温度始终保持在合适的范围内。
本文将从系统的硬件组成、控制策略、控制算法和性能评价四个方面对热交换器温度控制系统进行设计。
1.系统的硬件组成热交换器温度控制系统的硬件组成包括传感器、执行器和控制器。
传感器用于实时测量热交换器内的温度，常用的传感器包括热电偶和温度传感器。
执行器通过控制热交换器内的冷却或加热装置，来调节温度。
常用的执行器包括冷却水泵和加热器。
控制器负责采集传感器的数据，并根据控制策略进行控制，常用的控制器包括PLC和单片机。
2.控制策略热交换器温度控制系统的常用控制策略包括比例控制、比例积分控制和模糊控制。
比例控制是基于测量值与设定值之间的误差进行控制的，根据误差的大小来调节执行器，使得误差逐渐减小，温度稳定在设定值附近。
比例积分控制在比例控制的基础上增加了对误差的积分项。
积分项的作用是累积误差，并在误差连续一段时间内较大时进行补偿。
这种控制策略可以更好地消除系统的定常误差，使得温度更加稳定。
模糊控制是一种基于人类智慧的控制方法。
它通过建立模糊规则来描述输入变量和输出变量之间的关系。
根据传感器测量到的温度值和设定值，模糊控制器会根据事先设定的模糊规则来决定执行器的控制信号，从而实现温度的控制。
3.控制算法在选择控制算法时，可以采用经典的PID控制算法或者先进的自适应控制算法。
PID控制算法是一种常见的经典控制算法。
它根据误差的大小和变化率来计算控制信号，并通过加权比例、积分和微分项来调节执行器，最终实现温度的控制。
自适应控制算法是一种先进的控制算法，它能够根据实际的系统动态特性，自动调整控制参数。
自适应控制算法通过建立数学模型来描述系统，并根据系统的响应来修正控制参数，从而实现更好的控制效果。
4.性能评价热交换器温度控制系统的性能评价主要包括控制精度、稳定性和快速性。
换热器温度控制系统
1.E-0101B混合加热器设计为确保混合加热器（E-0101B)中MN（亚硝酸甲酯）,CO（一氧化碳）的出口温度为408K，选用0.68Mpa,408K的加热蒸汽加热入口温度为294K的工艺介质。
为保证生成物的产量，质量，及最终生成物的转化率，且工艺介质较稳定，蒸汽源压力较小，变化不大，因此针对此实际情况，最后确定设计一个换热器的反馈控制方案。
1.1换热器概述换热器工作状态如何,可用几项工作指标加以衡量。
常用的工作指标主要有漏损率、换热效率和温度效率。
它们比较全面的说明了换热器的特点和工作状态，在生产和科学试验中了解这些指标，对于换热器的管理和改进都是必不可少的。
换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。
换热器在化工、石油、动力、食品及其它许多工业生产中占有重要地位，其在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用广泛。
换热器是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的节能设备，是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到流程规定的指标，以满足工艺条件的需要，同时也是提高能源利用率的主要设备之一。
1.2换热器的分类适用于不同介质、不同工况、不同温度、不同压力的换热器，结构型式也不同，换热器的具体分类如下：一按传热原理分类：间壁式换热器，蓄热式换热器，流体连接间接式换热器，直接接触式换热器，复式换热器二按用途分类：加热器，预热器，过热器，蒸发器三、按结构分类：浮头式换热器，固定管板式换热器，U形管板换热器，板式换热器等此设计要求是将进料温度都为297.99K的MN（亚硝酸甲酯）和CO（一氧化碳）加热到出口温度为473K，所以我们经过调查研究，综合比较之后选择了管壳式(又称列管式) 换热器。
管壳式换热器主要有壳体、管束、管板和封头等部分组成，壳体多呈圆形，内部装有平行管束或者螺旋管，管束两端固定于管板上。
在管壳换热器内进行换热的两种流体，一种在管内流动，其行程称为管程；一种在管外流动，其行程称为壳程。
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目录目录 (1)1绪论 (3)1.1换热设备的概述 (3)1.1.1设备的分类 (3)1.1.2换热设备的换热目的 (3)1.2换热器应用及发展 (4)1.3设计任务 (4)2换热器温控系统控制方案设计与论证 (5)2.1 课程设计的方案论证 (5)2.2换热器温度控制系统结构及框图 (5)2.3变量选择 (6)2.4工作原理及实现功能 (6)2.4.1系统工作原理 (6)2.4.2系统实现的功能 (7)3被控对象特性分析 (8)3.1数学模型概述 (8)3.2建模方法 (8)3.3测试法建模 (8)3.4换热器测试法建模 (9)4系统硬件设计 (10)4.1 温度变送器 (10)4.2 执行器(调节阀) (11)4.3调节器 (12)4.3.1调节器的选型 (12)4.3.2调节器正反作用的选择 (14)4.4系统组成 (14)4.4.1原件清单 (14)4.4.2系统配接图 (14)5控制规律选择及系统仿真 (16)5.1调节器控制规律的选择 (16)5.2控制参数整定 (17)总结 (18)参考文献 (19)本科生课程设计成绩评定表 (20)1绪论1.1换热设备的概述使热量从热流体传递到冷流体的设备称为换热设备。
换热设备广泛应用于炼油、化工、轻工、制药、机械、食品、加工、动力以及原子能工业部门当中。
通常，在某些化工厂的设备投资中，换热器占总投资的30%；在现代炼油厂中，换热器约占全部工艺设备投资的40%以上；在海水淡化工业生产当中，几乎全部设备都是由换热器组成的。
换热器的先进性、合理性和运转的可靠性直接影响产品的质量、数量和成本。
1.1.1设备的分类根据不同的使用目的，换热器可以分为四类：加热器、冷却器、蒸发器、冷凝器。
按照传热原理和实现热交换的形式不同可以分为间壁式换热器、混合式换热器、蓄热式换热（冷热流体直接接触）、有液态载热体的间接式换热器四种。
在石油、化工生产中间壁式换热器应用的最为广泛。
按冷、热流体进行热量交换的形式分为两类：一类是在无相变情况下的加热或冷却，另一种是在相变的情况下的加热或冷却。
按传热设备的结构形式来分，则有列管式、蛇管式、夹套式和套管式等。
衡量一台换热器好坏的标准是传热效率高，流体阻力小，强度足够，结构合理，安全可靠，节省材料，成本低，制造、安装、检修方便。
1.1.2换热设备的换热目的在炼油的化工生产中，换热器设备应用极其广泛。
进行换热的目的主要有下列四种：(1)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；(2)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；(3)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。
对于不同的工艺要求，被控变量也可以是流量、压力、液位等。
1.2换热器应用及发展换热器作为工艺过程中必不可少的单元设备，广泛地应用于石油、化工、动力、轻工、机械、冶金、交通、制药等工程领域中。
据统计，在现代石油化工企业中换热器投资约占装置建设总投资的30%~40%；在合成氨厂中，换热器约占全部设备总台数40%。
由此可见，换热器对整个企业的建设投资及经济效益有着重要的影响。
化工生产中所指的换热器，常指间壁式换热器，它利用金属壁将冷、热两种流体间隔开，热流体将热传到避面的一侧（对流传热），通过间壁内的热传导，再由间壁的另一侧将热传递给冷流体，从而使热物流被冷却，冷物流被加热，满足化工生产中对冷物流或热物流温度的控制要求。
目前,换热器控制中大多数仍采用简单控制系统及传统的PID控制,以加热（冷却）介质的流量作为调节手段,以被加热（冷却）工艺介质的出口温度作为被控量构成控制系统。
对于存在大的负荷干扰且对于控制品质要求较高的应用场合，可能需要用到串级控制及前馈控制或串级—反馈，前馈—反馈等复杂控制系统。
1.3设计任务本次设计针对换热器的温度反馈控制系统进行研究。
通过对冷却水流量的控制以期实现出口油温度的恒定。
具体要求为：题目: 换热器温度反馈控制系统初始条件：润滑油入口温度：90℃润滑油出口温度：45℃冷却水流量：40Kg/s冷却水入口温度：28℃2换热器温控系统控制方案设计与论证2.1 课程设计的方案论证根据题目要求并通过检阅大量文献，有三种方案可以实现换热器温度控制系统：方案一:为了克服干扰对系统的影响，选择串级系统。
其中润滑油出口温度为被控参数、冷却水流量为控制参数。
方案二:选择前馈-反馈系统。
其中润滑油出口温度为被控参数、冷却水流量为控制参数，为了克服主要扰动(润滑油的流量Q)的干扰，在单闭环控制的基础上，加入对润滑油流量的检测，与单闭环控制构成前馈-反馈系统。
方案三:选择温度反馈控制系统。
其中润滑油出口温度为被控参数、冷却水流量为控制参数。
以上三个方案都可以实现对换热器的控制，方案一使用串级控制系统，通过引入副回路使控制更加精确，减小了扰动的影响；方案二使用前馈-反馈系统，能实现对特定干扰的提前检测与消除，适用于系统干扰确定且较大的情况；方案三直接使用温度反馈控制系统，通过反馈来实现温度的恒定控制。
其中前两种方案控制效果要好一些，但系统实现起来较复杂，在实际生产中，当简单反馈控制系统能满足要求时，一般直接使用简单反馈控制系统。
通过对以上三种方案的分析比较及本次设计的技术参数要求，选择方案三作为换热器温度控制系统的方案即可满足要求。
2.2换热器温度控制系统结构及框图根据前面的方案分析，换热器温度反馈控制系统控制图如图2-1所示。
图2-1换热器控制图换热器控制系统结构图如图2-2所示，输出量为被控参数，传感器把它测回到输入端与给定值比较，在由控制器指导执行器对被控参数进行操作。
图2-2换热器控制系统结构图2.3变量选择简单控制系统是指那些只有一个被控量、一个操作量，只用一个控制器和一个调节阀所组成的控制回路。
根据上述分析可知该系统只需用简单控制系统既能完成控制要求。
被控参数选择润滑油出口温度，主要是因为本系统主要干扰是润滑油流量的变化，当选择冷却水为控制参数，则可以使主要干扰进入系统的位置远离被控参数，从而减小干扰对被参数的影响，提高了系统的控制品质。
控制参数选择冷却水流量。
若系统出现故障时，应使冷却水以最大速度进入换热器，避免因换热器温度过高，烧坏换热器。
从系统整体来看，扰动作用是由扰动通道对过程的被控参数产生影响，力图使被控参数偏离给定值；控制作用是由控制通道对过程的被控参数起主导影响，抵消扰动影响，以使被控参数尽力维持在给定值。
因此，选冷却水流量为控制参数。
2.4工作原理及实现功能2.4.1系统工作原理换热器的温度控制系统换热器工作原理工艺流程：冷流体冷却水和热流体润滑油分别通过换热器的壳程和管程，通过热传导，从而使热流体润滑油的出口温度降低。
通过控制冷却水的流量来使润滑油的出口温度稳定在设定值附近。
反馈系统的工作原理是：根据系统输出变化的信息来进行控制，即通过比较系统行为（输出）与期望行为之间的偏差，并消除偏差以获得预期的系统性能。
在反馈控制系统中，既存在由输入到输出的信号前向通路，也包含从输出端到输入端的信号反馈通路，两者组成一个闭合的回路。
因此，反馈控制系统又称为闭环控制系统。
反馈控制是自动控制的主要形式。
2.4.2系统实现的功能通过控制冷却水的流量来使润滑油的出口温度稳定在设定值附近，即让流进来的热润滑油（90℃）经冷却水冷却后使其出口温度维持在45℃附近。
3被控对象特性分析3.1数学模型概述一个过程控制的控制系统，是围绕被控现象而组成的，被控对象是控制系统的主体。
因此，对被控对象的动态特性进行深入了解是过程控制的一个重要任务。
只有深入了解被控对象的动态特性，了解他的内在规律，了解被控辩量在各种扰动下变化的情况，才能根据生产工艺的要求，为控制系统制定一个合理的动态性能指标，为控制系统的设计提供一个标准。
因此要给被控对象建立数学模型。
数学建模将现实问题归结为相应的数学问题，并在此基础上利用数学的概念、方法和理论进行深入的分析和研究，从而从定性或定量的角度来刻画实际问题，并为解决现实问题提供精确的数据或可靠的指导。
3.2建模方法白箱模型：指那些内部规律比较清楚的模型。
如力学、热学、电学以及相关的工程技术问题。
灰箱模型：指那些内部规律尚不十分清楚，在建立和改善模型方面都还不同程度地有许多工作要做的问题。
黑箱模型：指一些其内部规律还很少为人们所知的现象。
如生命科学、社会科学等方面的问题。
但由于因素众多、关系复杂，也可简化为灰箱模型来研究。
根据实际问题分析，由于换热器较难描述，但人们还是了解了一些方法，所以我们采用灰箱模型建模，即测试法建模。
3.3测试法建模只用于建立输入输出模型。
它是根据工业过程的输入和输出的实测数据进行某种数学处理后得到的模型。
它的主要特点是把被研究的对象视为黑匣子，完全从外部特性上测试和描述它的动态特性，不需要深入掌握其内部机理。
响应曲线法是指通过操作调节阀，使被控过程的控制输入产生一阶跃变化或方波变化，得到被控量随时间变化的响应曲线或输出数据，再根据输入－输出数据，求取过程的输入－输出之间的数学关系。
响应曲线法又分为阶跃响应曲线法和方波响应曲线法。
方波响应曲线法是在正常输入的基础上，施加一方波输入，并测取相应输出的变化曲线，据此估计过程参数。
通常在实验获取方波响应曲线后，先将其转换为阶跃响应曲线，然后再按阶跃响应法确定有关参数。
3.4换热器测试法建模通过方波响应曲线法对换热器系统建模，得到实验曲线，对实验曲线分析进而得到系统对象的数学模型。
由于换热器类似于单容水箱的特性，考虑到实际工作中，大量的工业过程都采用一，二阶传递函数的形式，所以本对象也采用一阶惯性加延迟的传递函数。
4系统硬件设计4.1 温度变送器根据题目知，温度测量仪表的选择：由于系统对温度的要求不是很高，而系统的温度范围也在0~100℃之内，则只需要一般的测温元件，故选择K型热电偶。
温度变送器仪表的选择：DDZ-Ⅲ类仪表相对于DDZ-Ⅱ类仪表的一个优点为电流范围不是从零开始，这样就避免了把仪表不能正常工作误认为是输出为零，所以应选择DDZ-Ⅲ型K型热电偶温度变送器——DZ-5130K型热电偶温度变送器。
图4-1 K型热电偶温度变送器表1 DZ-5130的主要技术指标供电电源：24VDC±10%电源保护：具有反向保护输出保护：输出短路无限制转换精度：±0.1~±0.5%F.S 温度漂移：±0.15%F.S/10℃隔离性能：输入/输出/电源全隔离响应时间：≤0.1秒(0～90%F.S)绝缘电阻：输入/输出/电源间>100 MΩ环境温度：-10～55℃绝缘强度：输入/输出/电源间>1500V AC(1分钟)环境湿度：0～90%RH不结露外壳：耐高温阻燃工程塑料安装形式：DIN 导轨安装，导轨尺寸35mm图4-2 DZ-5130接线图端子1、2为输入，3、4为补偿电阻，5、6为输出1~5VDC，7、8为电源。