1、 .PAGE19 / NUMPAGES25中北大學課 程 設 計 說 明 書學生： 馬沖 學 號： 1002034306 學 院： 機械與動力工程學院 專 業： 過程裝備與控制工程 題 目：換熱器出口溫度比值控制系統設計 指導教師： 高強 職稱: 副教授 陸輝山 職稱: 副教授 2013年12月30日中北大學 課程設計任務書 2013/2014 學年第 1 學期學 院： 機械與動力工程學院 專 業： 過程裝備與控制工程 學 生 姓 名： 馬沖 學 號： 1002034306 課程設計題目：換熱器出口溫度比值控制系統設計 起 迄 日 期： 2013年12月30日2014年1月10日 課程設計地點

2、： 中北大學 指 導 教 師： 高強 陸輝山 系 主 任： 黃晉英 下達任務書日期: 2013年12月30日課 程 設 計 任 務 書1設計目的：（1）培養學生運用過程檢測儀表與控制技術與其他相關課程的知識，結合畢業實習中學到的實踐知識，獨立地分析和解決實際過程控制的問題，初步具備設計一個過程控制系統的能力。 （2）運用工程的方法，通過一個簡單課題的設計練習，可使學生初步體驗過程控制系統的設計過程、設計要求、完成的工作容和具體的設計方法。（3）培養學生獨立工作能力和創造力；綜合運用專業與基礎知識，解決實際工程技術問題的能力；（4）培養查閱圖書資料、產品手冊和各種工具書的能力；（5）培養編寫技術

3、報告和編制技術資料的能力。2設計容和要求（包括原始數據、技術參數、條件、設計要求等）：經過過程檢測儀表與控制課程的學習和生產實習后，對現場的實際過程控制策略、實際環節的控制系統有了一定的認識和了解。在此基礎上，針對實踐環節中的被控對象（控制裝置），獨立完成控制系統的設計，并通過調節系統控制參數，達到較好的控制效果。 確定系統整體控制方案以與系統的構成方式，給出控制流程圖；現場儀表選型，編制有關儀表信息的設計文件；給出控制系統方框圖；分析被控對象特性，選擇控制算法；進行系統仿真，調節控制參數，分析系統性能；寫出設計工作小結。對在完成以上設計過程所進行的有關步驟：如設計思想、指標論證、方案確定、參

4、數計算、元器件選擇、原理分析等作出說明，并對所完成的設計作出評價，對自己整個設計工作中經驗教訓，總結收獲。3設計工作任務與工作量的要求包括課程設計計算說明書(論文)、圖紙、實物樣品等：1確定系統整體控制方案、儀表選型、系統控制流程圖、選擇控制算法。2撰寫課程設計說明書一份（A4紙）。4主要參考文獻：1過程裝備控制技術與其應用 王毅 主編 HYPERLINK :/search.dangdang /dangdang.dll?key=機械工業&showall=0&mode=13 化學工業2過程自動化與儀表 俞金壽 HYPERLINK :/ timesinfor /zzcx.asp?searchkey

5、=劉玉梅主編 o 搜索劉玉梅主編相關作品 t _blank 主編 HYPERLINK :/ timesinfor /cbcx.asp?searchkey=化學工業 o 搜索化學工業相關作品 t _blank 化學工業3工業過程控制工程 王樹青 HYPERLINK :/ timesinfor /zzcx.asp?searchkey=劉玉梅主編 o 搜索劉玉梅主編相關作品 t _blank 主編 HYPERLINK :/ timesinfor /cbcx.asp?searchkey=化學工業 o 搜索化學工業相關作品 t _blank 化學工業4控制儀表與裝置 吳勤勤 HYPERLINK :/ t

6、imesinfor /zzcx.asp?searchkey=劉玉梅主編 o 搜索劉玉梅主編相關作品 t _blank 主編 HYPERLINK :/ timesinfor /cbcx.asp?searchkey=化學工業 o 搜索化學工業相關作品 t _blank 化學工業5過程控制儀表 徐春山 HYPERLINK :/ timesinfor /zzcx.asp?searchkey=劉玉梅主編 o 搜索劉玉梅主編相關作品 t _blank 主編 HYPERLINK :/ timesinfor /cbcx.asp?searchkey=化學工業 o 搜索化學工業相關作品 t _blank 冶金工業

7、6過程裝備成套技術設計指南工程 黃振仁 HYPERLINK :/ timesinfor /zzcx.asp?searchkey=劉玉梅主編 o 搜索劉玉梅主編相關作品 t _blank 主編 HYPERLINK :/ timesinfor /cbcx.asp?searchkey=化學工業 o 搜索化學工業相關作品 t _blank 化學工業7過程控制裝置 永德 HYPERLINK :/ timesinfor /zzcx.asp?searchkey=劉玉梅主編 o 搜索劉玉梅主編相關作品 t _blank 主編 HYPERLINK :/ timesinfor /cbcx.asp?searchke

8、y=化學工業 o 搜索化學工業相關作品 t _blank 化學工業8化工單元過程與設備課程設計 匡國柱 HYPERLINK :/ timesinfor /zzcx.asp?searchkey=劉玉梅主編 o 搜索劉玉梅主編相關作品 t _blank 主編 HYPERLINK :/ timesinfor /cbcx.asp?searchkey=化學工業 o 搜索化學工業相關作品 t _blank 化學工業9化工設備設計設計手冊（上、下） 朱有庭 HYPERLINK :/ timesinfor /zzcx.asp?searchkey=劉玉梅主編 o 搜索劉玉梅主編相關作品 t _blank 主編

9、HYPERLINK :/ timesinfor /cbcx.asp?searchkey=化學工業 o 搜索化學工業相關作品 t _blank 化學工業10工業過程檢測與控制 孟華 HYPERLINK :/ timesinfor /zzcx.asp?searchkey=劉玉梅主編 o 搜索劉玉梅主編相關作品 t _blank 主編 HYPERLINK :/ timesinfor /cbcx.asp?searchkey=化學工業 o 搜索化學工業相關作品 t _blank 化學工業5設計成果形式與要求：提供課程設計說明書一份，要求容與設計過程相符，且格式要符合規定要求；系統控制流程圖一份；6工作計

10、劃與進度：2013年12月30日 -2014年1月2日 確定系統整體控制方案以與系統的構成方式，畫出控制流程圖，完成儀表選型，接線圖；2014年 1月3日 - 1月6日 控制系統方框圖，分析被控對象特性，選擇控制算法；1月7日- 1月8日 進行系統仿真，調節控制參數，分析系統性能；1月8日 - 1月9日 編寫課程設計說明書1月10日 答辯學科管理部審查意見：簽字：年月日目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc282680651一換熱器工作原理與結構特點 PAGEREF _Toc282680651 h 1HYPERLINK l _Toc2826806521.1換熱

11、器的簡介與分類 PAGEREF _Toc282680652 h 1HYPERLINK l _Toc2826806541.2換熱器的控制方法1HYPERLINK l _Toc282680655二控制方案的選擇3HYPERLINK l _Toc2826806532.1傳遞函數的確定與被控對象的特性分析3 2.1.1 被控對象靜態特性分析HYPERLINK l _Toc2826806524HYPERLINK l _Toc2826806522.1.2 被控對象動態特性分析6HYPERLINK l _Toc282680656三儀表的選型與參數的確定 PAGEREF _Toc282680656 h 11H

12、YPERLINK l _Toc2826806573.1流量測量儀 PAGEREF _Toc282680657 h 11HYPERLINK l _Toc2826806583.2調節器 PAGEREF _Toc282680658 h 12HYPERLINK l _Toc2826806593.3 調節閥 PAGEREF _Toc282680659 h 12HYPERLINK l _Toc282680660四控制系統的仿真 PAGEREF _Toc282680660 h 14HYPERLINK l _Toc2826806614.1各個環節傳遞函數與各個參數的確定 PAGEREF _Toc2826806

13、61 h 14HYPERLINK l _Toc282680662五課程設計總結 PAGEREF _Toc282680662 h 18HYPERLINK l _Toc282680663六主要參考文獻 PAGEREF _Toc282680663 h 19HYPERLINK l _Toc282680664換熱器工作原理與結構特點1.1換熱器的簡介與分類換熱器是一種用來進行熱量交換的工藝設備，在工業生產中應用極為廣泛。它的作用是通過熱流體加熱冷流體，使工作介質達到生產工藝所規定的溫度要求，以利于生產過程的順利進行，同時避免生產過程中的浪費，以節約能源。換熱器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設備，又稱

14、熱交換器。HYPERLINK :/zhidao.baidu /search?word=換熱器&fr=qb_search_exp&ie=utf8換熱器是實現化工生產過程中熱量交換和傳遞不可缺少的設備。在熱量交換中常有一些腐蝕性、氧化性很強的物料，因此，要求制造HYPERLINK :/zhidao.baidu /search?word=換熱器&fr=qb_search_exp&ie=utf8換熱器的材料具有抗強腐蝕性能。換熱器的分類比較廣泛：HYPERLINK :/zhidao.baidu /search?word=反應釜&fr=qb_search_exp&ie=utf8反應釜HYPERLINK

15、:/zhidao.baidu /search?word=壓力容器&fr=qb_search_exp&ie=utf8壓力容器HYPERLINK :/zhidao.baidu /search?word=冷凝器&fr=qb_search_exp&ie=utf8冷凝器 反應鍋 HYPERLINK :/zhidao.baidu /search?word=螺旋板式換熱器&fr=qb_search_exp&ie=utf8螺旋板式換熱器HYPERLINK :/zhidao.baidu /search?word=波紋管換熱器&fr=qb_search_exp&ie=utf8波紋管換熱器 列管換熱器 板式換熱器

16、HYPERLINK :/zhidao.baidu /search?word=螺旋板換熱器&fr=qb_search_exp&ie=utf8螺旋板換熱器HYPERLINK :/zhidao.baidu /search?word=管殼式換熱器&fr=qb_search_exp&ie=utf8管殼式換熱器HYPERLINK :/zhidao.baidu /search?word=容積式換熱器&fr=qb_search_exp&ie=utf8容積式換熱器HYPERLINK :/zhidao.baidu /search?word=浮頭式換熱器&fr=qb_search_exp&ie=utf8浮頭式換熱器

17、HYPERLINK :/zhidao.baidu /search?word=管式換熱器&fr=qb_search_exp&ie=utf8管式換熱器HYPERLINK :/zhidao.baidu /search?word=熱管換熱器&fr=qb_search_exp&ie=utf8熱管換熱器HYPERLINK :/zhidao.baidu /search?word=汽水換熱器&fr=qb_search_exp&ie=utf8汽水換熱器HYPERLINK :/zhidao.baidu /search?word=換熱機組&fr=qb_search_exp&ie=utf8換熱機組HYPERLINK

18、:/zhidao.baidu /search?word=石墨換熱器&fr=qb_search_exp&ie=utf8石墨換熱器 空氣換熱器 鈦換熱器 HYPERLINK :/zhidao.baidu /search?word=換熱設備&fr=qb_search_exp&ie=utf8換熱設備，要求制造換熱器的材料具有抗強腐蝕性能。它可以用石墨、瓷、玻璃等HYPERLINK :/zhidao.baidu /search?word=非金屬材料&fr=qb_search_exp&ie=utf8非金屬材料以與不銹鋼、鈦、鉭、鋯等HYPERLINK :/zhidao.baidu /search?word

19、=金屬材料&fr=qb_search_exp&ie=utf8金屬材料制成。但是用石墨、瓷、玻璃等材料制成的有易碎、體積大、導熱差等缺點，用鈦、鉭、鋯等HYPERLINK :/zhidao.baidu /search?word=稀有金屬&fr=qb_search_exp&ie=utf8稀有金屬制成的換熱器價格過于昂貴，不銹鋼則難耐許多腐蝕性介質，并產生HYPERLINK :/zhidao.baidu /search?word=晶間腐蝕&fr=qb_search_exp&ie=utf8晶間腐蝕。如圖111.2 換熱器的控制方法換熱器是傳熱設備中較為簡單的一種，也是最常見的一種。通常它兩側的介質(工

20、藝介質和載熱體)在換熱過程中均無相變。換熱器換熱的目的是保證工藝介質加熱(或冷卻)到一定溫度。為保證出口溫度平穩，滿足工藝要求，必須對傳遞的熱量進行調節。調節熱量有以下幾種方式。1) 控制載熱體流量這個方案的控制流程如圖2。其控制原理可通過熱量平衡方程和傳熱速率方程來分析。 圖2 換熱器控制流程圖由于冷流體的傳熱符合熱量平衡方程式2工程熱力學，熱力平衡部分，又符合傳熱速率方程式，通過對換熱器靜態特性分析部分的容，因此有下列關系 （1-19）整理后得（1-20）當從上式可看出，在傳熱面積、冷流體進口流量 、溫度 和比熱容 一定的情況下，影響冷流體出口溫度的因素主要為傳熱系數與平均溫差。控制載流體

21、流量實質上是改變。若由于某種原因使降低，控制器 TC 將使控制閥門增大，載熱體流量增加，傳遞的熱量增加，這就必然導致冷熱流體平均溫差升高，從而使工藝介質的出口溫度增加。載熱體流量增加，一方面使溫差增加，另一方面傳熱系統數也會增加，但在通常情況下傳熱系統數變化不大，所以經常忽略。因此這種方案實質上是通過改變來控制工藝介質的出口溫度的。改變載熱體流量是應用最為普遍的控制方案，多適用于載熱體流量的變化對溫度影響較靈敏的場合。當載熱體流量已經變得很大，較小時，進入飽和區控制就很遲迍，此時不宜采用此方案。2) 控制載熱體旁路流量 4流量控制當載熱體本身也是一種工藝物料，其流量不允許變化時，可采用此控制方

22、案。它的控制原理也是利用改變溫差的手段來達到溫度控制的目的。這里采用三通控制閥來改變進入換熱器的載熱體流量與旁路流量的比例，這樣既可以改變進入換熱器的載熱體流量，又能保證載熱體總流量不受影響。3) 工藝介質的旁路控制當工藝介質的流量允許變化，而且換熱器的傳熱面有富余時，可將工藝介質的一部分經換熱器，其余部分由旁路直接流到出口處，然后將兩者混合起來控制溫度。該控制方案中被控變量是冷流體和熱流體混合后的溫度，熱流體溫度大于設定溫度，冷流體溫度小于設定溫度，通過控制冷熱流體流量的配比，使混合后的溫度等于設定溫度。從控制原理上來看，這種方案實際上是一個混合過程。所以反應與時，過程的滯后并不直接顯示出來

23、，適用于停留時間較長的換熱器。但需注意的是換熱器必須有較大余量的傳熱面積，且載熱體一直處于最大流量，因此在通過換熱器的被加熱介質流量較小時就不太經濟。考慮經濟性，旁路的流量通常占總流量的10%30%。4) 控制傳熱面積從傳熱速率方程來看，使傳熱系數和傳熱平均溫差基本保持不變，調節傳熱面積可能改變傳熱量，從而達到控制出口溫度的目的。此時調節閥裝在冷凝液的排出管線上。如果被加熱物料出口溫度高于給定值，說明傳熱量過大，可將 冷凝液控制閥關小，冷凝液就會積累起來，減少了有效的蒸汽冷凝面積，從而使傳熱量減 少，工藝介質出口溫度就會降低。反之，如果被加熱物料出口溫度低于給定值，可將冷凝 液控制閥開大，增大

24、傳熱面積，使傳熱量相應增加。二控制方案的選擇2.1 傳遞函數的確定與被控對象特性分析在本文中，以列管式逆流單程換熱器進行分析，令為熱流體的流量，為冷流體流量。分別為熱流體和冷流體的入口溫度，分別為熱流體和冷流體的出口溫度，而分別為熱流體和冷流體的比熱容。3自動控制原理傳遞函數部分2.1.1被控對象靜態特性分析對象的靜態特性就是要確定之間的函數關系。靜態特性的求得，可以作為控制方案設計時系統的擾動分析。靜態放大系數也能作為系統整定分析，以與控制閥流量特性選擇的依據。靜態特性推導的兩個基本方程式一熱量平衡關系式與傳熱速率方程式為了處理方便，不考慮傳熱過程中的熱損失，則熱流體失去的熱量應該等于冷流體

25、吸收的熱量，為 （1-1）式中，為傳熱速率(單位時間傳遞的熱量)；為質量流量；為比熱容；為溫度。式中的下標處 1 為載熱體；2 為冷流體；為入口；為出口。另外，傳熱過程中的為 （1-2）式中，為傳熱系數；為傳熱面積；為兩流體間的平均溫差。其中平均溫差對于逆流、單程的情況為對數平均值 （1-3）在，其誤差在5%以，可采用算數平均值來代替。算術平均值為： （1-4）對上述公式進行整理后得到：（1-5）上式為逆流、單程列管式換熱器靜態特性的基本表達式。其中各通道的靜態放大倍數均可由此式推出：(l)熱流體入口溫度對出口溫度的影響，即通道的靜態放大倍數。對上式= 5 * GB3進行增量化，令，則可得:（

26、1-6）由= 6 * GB3式可求得通道的靜態放大倍數為:（1-7）該式表明，與之間為線性關系，其靜態放大倍數為小于1的常數。（2）冷流體入口溫度對熱流體出口溫度的影響，即通道的靜態放大倍數。同樣對式（1-5）進行增量化，令，可得:（1-8）（1-8）式表明，之間也為線性關系。（3）熱流體流量對其出口溫度的影響，即通道的靜態放大倍數，通過對式（1-5）進行求導，求取靜態放大倍數為: （1-9）由上式（1-9）可見，通道的靜態特性是一個非線性關系。從上式很難分清兩者之間的關系，因此，常用下圖來表示這個通道的靜態關系。可以看出，當較大時，曲線呈飽和狀，此時的變化，從靜態來看，對的影響微弱了。 圖3

27、 T10與G1的靜態關系冷流體流量對熱流體出口溫度的影響，即通道的靜態放大倍數。同樣可通過對式(1-5)求導，其結果與式（1-9）相似，兩者為一復雜的非線性關系。為此，也用圖來表示這個通道的靜態關系。圖2表示了這個關系，可以看出，當較大時，曲線呈飽和狀，此時的變化，從靜態來看，對的影響已經很小了。圖4 T10與G2的靜態關系2.1.2被控對象動態特性分析3換熱器由于兩側都不發生相變化，一般均為分布參數對象。分布參數對象中輸出(即被控變量)既是時間的函數，又是空間的函數，其變化規律需用偏微分方程來描述。現說明列管式換熱器動態特性的建立方法。為便于分析，對該管式換熱器作如下假設:1、間壁的熱容可以

28、忽略;2、流體1和流體2均為液相，而且是層層流動;3、傳熱系數K和比熱容c為常數;4、同一截面上的各點溫度一樣。建立分布參數對象的數學模型，同樣是從熱量動態平衡方程入手，但這時必須取微元來分析問題，并假設這一微元中各點溫度一樣。先分析流體1的熱量動態平衡問題。取長度為的圓柱體為微元，這一微元的熱量動態平衡方程可敘述為：（單位時間流體1帶入微元的熱量)一(單位時間流體1離開微元所帶走的熱量)+(單位時間流體2傳給流體1微元的熱量)=流體1微元蓄熱量的變化率，即7 （1-10）式中，為換熱器的總長度;管的圓周長;微元的表面積;流體1單位長度的流體質量;微元體的質量消去方程式中的，并適當的整理，得：

29、（1-11）同理，可得流體的熱量動態平衡方程式 （1-12）時間和空間的邊界表達式為：（1-13）上述兩個方程式（1-11）和（1-12）與其邊界條件（1-13）就是描述列管式換熱器行為的動態方程。要對這樣的動態方程進行精確的解析求解是很困難的。通常為了便于計算機實時控制和現代控制理論的應用，可以采用時間、空間離散化的方法，將上述連續偏微分方程轉換成相應的離散狀態空間模型。為了能說明傳熱對象的動態特性的基本規律，也可近似應用一些經驗公式來描述。對于換熱器的動態特性，可以用下面的近似關系式來表示。(l)熱流體入口溫度，冷流體入口溫度對熱流體出口溫度的影響，即，的通道特性。如用傳遞函數來描述，可為

30、: （1-14）式中：K各通道的靜態放大倍數;分別為換熱器的容量和冷流體的流量;拉普拉斯運算子符號。(2)熱流體流量、冷流體流量對熱流體出口溫度的影響，即通道特性。如用傳遞函數來描述，可為: （1-15） 式中:K各通道的靜態放大倍數； （1-16） （1-17） 分別為熱流體和冷流體的儲存量和流量。由式（1-15）看出，過程通道的動態特性均可近似為帶有純滯后的二階慣性環種近似關系可以這樣理解，要從熱流體把熱量傳遞到冷流體，必須先由熱流體傳給間壁，然后再由間壁傳給冷流體，這樣就成為二階慣性環節。此外，還考慮了由于停留時間所引起的純滯后。式（1-15）為一個近似的經驗表達式，因為二階環節的兩個時

31、間常數不不僅取決于兩側流留時間，而且與列管的厚度、材質、結垢等情況有關，但是，這個式子一定程度上描述了換熱器動態特性的在性質。在熱器出口溫度控制系統中，熱流體流量不發生變化，冷流體和熱流體表示冷水和熱水。換熱器熱流體進出口溫度差在附近，冷流體進出口溫差在30左右。假設熱流體溫度由80降低到40，則根據以下數據:水的比熱水的密度取971.9，40時水的密度為992.2;換熱器冷卻面積殼體長度;熱流體流量;冷流體流量;根據式經驗公式（1-15）可求得換熱器動態特性的基本規律，由式（1-9）求出增益K為:故換熱器溫度控制的數學模型為: （1-18）由上式可以看出系統的滯后時間常數為11.85s，換熱

32、器出口溫度控制系統是慣性和時間滯后均較大的系統。通過對被控對象特性的研究以與對現有的常用的控制方法的分析5，現擬采用比值控制對換熱器的出口溫度進行控制。由熱平衡公式（1-1）可知，當冷熱流體的流量成一定的比值關系時便可以保證按照兩流體出口溫度的變化量成一定比值關系，同時假定冷熱流體入口處溫度、都保持恒定，則此時，冷熱流體的溫度、便同時可以保持恒定。即有 （2-1）從而達到換熱器冷熱流體的溫度同時得到控制的目的。比值控制系統的屬于復雜控制系統，在比值控制系統中，具體又分為定比值控制系統與變比值控制系統。其中，定比值控制系統又可分為開環比值控制系統、單閉環控制系統與雙閉環控制系統開環比值控制系統中

33、從動量無抗擾動能力3，只能適用于比較平穩且系統對比值關系要求不高的場合。實際生產過程中的從動量變化是不可避免的，因此在實際系統中很少采用開環比值控制系統。單閉環控制系統控制方案的優點是能確保流量比值比較精確。其特點是：從動量是一個閉環隨動控制，主動量是開環的，結構比較簡單。在工業生產過程自動化中得到廣泛的應用。但由于主流量可變，所以進入系統的總流量是不固定的。雙閉環比值控制系統通過主動量控制回路來克服主動量擾動，實現對主動量的定值控制；通過從動量控制回路克服作用于從動量回路中的擾動，實現隨動控制。當擾動消除后，主、從動量都恢復到原設定值上，比值不變。雙閉環比值控制系統與單回路控制系統相比，能夠

34、實現對主動量的抗擾動控制和定值控制，兩個閉合回路可以克服各自的外界干擾，使主、從動量均比較穩定，從而使總物料量也比較平穩，系統的運行比較平穩。它的另一方面的優點是調整負荷比較方便，只需緩慢改變主動量控制回路的給定值。6通過以上分析，考慮到生產過程中換熱器的實際生產環境，主動量的變化波動不是很大，并且對最后的總流量沒有像反應器一樣要求嚴格，不允許變動，另外，考慮系統設計中所用儀表多少、設備的投資等因素，最終確定控制方案為單閉環比值控制。單閉環比值控制系統方框圖為4：擾動輸出被控對象調節閥溫度控制器FC比值器溫度檢測變送器溫度檢測變送器圖5 單閉環比值控制系統方框圖圖中， FC為流量控制器，GV為

35、調節閥傳遞函數， Gp1為流量對象傳遞函數，為流量檢測變換傳遞函數，Gd1為主回路干擾傳遞函數。其控制流程圖為：圖6 控制系統流程圖三儀表的選型與參數的確定3.1流量測量儀選用SKLUCB型插入式渦街流量計，如圖所示：圖7 插入式渦街流量計工作原理：按國際標準化組織IS07145(在環形截面封閉管道中的流體流量測定在截面一點的速度測量法)，采用埋入壓電晶體的渦街測速探頭，插入大口徑工業管道，將卡門旋渦頻率轉換為與流量成正比的電流或電壓脈沖信號或420mADC電流信號。8技術參數 ：表1 流量計技術參數公稱通經（mm） 2501500 儀表材質 1Cr18Ni 9Ti 公稱壓力（Mpa） PN1

36、.6Mpa；PN2.5Mpa被測介質溫度（） 40+250環境條件 溫度10+55，相對濕度590，大氣壓力86106Kpa 精度等級 示值的2.5% 量程比 1:10；1:15 阻力損失系數 Cd2.6 輸出信號 傳感器：脈沖頻率信號0.1 3000Hz 低電平1V 高電平6V變送器：兩線制4 20mADC電流信號3.2調節器選擇SK808/900系列智能PID調節儀8圖7 SK808/900系列智能PID調節儀智能PID調節儀與各類傳感器、變送器配合使用，實現對溫度、壓力、液位、容量、力等物理量的測量，并配合各種執行器對電加熱設備和電磁、電力、氣動閥門進行PID調節和控制、報警控制、數據采

37、集等。3.3 調節閥選擇KVQJ系列電動單座、套筒調節閥。8圖8 調節閥KVQJ系列電動單座、套筒調節閥，接受調節儀表來的直流電流信號，改變被調介質流量，使被控工藝參數保持在給定值。廣泛應用于電力、冶金、化工、石油、輕紡、制藥、造紙等工業部門的生產自動化控制。本系列產品公稱通徑由20至200mm，公稱壓力有1.0、1.6、4.0、6.4MPa，使用溫度圍由-40450，接受信號為010mA.DC或420mA.DC。流量特性為線性或等百分比。配用不同的執行機構可分為普通型和電子型兩種。表2 調節閥技術參數公稱通徑DN(mm)（閥座直徑dn）2025324050658010121520額定流量系數

38、直級1.82.84.46.91117.627.54469110等百分比1.62.546.31016254063100額定行程(mm)162540公稱壓力PN（MPa）1.0 1.6 4.0 6.4固有流量特性直線 等百分比固有可調比50工作溫度t（）-20200 -40250 -40450 -60450信號圍（mA.DC）010 420作用方式電關式 電開式使用環境溫度（）電動調節閥：-2070 伺服放大器：050使用環境條件電動調節閥：95% 伺服放大器：85%電源電壓220V 50Hz 380V 50Hz 24AC/DC四控制系統的仿真4.1各個環節傳遞函數與各個參數的確定3冷、熱流體流量測量儀表插入式渦街流量計為線性單元，動態滯后可忽略，用一階環節來近似： （4-1）通過查找相關資料，這里假設渦街流量計的，對于調節閥，由于其流量特性為直線和等百分比。對于調節閥控制流量對象，控制通道的動態特性為： （4-2） （4-3）這里假設，對于換熱器的結構與一般熱力學關系，流量控制通道的傳遞函數近似為（4-4）在本設計中討論的列管式換熱器中，假定,。在MATLAB中的Simulink工具箱組件中進行系統的仿真9，所搭建的系統模型如下圖9所示。由于是采