反應器溫度檢測及控制方案的確定

1、任務四、反應器溫度檢測及控制方案的確定任務點0104-1常見溫度檢測儀表種類及應用溫度檢測儀表：按測溫范圍分類：把測溫600C以上溫度的儀表叫高溫器。測溫600C以下的儀表叫低溫儀表叫溫度計。按工作原理分類：通常分為膨脹溫度計、熱電偶溫度計、熱電阻溫度計、壓力式溫度計、輻射高溫計和光學高溫計等。按測溫方式分類：根據感溫元件和被測介質接觸與否，可將溫度儀表分為接觸式與非接觸式兩大類。工業(yè)上常用的測溫儀表：測溫范圍溫度計名稱溫度計名稱簡單原理及常用測溫范圍優(yōu)點缺點接觸式執(zhí)八、彭脹玻璃溫度計液體受熱時體積膨脹，一100600C價廉，精確較咼，穩(wěn)定性較好易破損，只能安裝在易觀察的地方雙金屬溫度計金屬受

2、熱時線性膨脹，50600C示值清楚，機械強度較好精度較低壓力式溫度計溫包內的氣體或液體因受熱而改變壓力，50600C價廉，最易就地集中監(jiān)測毛細管機械強度差，損壞后不易修復執(zhí)八、占八、阻熱電阻溫度計導體或半導體的阻值溫度隨溫度而改變，200600C測量準確，可用于低溫或低溫差測量和熱電偶相比，維護工作量大，振動場合容易損壞執(zhí)八、電偶熱電偶溫度計兩種不同金屬導體接點受熱產生熱電勢，501600C測量準確，和熱電阻相比安裝、維護方便，不宜損壞需要補償導線，安裝費用較咼非接觸式執(zhí)八、輻射光學高溫計加熱體的亮度隨溫度咼低而變化7003200C測溫范圍廣，攜帶使用方便，價格便宜只能目測，必須熟練才能測得比

3、較準確的數(shù)據光電高溫計加熱體的顏色隨溫度咼低而變化502000C反應速度快，測量較準確構造復雜，價格高，讀數(shù)麻煩輻射咼溫計加熱體的輻射能量隨溫度咼低而變化502000C反應速度快誤差較大目前常用的熱電偶及主要性能：熱電偶名稱代號分度號E(100,0)/mA主要性能測溫范圍長期使用短期使用鉑銠10-鉑WRPS0.645熱性能穩(wěn)定，抗氧化性能能更好，適用于氧化性和中性氣氛中測量，單熱電勢小，成本咼2013001600鉑銠30-鉑銠6WRRB0.033穩(wěn)定性好，測量溫度高，參與端在0100C范圍內可以不用補償導線，適于在氧化氣氛中的測量，但熱電勢小，價格高30016001800鎳鉻-鎳硅WRNK4.

4、095熱電勢大，線性好，適于在氧化性和中性氣氛中測量，且價格便宜，是工業(yè)上使用最多的一種50100012000鎳鉻-銅鎳WRKE6.317熱勢能大，靈敏度咼，價格便宜，中低溫穩(wěn)定性好，適用于氧化或弱還原性氣氛中測量50800900銅-鎳WRCT4.277低溫時靈敏度高，穩(wěn)定性好，價格便宜，適用于氧化和還原性氣氛中測量40300350任務點0104-2乙酸丁酯反應器用測溫儀表：選用壓力式溫度儀表理由：乙酸丁酯反應溫度在120C左右，在壓力式溫度儀表（一50600C）測量范圍之內,具有價廉，最易就地集中監(jiān)測的優(yōu)點。任務點0104-3自動控制系統(tǒng)組成自動控制系統(tǒng)主要由：控制器，被控對象，執(zhí)行機構和變

5、送器四個環(huán)節(jié)組成分類方法自動控制系統(tǒng)有幾種分類方法按控制原理的不同，自動控制系統(tǒng)分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。開環(huán)控制系統(tǒng)在開環(huán)控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)輸出只受輸入的控制，控制精度和抑制干擾的特性都比較差。開環(huán)控制系統(tǒng)中，基于按時序進行邏輯控制的稱為順序控制系統(tǒng)；由順序控制裝置、檢測元件、執(zhí)行機構和被控工業(yè)對象所組成。主要應用于機械、化工、物料裝卸運輸?shù)冗^程的控制以及機械手和生產自動線。閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)是建立在反饋原理基礎之上的，利用輸出量同期望值的偏差對系統(tǒng)進行控制，可獲得比較好的控制性能。閉環(huán)控制系統(tǒng)又稱反饋控制系統(tǒng)。按給定信號分類，自動控制系統(tǒng)可分為恒值控制系統(tǒng)、隨動控制系統(tǒng)和程序控制

6、系統(tǒng)。恒值控制系統(tǒng)給定值不變，要求系統(tǒng)輸出量以一定的精度接近給定希望值的系統(tǒng)。如生產過程中的溫度、壓力、流量、液位高度、電動機轉速等自動控制系統(tǒng)屬于恒值系統(tǒng)。隨動控制系統(tǒng)給定值按未知時間函數(shù)變化，要求輸出跟隨給定值的變化。如跟隨衛(wèi)星的雷達天線系統(tǒng)。程序控制系統(tǒng)給定值按一定時間函數(shù)變化。如程控機床。應用廣泛自動控制系統(tǒng)已被廣泛應用于人類社會的各個領域。在工業(yè)方面，對于冶金、化工、機械制造等生產過程中遇到的各種物理量，包括溫度、流量、壓力、厚度、張力、速度、位置、頻率、相位等，都有相應的控制系統(tǒng)。在此基礎上通過采用數(shù)字計算機還建立起了控制性能更好和自動化程度更高的數(shù)字控制系統(tǒng)，以及具有控制與管理雙

7、重功能的過程控制系統(tǒng)。在農業(yè)方面的應用包括水位自動控制系統(tǒng)、農業(yè)機械的自動操作系統(tǒng)等。在軍事技術方面，自動控制的應用實例有各種類型的伺服系統(tǒng)、火力控制系統(tǒng)、制導與控制系統(tǒng)等。在航天、航空和航海方面，除了各種形式的控制系統(tǒng)外，應用的領域還包括導航系統(tǒng)、遙控系統(tǒng)和各種仿真器。此外，在辦公室自動化、圖書管理、交通管理乃至日常家務方面，自動控制技術也都有著實際的應用。隨著控制理論和控制技術的發(fā)展，自動控制系統(tǒng)的應用領域還在不斷擴大，幾乎涉及生物、醫(yī)學、生態(tài)、經濟、社會等所有領域。任務點0104-4控制器及控制規(guī)律控制器是控制系統(tǒng)的核心，生產過程中被控變量偏離設定要求后，必須依靠控制器的作用去控制執(zhí)行器

8、，改變操縱變量，使被控變量符合生產要求。控制器在閉環(huán)控制系統(tǒng)中將檢測變送環(huán)節(jié)傳送過來的信息與被控變量的設定值比較后得到偏差，然后根據偏差按照一定的控制規(guī)律進行核算，最終輸出控制信號作用于執(zhí)行器上?？刂破鞣诸悾嚎刂破靼茨茉葱问椒诸愲妱涌刂苾x特點：在信號傳輸，放大，變換處理，實行遠距離檢視操作等方面比氣動儀容易氣動控制儀特點：結構簡單，性能穩(wěn)定，可靠性高，價格便宜按信號形式分類模擬式特點：線路較為簡單，操作方便，在過程控制中已經廣泛運用數(shù)字式特點：功能完善，性能優(yōu)越，能夠解決模擬式儀表難以解決的問題按結構形式分類基地式特點：結構簡單，通用性差，使用不夠靈活，一般僅適用一些簡單控制系統(tǒng)單元組合式特點

9、：使用靈活方便，在生產現(xiàn)場得到廣泛運用組裝式特點：在單元組合儀表基礎上發(fā)展起來的一種功能分離，結構組件化的成套儀表裝置集散控制系統(tǒng)特點：除有控制功能外，還具備網絡通信功能常用的有電動控制器和數(shù)字控制器電動控制器：電動控制器以交流220V或直流24V作為儀表能源，以直流電流或直流電壓作為輸出信號。之所以選用直流信號，是因為直流信號不受傳輸線路中的電感、電容及負荷性質的影響，不存在相移問題，抗干擾能力強；直流信號傳輸容易實現(xiàn)模擬量到數(shù)字量的轉換，從而方便地與工業(yè)控制計算機配合使用；直流信號獲取方便，應用靈活?？刂破鞴灿小白詣印?、“保持”、“軟手動”和“硬手動”四種工作狀態(tài)，通過面板上的聯(lián)動開關進行

10、切換。當控制器處于“自動”工作狀態(tài)時，輸入的測量信號和設定信號在輸入電路進行比較后得出偏差，后面的比例微分電路和比例積分電路對偏差進行PID運算，然后經輸入電路轉換成420mA的直流電流輸出，控制器對被控變量進行自動控制。當控制器處于“軟手動”或“硬手動”工作狀態(tài)時，由操作者一邊觀察面板上指示的偏差情況，一邊在面板上操作相對應的按鍵或操作桿，對被控變量進人工控制。電動控制器是連續(xù)的模擬控制儀表。隨著工業(yè)生產規(guī)模的不斷擴大和自動化的不斷提高，模擬控制儀表很難滿足生產要求。因為一塊模擬儀表只能控制一個變量，而大型企業(yè)中，需要檢測和控制的變量數(shù)以萬計，若都采用模擬控制儀表，其占地之大、布線之繁、操作

11、之不便，使得控制系統(tǒng)的可用性和可靠性都會大為降低。電控制器基本被數(shù)字控制器取代。lulie/I2.11DTL3110控制器正面示意圖數(shù)字控制器數(shù)字控制器與常規(guī)的模擬控制器相比，具有如下特點：實現(xiàn)了儀表、計算機一體化；具有豐富的運算、控制功能；通用性強、使用方便；使用靈活、便于擴展；可靠性高、維護方便邯峨廷和方式按扯咼持禾訂祠運打方式捋鈕刃描肩燈輯出擂針3轄址程柞按紀（塔.或1標牌扌踽爼折針（SP）叫雷/制“卩刃聯(lián)戦妝態(tài)幣圧燈夷復世拉熬理訊拖喬燈右一邊怛表異琳拆示燈（左）卜氓黠瓦值目即墳犧按鍛lift.誡）白河運廳方式持鈕羽掩示燈KMM控制器正面面板布置圖數(shù)字控制器的種類很多，應用最多的是單回路

12、控制器，其品種有以下五類：可編程序控制器，固定程序控制器，可編程脈寬輸出控制器，混合控制器，批量控制器常用控制規(guī)律：1、雙位控制在所有的控制規(guī)律中，雙衛(wèi)控制規(guī)律最為簡單，也最容易實現(xiàn)。其動作規(guī)律是：當測量值大于或小于設定值時，控制器的輸出為最大（或最小），即控制器的輸出要么最大，要么最小。相應的執(zhí)行機構也就只有兩個極限位置要么全開，要么全關。雙衛(wèi)控制由此得名。但質量控制較差，大多應用于允許被控制變量雙衛(wèi)控制系統(tǒng)結構簡單、成本低、容易實現(xiàn)上下波動的場合。如原料儲罐、恒溫箱、空電冰箱中的溫度控制，為氣動儀表提供氣源的壓縮空氣罐中的壓力控制等。利用浮球閥控制水箱水位的控制系統(tǒng)也屬于雙衛(wèi)控制。2、比例

13、(P)控制如果控制系統(tǒng)能使執(zhí)行機構的行程變化與被控制變量偏差的大小成一定比例關系的話，就可能使上述貯槽的物料流入量等于流出量，從而使液位能穩(wěn)定在某一值上，即系統(tǒng)在連續(xù)控制下達到平衡狀態(tài)。這種控制器輸出的變化與輸入控制器的偏差大小成比例關系的控制規(guī)律稱為比例控制規(guī)律。比例控制規(guī)律Awft)=Kce(t)控制器輸出變化與輸入偏差成正比。在時間上沒有延遲。在相同的偏差下，Kc越大，輸出也越大，因此Kc是衡量比例作用強弱的參數(shù)。工業(yè)上用比例度來表示比例作用的強弱。單純的比例控制適用于擾動不大、滯后較小、負荷變化小、要求不高、允許有一定余差存在的場合。3、比例積分(PI)控制比例控制規(guī)律是基本控制規(guī)律中

14、最基本的，應用最普遍的一種。其最大優(yōu)點是控制及時、迅速。只要有偏差產生，控制器立即產生控制作用。但是，不能最終消除余差的缺點限制了它的單獨使用?？朔嗖畹霓k法是在比例控制的比例控制的基礎加上積分控制作用。積分控制規(guī)律u(t)=Kte(t)dtKI表示積分速度?？刂破鬏敵鲂盘柕拇笮?，不僅與偏差大小有關，還取決于偏差存在的時間長短。只要有偏差存在，控制器的輸出就不斷變化。偏差存在時間越長，輸出信號的變化量越大直到達到輸出極限。只有余差為0，控制器的輸出才穩(wěn)定。力圖消除余差是積分作用的重要特性。在幅度為A的階躍作用下，積分控制器的開環(huán)輸出如圖74所示。輸出直線的斜率為KIA。積分控制作用總是滯后于偏

15、差的存在，因此它不能有效地克服擾動的影響，難以使得控制系統(tǒng)穩(wěn)定下來，因此積分控制作用很少單獨使用。如圖75分析，引入積分作用會使系統(tǒng)容易振蕩。比例作用的輸出與偏差同步，偏差大，輸出大，偏差小，輸出小，因此控制及時。而積分作用則不是。0比例積分控制器是目前應用最廣泛的一種控制器,多用于工業(yè)上液位、壓力、流量等控制系|于引入積分作禍消除余差，彌補補了純劇控制Aw陷，獲得較好的控制質量。但是積分作用的引入，會使系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差。對于有較大滯后性的系統(tǒng)控制，要盡可能避免使用積分控制。4、比例微分控制（PD）控制微分控制規(guī)律其輸出正比于輸入對時間的導數(shù)。TD為微分時間常數(shù)。傳遞函數(shù)：理想微分控制器在階躍

16、偏差信號作用下的開環(huán)輸出特性如圖710所示。微分控制器的輸出只與偏差的變化速度有關，而與偏差存在與否無關。因此，純粹的微分控制作用是無意義的，一般都將微分控制作用與比例控制結合起來使用。任務點0104-5執(zhí)行器執(zhí)行器是自動控制系統(tǒng)的終端執(zhí)行部件，由執(zhí)行機構和調節(jié)機構組成，負責從自動化技術工具中接收控制信息并對受控對象施加控制作用。執(zhí)行器的分類1、執(zhí)行器按所用驅動能源分為氣動、電動和液壓執(zhí)行器三種。2、按動作規(guī)律，執(zhí)行器可分為開關型、積分型和比例型三類。3、按輸出位移的形式，執(zhí)行器有轉角型和直線型兩種。4、按輸入控制型號，執(zhí)行器分為可以輸入空氣壓力信號、直流電流信號、電接點通斷信號脈沖信號等幾類

17、。執(zhí)行器的應用氣動執(zhí)行器在化工、煉油等對安全要求較高的生產過程中得到廣泛的應用。安全性能差，動作不夠迅速，雖然近年來有經過不斷改進，應用逐漸擴大的趨勢，但總體來看不如氣動執(zhí)行器的應用普遍。常用的溫度自動控制方案：1、低溫控制低溫控制的特點主要是周圍環(huán)境溫度都比樣品的溫度高，熱量總是源源不斷地通過對流、傳導和輻射等形式傳輸給樣品。因此，低溫控制的任務是：有節(jié)制的控制輸入的熱量與冷量，借以得到所需的溫度。借助于低溫實驗室常備的冷卻液，如液氧、液氮和液氦（或包括液氫），控制液體沸騰的壓強，即可得到下列溫度范圍：14K（液氦）；5490K（液氧）；6377K（液氮）；1020.4K（液氫）.2、中溫控

18、制以恒溫油槽為例，說明溫度自動控制原理。油槽結構分為恒溫槽部分和控制部分。恒溫槽由槽體、保溫層、隔離筒和攪拌器等構成，由敏感元件、控制元件、執(zhí)行原件組成控制系統(tǒng)，控制對象為油的溫度。導電表傳感溫度的變化，反映為水銀柱的高度。當溫度高于給定溫度時，導電表接通繼電器的輸入電路，繼電器切斷加熱器，油溫在冷卻水作用下降低；當油溫低于給定溫度是，導電表水銀柱下降，繼電器輸入電路斷開，繼電器動作并接通加熱器，油溫在加熱器作用下上升。如此循環(huán)，維持油恒定在給定溫度。3、高溫控制由于外界的影響引起敏感元件材料不穩(wěn)定，使接觸式溫度計量器具（如熱電偶、電阻溫度計等）的應用受到了限制。因此，在高溫控制中經常采用不接觸方法光學高溫計和輻射高溫計。但光學高溫計的檢測結果帶有主觀性并且不能實現(xiàn)自動檢測。而輻射高溫計難于測量小物體的溫度和難于靠近被測物體，同時易受其它受