加熱爐的溫度自動控制系統(tǒng)

1、加熱爐的溫度自動控制系統(tǒng)一系統(tǒng)設(shè)計的目的及意義 加熱爐被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中。由于這類對象使用方便，可以通過調(diào)節(jié)輸出功率來控制溫度，進而得到較好的控制性能，故在冶金、機械、化工等領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。 在一些工業(yè)過程控制中,工業(yè)加熱爐是關(guān)鍵部件,爐溫控制精度及其工作穩(wěn)定性已成為產(chǎn)品質(zhì)量的決定性因素。對于工業(yè)控制過程,PID 調(diào)節(jié)器具有原理簡單、使用方便、穩(wěn)定可靠、無靜差等優(yōu)點,因此在控制理論和技術(shù)飛躍發(fā)展的今天,它在工業(yè)控制領(lǐng)域仍具有強大的生命力。在產(chǎn)品的工藝加工過程中，溫度有時對產(chǎn)品質(zhì)量的影響很大，溫度檢測和控制是十分重要的，這就需要對加熱介質(zhì)的溫度進行連續(xù)的測量和控制。在冶金工

2、業(yè)中，加熱爐內(nèi)的溫度控制直接關(guān)系到所冶煉金屬的產(chǎn)品質(zhì)量的好壞，溫度控制不好，將給企業(yè)帶來不可彌補的損失。為此，可靠的溫度的監(jiān)控在工業(yè)中是十分必要的。2 控制要求加熱爐設(shè)備的控制任務(wù)是根據(jù)生產(chǎn)負荷的需要，供應(yīng)熱量，同時要使加熱爐在安全、經(jīng)濟的條件下運行。按照這些控制要求，加熱爐設(shè)備將有主要的控制要求：加熱爐燃燒系統(tǒng)的控制方案要滿足燃燒所產(chǎn)生的熱量，適應(yīng)物料負荷的需要，保證燃燒的經(jīng)濟型和加熱爐的安全運行，使物料溫度與燃料流量相適應(yīng)，保持物料出口溫度在一定范圍內(nèi)。3 系統(tǒng)介紹本加熱爐溫度控制系統(tǒng)采用單回路控制方案，即可實現(xiàn)控制要求。在運行過程中，當(dāng)物料出口溫度受干擾影響改變時，溫度檢測元件測得的模擬

3、信號也會發(fā)生對應(yīng)的改變，該信號經(jīng)過變送器轉(zhuǎn)換后變成調(diào)節(jié)器可分析的數(shù)字信號，進入調(diào)節(jié)器，將變動后的信號再與給定相比較，得出對應(yīng)偏差信號，調(diào)節(jié)器將給定溫度與測得的溫度進行比較得出偏差值，然后經(jīng)PID算法給出輸出信號，執(zhí)行器接收調(diào)節(jié)器發(fā)來的信號后，根據(jù)信號調(diào)節(jié)閥門開度，進而控制燃料流量，改變物料出口溫度，實現(xiàn)對物料出口溫度的控制。不斷重復(fù)以上過程，直至物料出口溫度接近給定，處于允許范圍內(nèi)，且達到穩(wěn)定。由此消除干擾的影響，實現(xiàn)溫度的控制要求?？刂破鳎娮踊蛭C控制裝置）執(zhí)行器（加熱器）被控對象（加熱爐）被控量（爐內(nèi)溫度）給定量（設(shè)定的溫度）檢測裝置（熱電偶）控制量（電壓）比較器4 具體控制系統(tǒng)設(shè)計1

4、測溫元件本控制系統(tǒng)的測溫元件采用Pt100熱電阻，工業(yè)用鉑電阻作為溫度測量變送器，通常用來和顯示、記錄、調(diào)節(jié)儀表配套，直接測量各種生產(chǎn)過程中從0 500 范圍內(nèi)的液體、蒸汽和氣體介質(zhì)以及固體等表面溫度。2 調(diào)節(jié)控制器件 DDZ-III型PID調(diào)節(jié)器TDM-400性能指標(biāo)如下表所示： 表5.2 DDZ-III型PID調(diào)節(jié)器性能指標(biāo)名稱性能輸入信號15V直流電壓外給定信號420mA直流電流（輸入電阻250）輸出信號420mA直流電流負載電阻250750輸入與給定指示0100%，指示誤差為1.0%輸出信號指示0100%，指示誤差為2.5%整定參數(shù)（F=1情況下）比例帶Xp=2500%連續(xù)可調(diào)，最大值

5、刻度誤差2.5%；積分時間Ti有兩檔0.012.5分與0.125分。分別連續(xù)可調(diào)，最大值與最小值刻度誤差為%；微分時間Td=0.0410分，連續(xù)可調(diào)，最大刻度誤差為%干擾系數(shù)F積分增益KdKd10閉環(huán)跟蹤誤差 3 執(zhí)行器選型本系統(tǒng)中，執(zhí)行器是系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)，是按照調(diào)節(jié)器所給定的信號大小和方向，改變閥的開度，以實現(xiàn)調(diào)節(jié)燃料流量的裝置。在加熱爐溫度控制系統(tǒng)中，執(zhí)行器的調(diào)節(jié)閥選擇氣開閥：執(zhí)行機構(gòu)采用正作用方式，調(diào)節(jié)機構(gòu)正裝以實現(xiàn)氣開的氣動薄膜調(diào)節(jié)蝶閥。1）調(diào)節(jié)閥的流量特性： 調(diào)節(jié)閥的流量特性的選擇，在實際生產(chǎn)中常用的調(diào)節(jié)閥有線性特性、對數(shù)特性、拋物線特性和快開特性四種，在本系統(tǒng)中執(zhí)行器的調(diào)節(jié)閥的流量特性選擇等百分比特性。2）調(diào)節(jié)閥的口徑：調(diào)節(jié)閥的口徑的大小，直接決定著控制介質(zhì)流過它的能力。為了保證系統(tǒng)有較好的流通能力，需要使控制閥兩