河Henan河Henan南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院PolytechnicInstitute課程設(shè)計題目：反應(yīng)器溫度分程控制系統(tǒng)級：*********名:&&&&&&&&&個個個個個個個個個號：**********指導(dǎo)老師：********完成日期2012年11-22目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"前言：什么是反應(yīng)器 3\o"CurrentDocument"一、 什么是分程控制系統(tǒng)： 3\o"CurrentDocument"二、 分程控制的應(yīng)用場合 4\o"CurrentDocument".用于擴大控制閥的可調(diào)范圍，以改善控制品質(zhì) 4\o"CurrentDocument"用于控制兩種不同的介質(zhì)，以滿足工藝生產(chǎn)的要求 51） 選擇控制閥氣開、氣關(guān)形式 62） 確定分程區(qū)間 6\o"CurrentDocument"用于保證生產(chǎn)過程的安全和穩(wěn)定 7\o"CurrentDocument"三、 分程控制中的幾個問題 8\o"CurrentDocument".正確選擇控制岡的流量特性 8.控制闖泄漏的問題 9.控制規(guī)律的選擇及參數(shù)整定問題 9\o"CurrentDocument"心得體會 10\o"CurrentDocument"參考文獻 11前言：什么是反應(yīng)器反應(yīng)器（reactor）實現(xiàn)反應(yīng)過程的設(shè)備，廣泛應(yīng)用于化工、煉油、冶金、輕工等工業(yè)部門?；瘜W反應(yīng)工程以工業(yè)反應(yīng)器中進行的反應(yīng)過程為研究對象，運用數(shù)學模型方法建立反應(yīng)器數(shù)學模型，研究反應(yīng)器傳遞過程對化學反應(yīng)的影響以及反應(yīng)器動態(tài)特性和反應(yīng)器參數(shù)敏感性，以實現(xiàn)工業(yè)反應(yīng)器的可靠設(shè)計和操作控制。什么是分程控制系統(tǒng)：分程控制系統(tǒng)是將一個控制器的輸出分成若干個信號范圍，由各個信號段去控制相應(yīng)的控制閥，從而實現(xiàn)了一個控制器對多個控制閥的控制，有效地提高了過程控制系統(tǒng)的控制能力，其方框圖如圖6—7所示。圖6—7中，是把控制器的輸出信號分成兩段，利用不同的輸出信號分別控制兩個控制閥，如閥A在控制器的輸出信號為0—50%范陽內(nèi)工作，閥B則在控制器輸山信號為50%—100%范圍內(nèi)工作，每個控制閥的動作信號范圍都是相同的。分程控制系統(tǒng)，就控制閥的氣開、氣關(guān)形式可分為兩類：一類是控制閥同向動作，即隨著控制器輸出信號的增加或減小，控制閥均逐漸升大或逐漸減小，同向分程控制的兩個控制

另一類是控制閥異向動作，即隨著控制器輸出信號的增加或減小，控制閥中一個逐漸升大，另一個逐漸減小，異向分樣控制的兩個控制閥一個為氣開式，一個為氣關(guān)式。如圖，6—9所示：分程控制中控制閥同向或異向的選擇，要根據(jù)生產(chǎn)工藝的實際需要來確定。為了實現(xiàn)分程控制，一般需要在每個控制閥上引入閥門定位器。閥門定位器相當于一臺放大系數(shù)可變且零點可調(diào)的放大器。借助于它對信號的轉(zhuǎn)換功能，多個控制閱在分別接受控制器輸出的不同信號段后，均被調(diào)整為0—100%，使之走完全行程。二、分程控制的應(yīng)用場合1?用于擴大控制閥的可調(diào)范圍，以改善控制品質(zhì)控制閥有個重要指標是閥的可調(diào)范圍A，即式R=Cmax/Cmin式中Cmax— 最大流量系數(shù)；Cmin 最小流量系數(shù)。通常國產(chǎn)控制閥的可調(diào)比R為30，在絕大部分場合下能滿足生產(chǎn)要求。但有些場合需要控制閥的可調(diào)范圍很寬，這時若采用一個控制閥就滿足不了生產(chǎn)上流旦人范圍變化的要求。這種情況下，可將兩個口徑不同的控制閻當作一個控制閻使用，從而擴大閥的可調(diào)范圍。分程控制用于擴大控制閥可調(diào)范圍時.總是采用兩個向向動作的分程控制閥并聯(lián)安裝在向一流體不同管線上.如圖6—10所示。圖6—10中，若Camax=4,Cbmax=100,且兩閥的可調(diào)比相等，R=30，忽略大閥的泄漏采用分程控制后，其最小流量系數(shù)為Cmin=4/30=0.133,最大流量系數(shù)為Cmax=Camax+Cbmax=4+100=104因此，兩閥組合在一起的可調(diào)比將擴大到R=104/0.133=782>>30為了流量的變化平緩和控制及時有效，在A閥接近全開時，B閥已有一定的開度圖6—11所示。圖6-11控制閥動作示意圖分程控制閻的分程范圍.一般取0—50%和50%—100%均分的兩段分壓。在實際過程中，要結(jié)合閥的特性及工藝要求來決定。2?用于控制兩種不同的介質(zhì)，以滿足工藝生產(chǎn)的要求在某些間歇式生產(chǎn)的化學反應(yīng)過程小，有時需要加熱，有時又需要移走熱員.為了滿足這些殊要求，一方面需配置蒸汽和冷水兩種傳熱介質(zhì)；另一方面需設(shè)計一個分程控制系統(tǒng)。當反應(yīng)物料投入設(shè)備后，開始需加熱升溫，以引發(fā)反應(yīng)。此時通人蒸汽使循環(huán)水被加熱，循環(huán)熱水再通過反府器夾套為反應(yīng)物加熱，以使反應(yīng)物溫度慢慢升高。一旦達到反應(yīng)溫度后，由于放出大量反應(yīng)熱，若不及時移走熱量，會使反應(yīng)越來越劇烈，嚴重時會有爆炸的危險。這時，反應(yīng)器夾套中流過的將不再是熱水而是冷水。這樣一來，反應(yīng)所產(chǎn)生的熱望就不斷被冷水所移入，從而達到維持反應(yīng)溫度不變的日的。在該系統(tǒng)中，利用A.B兩個控制閥，分別控制冷水和蒸汽兩種介質(zhì)，以滿足工藝一亡需要冷卻和加熱的不同要求。下面進行分析和討論。1）選擇控制閥氣開、氣關(guān)形式從安全的角度考慮，一旦出現(xiàn)氣源故障，為避免反應(yīng)器溫度過高而引起事故開，蒸汽閥將全關(guān)，因此，冷水閥A選擇氣關(guān)式，蒸汽閻B選擇氣開式。2）確定分程區(qū)間判斷，溫度控制器應(yīng)為反作用方式。末反應(yīng)前溫度低，需加熱，由于溫度控制器為反作用方式，控制器輸出較大.此時控制器控制蒸汽的流員，蒸汽閥B應(yīng)工作在控制器輸出50%一100%K間。冷水閥應(yīng)工作在控制器輸出o—50%區(qū)間。其分程情況如圖6—13所不。

3.用于保證生產(chǎn)過程的安全和穩(wěn)定有些生產(chǎn)過程，尤其在各類煉油或石油化工小，許多存放各種油品或石油化工產(chǎn)品的儲罐都建在室外，為避免這些原料或產(chǎn)品與空氣相接觸而氧化變質(zhì)或引起爆炸.常在儲罐上方充以氮氣，位其與空氣隔絕，通常稱之為氮封。采用氮封技術(shù)的工藝要求是保持儲罐內(nèi)的氮氣壓力為微正壓。儲罐中物料旦的增減，將引起罐頂壓力的升降，故必須及時進行控制，否則將引起儲罐變形，甚至破裂，造成浪費或引起燃燒、爆炸等危險。因此，當儲耀內(nèi)物料雖增加時（即液位升高時），應(yīng)及時使罐內(nèi)氮氣適量排出。反之，當儲罐內(nèi)物料量減少時（即液體下降時），為保證罐內(nèi)氮氣呈微正壓的［它要求，向儲罐充氮氣?；谶@樣的考慮，可采用如圖6-14的分析控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)中，從安全方面的考慮，閥A為氣開式，閻B為關(guān)式，控制器為反作用方式。:，控制系統(tǒng)工作過程如下：?增加，液位上升時，.儲罐壓力升高，測旦值將大于給定值，壓力控制器輸汽于是閥/將關(guān)閉一停本系統(tǒng)中，從安全方面的考慮，閥A為氣開式，閻B為關(guān)式，控制器為反作用方式。:，控制系統(tǒng)工作過程如下：?增加，液位上升時，.儲罐壓力升高，測旦值將大于給定值，壓力控制器輸汽于是閥/將關(guān)閉一停gL允氮氣，閥B將刃開，通過放空使儲耀內(nèi)壓力降低。據(jù)上述工藝要以當罐內(nèi)物料減小，反之，當罐內(nèi)物料減少，液位下降時，惦罐內(nèi)壓力降低，測量值將小于給定值，于是壓力控制器輸出增大，使閥B關(guān)閉，停止徘氣，而閥A打開，向罐內(nèi)補充氮氣，以提高儲罐的壓力。為了防止儲罐內(nèi)壓力在給定值附近變化時A、g兩閥的頻繁動作，可在兩閥信號交接處設(shè)置個不靈敏區(qū)，如圖6—15所示。閥口開度48%52% 控制*■出敏區(qū)變化時，A、B兩閥部處于全關(guān)位置。加入這樣一個不靈敏區(qū)后，將會使抨制過程變化趨于緩慢，系統(tǒng)更為穩(wěn)定。三、分程控制中的幾個問題1.正確選擇控制岡的流量特性在兩個控制閥的分程點上（即由一個控制閥轉(zhuǎn)到另一個控制閥的交替點），系統(tǒng)要求其流量的變化要平緩，否則對系統(tǒng)的控制不利。促由于控制閥的放大系數(shù)不同，造成分程點上流量特性的突變，尤其是大、小閻并聯(lián)動作時顯得尤為突出。如兩控制閥均為線性閥，其突變情況非常嚴重，如圖6—16所示。當均采用對數(shù)閥時，突變情況要好一些，0如圖6—17間流tt000如圖6—17間流tt0050% 100*控（Mil■出圖6-17對數(shù)閥流做特性分程控制中，控制閻流量特性的選擇異常重要，為使總的流量特性比較平滑，一般盡量選用對數(shù)閥，如果兩個控制閥的流通能力比較接近，且閥的可按范圍不大時，可選用線性閥?？刂脐J泄漏的問題在分程控制中，閥的泄漏旦大小是一個很重要的問題。當分程控制系統(tǒng)中采用人小閻并聯(lián)時，若大閥泄漏員過大，小閥將不能充分發(fā)揮其控制作用，其至起不到控制作用。因此，要選擇泄漏員較小或沒有泄漏的控制閥。控制規(guī)律的選擇及參數(shù)整定問題分程控制系統(tǒng)本質(zhì)上仍是一個簡單控制系統(tǒng)，有關(guān)控制器控制規(guī)律的選擇及其參數(shù)按定可參考簡單控制系統(tǒng)處理。但當兩個控制通道特性不相同時，應(yīng)照顧正常情況下的對象特性，按正常工況整定控制器的參數(shù)，另一閥只要在工藝允許的范圍內(nèi)工作即可。心得體會在做本次課程設(shè)計的過程中，我感觸最深的當屬查閱大量的設(shè)計資料了。為了讓自己的設(shè)計更加完善，查閱這方面的設(shè)計資料是十分必要的，同時也是必不可少的。我們是在做單片機課程設(shè)計，但我們不是藝術(shù)家，他們可以拋開實際盡情在幻想的世界里翱翔，而我們一切都要有據(jù)可依，有理可尋，不切實際的構(gòu)想永遠只能是構(gòu)想，永遠無法升級為設(shè)計。其次，在這次課程設(shè)計中，我們運用到了以前所學的專業(yè)課知識，雖然過去從未獨立應(yīng)用過它們，但在學習的過程中帶著問題去學我發(fā)現(xiàn)效率很高，這是我做這次課程設(shè)計的又一收獲。后，要做好一個課程設(shè)計，就必須做到：在設(shè)計程序之前，對所用單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有一個系統(tǒng)的了解，知道該單片機內(nèi)有哪些資源；要有一個清晰的思路和一個完整的的軟件流程圖；在設(shè)計程序時，不能妄想一次就將整個程序設(shè)計好，反復(fù)修改、不斷改進是程序設(shè)計的必經(jīng)之路；要養(yǎng)成注釋程序的好習慣，一個程序的完美與否不僅僅是實現(xiàn)功能，而應(yīng)該讓人一看就能明白你的思路，這樣也為資料的保存和交流提供了方便；在設(shè)計課程過程中遇到問題是很正常德，但我們應(yīng)該將每次遇到的問題記錄下來，并分析清楚，以免下次再碰到同樣的問題的課程設(shè)計結(jié)束了，但是從中學到的知識會讓我受益終身。發(fā)現(xiàn)、提出、分析、解決問題和實踐能力的提高都會受益于我在以后的學習、工作和生活中。設(shè)計過程，好比是我們?nèi)祟惓砷L的歷程，常有一些不如意，但畢竟這是第一次做，難免會遇到各種各樣的問題。在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。我們通過查閱大量有關(guān)資料，并在小組中互相討論，交流經(jīng)驗和自學，若遇到實在搞不明白的問題就會及時請教老師，使自己學到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。通過這次課程設(shè)計我也發(fā)現(xiàn)了自身存在的不足之處，雖然感覺理論上已經(jīng)掌握，但在運用到實踐的過程中仍有意想不到的困惑，經(jīng)過一番努力才得以解決。這也激發(fā)了我今后努力學習的興趣，我想這將對我以后的學習產(chǎn)生積極的影響。通過這次設(shè)計，我懂得了學習的重要性，了解到理論知識與實踐相結(jié)合的重要意義，學會了堅持、耐心和努力，這將為自己今后的學習和工作做出了最好的榜樣。雖然自己對于這門課懂的并不多，很多基礎(chǔ)的東西都還沒有很好的掌握，覺得很難，也沒有很有效的辦法通過自身去理解，但是靠著這一個多禮拜的“學習”，在小組同學的幫助和講解下，漸漸對