加热炉燃烧控制系统设计与仿真毕业设计

加热炉燃烧控制系统设计与仿南通纺织职业技术学院毕业设计(论文)YGW-9300型有机热载体加热炉控制系统南通纺织技术学院毕业设计说明书（毕业论文）加热炉燃烧控制系统设计与步进式加热炉不仅是轧线上最重要的设备之一，而且也是耗能大户。钢坯加热的技术直接影响带钢产品的质量、能源消耗和轧机寿命。因此步进式加热炉优化设定控制技术的推广对钢铁企业意义重大。步进式加热炉的生产目的是满足轧制要求的钢坯温度分布，并实现钢坯表面氧化烧损最少和能耗最小。由于步进式加热炉具有非线性、不确定性等特点，其动态特性很难用数学模型加以描述，因此采用经典的控制方法难以收到理想的控制效果，只能依靠操作人员凭经验控制设定值，当工况发生变化时，往往使工艺指标（如空燃比）实际论和仿真比较说明使用双交叉限幅控制系统是一种比较好的燃烧控制方法。南通纺织技术学院毕业设计说明书（毕业论文） .ABSTRACT 4 5 8第三章燃烧控制系统设计及仿真 9 9 南通纺织技术学院毕业设计说明书（毕业论文） 南通纺织技术学院毕业设计说明书（毕业论文）每年消耗大量的原煤。由于热工检测手段落后，自动控制系统不够完善及运行管理不良等原因,导致热效率比设计值低10%~20%。并由于调节量过大的波动引起执行机构过度磨损，燃烧不稳定，热力设备与管道的热应力破坏，工艺次品率升高，锅炉冒黑烟，产生大量氮氧化物等造成环境污染。许多厂家和单位求相当的技术，因此常将其切换至手控运行方式。不仅工人劳动强度使效率降低，污染加剧。采用自适应控制可以使自控系统投入率提高，减少运自动燃烧控制系统的基本任务是在满足生产工艺的温度要求前提下，实现境，又使燃烧效率下降。一般情况下，加热炉燃烧控制都采用基本串级比值控制方案，或是其变化形式。但由于空气管道时间常数比燃料回路大，当负荷突然发生变化时，这种控制方案不能保证u在最佳燃烧区。多人进行了深人研究，先后产生了几种交叉制约控制方案，使燃烧控制系统日趋完善[1]。步进式加热炉的工业过程：由连铸出坯辊道送来的板坯在装料辊道上自动南通纺织技术学院毕业设计说明书（毕业论文）炉子为双排料，装料端设置两台装料推钢机，板坯由装料辊道运至装料机口定位后，装料推钢机将板坯从装料辊道上推到炉子固定梁上，当需要入炉时后退，完成一个步进行程，而板坯向前移运了一个步距。如此周而复始，板坯出料端。在出料端，激光检测器检测到板坯边缘并在步进梁完成一个水平行程压过大，会使大量冷空气漏进炉内，从而使热量损失增加[7]。1100~1200℃,炉膛负压范围是0~-30Pa[3]。燃烧自动调节系统包括热负荷、送风、引风三个调节回路。其中，燃料量和送风量的比例是影响燃烧经济性的主要因素。为了防止不完全燃烧，保证动），始终有一定富裕量，但不能排除风量过大可能造成的热损失。为此可采用双交高值选择器及必要的运算组件，以实现加负荷时先加风后加燃料，减负荷时先南通纺织技术学院毕业设计说明书（毕业论文）双交叉限幅经历了燃料先行的比值或空气先行的比值调节系统、串级串联燃烧控制系统、串级并联燃烧控制系统、串级并联单交叉限幅燃烧控制系统四个发展阶段。它是以炉温调节回路为主环，燃料流量和空气流量调节为副环，构成串级并联双交叉限幅控制系统[13]。双交叉限幅控制系统在负荷变化时，系统各参数变化，根据实测空气流量对燃料流量进行上、下限幅，而且还根据实测燃料流量对空气流量进行上、下限幅。在负荷增加或减小时，燃料流量和空气流量相互限制交替增加或减小，即使在动态情况下，系统也能保持良好的空炉膛负压控制系统采用前馈—反馈控制系统，炉膛负压控制一般可通过控制引风量来实现，但当锅炉负荷变化较大时，单回路控制系统较难控制。因负的较大波动。为此用反映负荷变化的蒸汽压力作为前馈信号，组成前馈—反馈是仿真软件的初级形式。例如，CSS仿真程序仿真的一些基本问题，不能对复杂的系统进行有效的仿真。仿真语言是一种直接用于解决仿真问题的专用高级语言，是仿真软件的高年代至80年代。例如，ACSL,DARE-P,CSSLIV,SLAM和MIMIC就是其比较流行的数字仿真语言。使用者可以通过一些专用语句，把微分方程或系统结构图输入到计算机中，由仿真语言中的“翻译模块”将它们翻译成机械的汇编语言或某种程序设计语言，并自动翻译、装配、执行，从而使得用户更多地摆脱对程序的熟悉和了解。仿真语言比仿真程序功能更全面，使用起来更方面。然而，由于要求用户能按仿真语言的格式去编写仿真源程序，因此对于一般工程南通纺织技术学院毕业设计说明书（毕业论文）技术人员而言，使用起来仍然感到不是很方面[4]。近二十年来，随着计算机技术的飞速发展，控制系统计算机仿真与辅助设计软件也取得了巨大的进步，突出的表现是广泛的可视化操作和软件的高度集的Simulink，这个集成在MATLAB中的动态系统建模及仿真工具，使得MATLAB集可靠的数值运算（尤其是矩阵运算）、图形图像显示和处理、高水平的图形界面设计功能与一身，并提供与其他高级程序设计语言的接口，因此用MATLAB设计的仿真模型具有良好的可移植性。MATLAB是一种解释性程序设计语言，用户既可以在MATLAB环境下输入一个命令，也可以用MATLAB语言编写应用程序，由MATLAB负责执行并理论和现代控制理论的大部分内容，包括根轨迹、极点配置和LQG（线性二次最优）控制器设计等。另外，还提供友好的图形界面环境（GUI大大简化了控制系统的分析和设计过程。为此，在本设计中我选用MATLAB来对本设计进热连轧是钢铁工业的一个重要环节。炼钢连铸的钢坯在钢坯库冷却后，必须经过加热炉按照特定的工艺曲线加热后才能送往热轧线进行轧制，它在炼钢生产和连续性轧钢生产之间起缓冲、平衡作用。步进式加热炉是热连轧厂中钢坯加热用的设备，它将冷钢坯加热到轧制要求的目标温度，并使其温度均匀。加热炉的控制系统直接影响到钢坯的产量、质量和成本。为了充分发挥连轧机步进式加热炉属室状炉类型，即炉温是随时间而变的。加热炉要根据钢坯南通纺织技术学院毕业设计说明书（毕业论文）加热炉在保证安全运行及完成加热钢坯任务的同时，还要考虑高效及经济地燃烧。因此当加热炉控制系统的负荷及煤气的质量等因素发生波动时，应当考虑采用何种合理有效的控制手段，能使加热炉内的炉膛温度、炉膛压力、排烟温度等参数稳定在控制范围之内，并且能够使加热炉工作在最佳燃烧区内[5]。炉尾预热段鼻部加热段鼻部均热段由连铸出坯辊道送来的板坯在装料辊道上自动测量板坯长度，合格板坯经炉子为双排料，装料端设置两台装料推钢机，板坯由装料辊道运至装料机口定位后，装料推钢机将板坯从装料辊道上推到炉子固定梁上，当需要入炉时后退，完成一个步进行程，而板坯向前移运了一个步距。如此周而复始，板坯料端。在出料端，激光检测器检测到板坯边缘并在步进梁完成一个水平行程运动后，算出板坯位置，当炉子接到要钢信号后再自动开启出料炉门，用出钢机将加热好的板坯取出后，直接放在出料辊道上，出料辊道为单传辊道。当步进梁需要分段操作时，在两段步进梁的分段区域内设置一组激光检测器，经检测南通纺织技术学院毕业设计说明书（毕业论文）连铸出坯辊道步进梁的运动轨迹是一个矩形运动轨迹，具体入下图所示。步进梁运动由水平运动和升降运动组成：水平运动和升降运动过程中的速度是变化的，其目的在于保证板坯以较低的速度接触固定梁和步进梁开始动作和结束动作的缓和，减少步进机构产生的冲击和震动。步进机构的水平运动是：通过一台平移液压缸驱动平移框架，使其在提升框架的滚轮上作平移运动，此时，提升钢处下降南通纺织技术学院毕业设计说明书（毕业论文）由液压系统比例阀的控制来实现，而步进梁的运动极限位置以及运动速度改变点(位置)分别由升降缸内置线性位移传感器和平移缸内置线性位移传感器来确定。当板坯较长时间停炉时，要求步进梁停在中位与固定梁同一标高或进行踏步，以避免板坯变形弯曲和黑印加重，正常生产时步进梁停在低位[7]。通过前面的介绍，我们可以总结出步进式加热炉相对于推钢式加热炉的优1）轧机计划停轧前，步进式加热炉可以把所要其他设备，炉子出空后其热惰性比装有坯料的炉子小，冷却较快，缩短了检修周期，减轻了劳动强度；轧机事故停扎时，炉内钢坯可以局部或全部从装料侧方向退出炉外，没有因炉内保温造成的氧化损失和燃料消耗。任意顺序安排钢号或钢种，只要在他们之间将间隙增大到若干步距即可。3）钢坯在步进式炉内四面受热，加热断面温差小、加热均匀，能减少脱碳燃烧控制区。炉体四壁由不同材质的耐火保温材料砌筑而成。设备组成如下:南通纺织技术学院毕业设计说明书（毕业论文）现代化的高产量热轧带钢轧机，由于对轧制带钢的厚度尺寸公差，带钢表面质量和板型控制的要求日益严格，因而对板坯加热温度均匀性和热板坯表面的质量要求也不断提高。加热炉是热轧带钢轧机必须配备的热处理设备，随着工业自动化技术的不断发展，现代化的热连轧机应该配置大型化的，高度自动化的步进梁式加热炉，其生产应符合高产、优质低耗、节能、无公害以及生产操作自动化的工艺要求，以提高其产品的质量，增强产品的市场竞争力。我国轧钢工业的加热炉型有推钢式炉和步进式炉两种，但推钢式炉有长度大，板坯背面滑轨擦痕多，难以实现管理自动化。由于推钢式炉有难以克服的坯之间可以留出空隙，板坯和步进梁之间没有摩擦，出炉板坯通过托出装置出炉，完全消除了滑轨擦痕，又有适合加热断面较大的坯料，钢坯加热断面温差工业炉技术飞速发展，且向高产、优质多品化及计算机应用不仅节省人力，更重要的是能把工艺参数严格控制在规定值范应用不仅是工业现代化的标志，而且是生产必需和关键的环节，因此世界各国少氧化烧损0.2%左右，在频繁改变生产计划、坯料钢种和规格的情况下，其节南通纺织技术学院毕业设计说明书（毕业论文）现状与其发展方向进行了全面深入的讨论，提出应用连铸逐步代替初轧，用连续式冷热宽带钢轧机代替劳特式中板轧机和迭轧薄板轧机，用冷轧硅钢片代替热轧硅钢片，用连续式棒材型材轧机代替横列式轧机，用步进式加热炉代替推济发达的省份和各大钢铁集团公司相继引进或改建成了控制系统引进国外的系3）生产自动化水平非常高，原加热炉的控制系统大都是单回路仪表和继电器逻辑控制系统，传动系统也大多是模拟量控制式供电装置，现在的加热炉的管理系统，传动系统都是全数字化的直流或交流供电装置[8]。第三章燃烧控制系统设计及仿真待轧钢坯根据计划被排列在加热炉内的滑轨上，用燃料和空气混合燃烧产生的热量进行加热，钢坯被加热到合适的温度后送给轧机进行轧制。燃料的燃烧需要适当配比的空气，空气量不足会造成燃料燃烧不充分从而浪费能源并污坯的氧化烧损，高效燃烧控制的重点就是空燃比的控制。考虑燃料和空气混合的实际情况，通常空气量要多于燃烧所需的理论值，即理论空气量，而空气过料端至出料端分成预热、加热、均热三个温度段。预热段为缓慢加热区，炉膛温度稍低；加热段为快速加热区，温度在炉内最高均热段主要是消除钢坯表面和芯部的温度差，使整个钢坯的温度适合于轧制要求。对于不同规格种类的钢坯三段温度的控制要求不同。钢坯在炉内随着温度场的变化逐渐被加热到轧制温度。炉膛温度在正常生产情况下与投入到炉内的燃料量是相对应的，在满足对于燃烧控制系统，空气过剩系数u是一个重要参数。因为燃烧控制系统不完全燃烧热损不完全燃烧热损失23Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。Simulink具有适南通纺织技术学院毕业设计说明书（毕业论文）应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink。MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。为了创建动态系统模型，Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。3.2.2仿真模型的建立为了对本设计中的三种燃烧控制系统进行比较，作者在设计中用Simulink对这三种燃烧控制系统调试仿真，使控制效果达到最佳，进最终改进加热炉燃燃料流量和空气流量反应较快，又是单容对象，因此它们都可以看成一阶南通纺织技术学院毕业设计说明书（毕业论文）分和微分环节。微分的作用是克服温度的滞后，积分的目的是消除静态误差和流量是个脉动信号，因此不能在控制器中加入微分作用，否则系统对输入根据执行器的原理可知，如果系统接受一阶阶跃信号，执行器得由一个开由于检测和变送器的输入信号和输出信号可以看成已线性化，因此其传递南通纺织技术学院毕业设计说明书（毕业论文）设定值设定值FaCKFfCFfT燃料FaTTTTC通过温度变送器送到温度控制器，然后其输出作为燃料控制器的设定值。通过设定值和燃料流量变送器输出的信号比较，来控制阀门的开度以改变燃料的流流量控制器的设定值随炉温变化而改变，同燃料控制回路，空气流量也相应改控制质量提高；改善控制过程的动态特性，提高系统的工作效率；对负荷和操南通纺织技术学院毕业设计说明书（毕业论文）南通纺织技术学院毕业设计说明书（毕业论文）从本原理图中可以看出，串级控制系统的副回路是燃料流量控制。在仪表各个环节之间都经过了统一的标度转换。下面对仿真结果图进行说明，在空燃比的仿真图中，纵轴代表的是空燃比，横轴代表的是时间，单位是秒；在温度当降负荷时，即炉温设定值调低。由于温度控制器是反作用，燃料流量给定值和空气流量给定值同时下降，但由于空气对象的时间常数大于燃料对象，使得实际燃料流量给定值降低快于空气流量给定值。则空燃比将有个波峰，空大，燃料流量给定值和空气流量给定值同时上升，同样由于空气对象的时间常数大于燃料对象的时间常数，使燃料流量给定值增加快于空气流量给定值。则空燃比将有个波谷，空气不足。这将引起冒黑烟，污染环境，浪费能量[10]。下面是串级比值控制系统温度降量时的空燃比仿真图：南通纺织技术学院毕业设计说明书（毕业论文）从图中可以看出，当温度降量时空燃比有一个大的波峰，同时可以知道此南通纺织技术学院毕业设计说明书（毕业论文）从图中可以看出，当温度提量时，空燃比有一个大的波谷，同时可以知道空气过剩系数此时已经小于最佳燃烧区的下限值1.02。因此，在本控制系统温南通纺织技术学院毕业设计说明书（毕业论文）炉温炉温TT设定值>K1K2<FaCFaT燃料空气KFfCFfTTC真K1、K2——偏置单元;>、<——高选器和低选器;a、f——空气(air)和燃料(fuel)。输出增大，则高选器选择温度控制器的输出。此时，空气控制器的给定值就是温度控制器的输出，其输出通过空气流量单回路控制系统使空气流量变大。同时，低选器选择空气流量除以空燃比乘以偏置单元K2，其作为燃料流量控制器的给定值，再通过燃料流量单回路控制系统使燃料流量增加。最终，通过空气南通纺织技术学院毕业设计说明书（毕业论文）当降负荷时，即温度设定值变小，同样由于温度控制器是反作用，使温度这时，低选器就选择温度控制器的输出作为燃料流量控制器的给定值，通过燃料流量单回路使燃料流量变小。最后结果就是，空气和燃料流量都变小，温度2）如果空气系统有故障，即空气流量变为零，则燃料流量自动南通纺织技术学院毕业设计说明书（毕业论文）本系统仪表间通讯信号和串级控制系统一样。从图中可以看出，单交叉限南通纺织技术学院毕业设计说明书（毕业论文）由图可以得知，系统加入了单边限幅后，温度降量时空燃比有个大波峰，南通纺织技术学院毕业设计说明书（毕业论文）从图中可以得知，单边限幅控制系统温度提量时的空燃比一直处于最佳燃南通纺织技术学院毕业设计说明书（毕业论文）设定值ecac<><dbd><>KKFaTFfCFfTFaCFaTFfC燃料由图中可以看出，双交叉限幅控制系统是在单交叉限幅控制系统的基础上南通纺织技术学院毕业设计说明书（毕业论文）况表明：温度降负荷时，空气和燃料同时选择下限限幅值，随着温度的下降，双交叉限幅控制系统是在单交叉限幅设置冒黑烟界限限制的基础上增加了空气过剩界限限制的一种控制系统。双交叉限幅可消除单交叉限幅空气过剩和减轻燃料流量系统互相影响引起的振荡。由上述分析可知,当炉内检测点的温度输出对下面直接大幅度设定改成由对象时间常数规定的小幅度的设定,是等待对方流量变化后再进行己方控制的过程,从而使动态响应时间变长,超调量相应地空气过剩系数不低于防止冒黑烟的下限值。这样就确保了燃烧过程中都在最佳燃烧区内进行，达到节能、完全燃烧、防止污染和提高产品质南通纺织技术学院毕业设计说明书（毕业论文）本图是在单边限幅的基础上又增加了两个高低选择器。仪表间的通讯信号如串级控制的一样。可以从图中看出，高选器和低选器是使用选择开关来代替南通纺织技术学院毕业设计说明书（毕业论文）图从图中可以看出，双交叉限幅控制系统在温度降量时，空气过剩系数一直南通纺织技术学院毕业设计说明书（毕业论文）图从图中可以知道，温度提量和温度降量时一样，空气过剩系数一直在最佳燃烧区。这就是说，不管温度升降，空气过剩系数就在最佳燃烧区，即没有冒南通纺织技术学院毕业设计说明书（毕业论文）南通纺织技术学院毕业设计说明书（毕业论文）本图是三种控制系统阶跃响应曲线仿真图。其中，紫色曲线是串级比值控制系统的仿真曲线，黄色的是单交叉限幅控制系统的仿真曲线，浅绿色的是双南通纺织技术学院毕业设计说明书（毕业论文）从图中可以看出，串级比值控制系统响应速度最快，但其超调量最大；单交叉限幅控制系统响应速度次之，而其超调量较小；双交叉限幅控制系统的反我们知道，无论单交叉限幅控制系统还是双交叉限幅控制系统，它们都以是牺牲系统跟踪负荷的速度来换取燃料和空气流量之间的相互制约，以达到限就是单交叉和双交叉限幅控制系统以牺牲响应速度来防止冒黑烟和氧化钢坯。由于双交叉限幅控制系统的偏置单元较多，所以本设计就对双交叉的偏置1）在动态过程中可以起到限幅作用，当升负荷时，K4作为防止冒黑烟的界限设定，K1作为空气过剩的界限设定。的波动而引起燃料流量的波动；K1和K2可以防止空气流动。这相当于设置了一个死区，可以防止干扰和改善系统的响应特性[13]。偏置单元取值小时，可以有效节能，但会降低系统的响应速度；反之，可南通纺织技术学院毕业设计说明书（毕业论文）K1=1.07,K2=0.96,K3=0.93,K4=1.04。炉膛负压控制系统是一个前馈-反馈控制系统，炉膛负压控制一般可以通过控制引风量来实现，但当锅炉负荷变化较大时，单回路控制系统较难控制。因负荷变化后，燃料及送风量均将变化，但引风量的变化落后于送风量，从而造成炉膛负压的较大波动。为此用反映负荷变化的蒸汽压力作为前馈信号，组成前馈-反馈控制系统。通常炉膛负压控制在-20Pa[14]。历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出以及企业监控网络等功能。使用MCGS，用户无须具备计算机编程的知识，就可以在短时间内轻而易举地完成一个运行稳定，功能成熟，维护量小并且具备电力系统、水处理、环境监测、机械制造、交通运输、能源原材料、农业自动化、航空航天等领域，经过各种现场的长期实际运行，系统稳定可靠。MCGS软件系统包括组态环境和运行环境两个部分。组态环境是生成应用编制工程打印报表等全部组态工作。运行环境是用户应用系统的运行环境，进行各种处理，完成组态设计的目标和功能。也就是，在组态环境中根据使用者南通纺织技术学院毕业设计说明书（毕业论文）MCGS组态软件所建立的工程由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数主控窗口:是工程的主要窗口或主框架。在主控窗口中可以放置一个设备窗口和多个用户窗口，负责调度和管理这些窗口的打开或关闭。主要的组态操作包括：定义工程名称，编制工程菜单，设计封面图形，确定自动启动的窗口，设备窗口:是连接和驱动外部设备的工作环境。在本窗口内配置数据采集与控制输出设备，注册设备驱动程序，定义连接与驱动设备用的数据变量。也就实时数据库:是工程各个部分的数据交换与处理中心。在本窗口内定义不同对象。也就是，要在实时数据库里定义一些变量与所要控制的设备中的变量一个输入点闭合的情况分别显示不同的内容，则就要在运行策略窗口做一个2)通用版组态软件：通用版处于监控系统中层的组态软件，主要完成通用动画显示、趋势曲线和报表输出等日常性监控事务，系统稳定可靠，能方便的代替大量的现场工作人员的劳动和完成对现场的自动监控和报警处理，随时或南通纺织技术学院毕业设计说明书（毕业论文）3)网络版组态软件：网络版处于整个监控系统中最上层的组态软件，主要完成整个系统的信息收集和发布，即把位于其监控之下的所有监控站点的数据通过各种复杂的网络结构，最终集中在网络服务器中，并把所有的数据在服务MCGS的“与设备无关”概念：无论您使用PLC、仪表、还是使用等设备，在进入工程现场前的组态测试时，均采用模拟数据进行，等测试合格后，再进行与设备连接[15]。本设计使用的是通用版MCGS。主要完成以下功能：实时显示各加热段的温度和煤气总管的压力，并对煤气总管压力和温度进行上、下限报警；显示实时曲线、历史曲线和历史报警数据。系统组态如下图所南通纺织技术学院毕业设计说明书（毕业论文）南通纺织技术学院毕业设计说明书（毕业论文）南通纺织技术学院毕业设计说明书（毕业论文）热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热电阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。金属热电阻常用的感温材料种类较多，最常用的是铂丝。工业测量用金属热电阻材料除铂丝外，还有铜、镍、铁、铁—镍、钨、银等。薄膜热电阻是利用电子阴极溅射的方法制造，南通纺织技术学院毕业设计说明书（毕业论文）可实现工业化大批量生产。其中骨架用陶瓷，引线采用铂钯合金。热电阻的测温原理是基于导体或半导体的电阻值随着温度的变化而变化的特性。其优点很多，也可以远传电信号，灵敏度高，稳定性强，互换性以及准确性都比较好，但是需要电源激励，不能够瞬时测量温度的变化。工业用热电阻一般采用Pt100，Pt10，Cu50，Cu100，铂热电阻的测温的范围一般为零下200~800摄氏度，铜热电阻为零下40~140摄氏度[16]。电阻测温的范围较窄，在本设计中不采用热电阻。2)热电偶测温热电偶是一种感温元件，是一次仪表，它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表（二次仪表）转换成被测介质的温度。热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路，当两端存在温度梯度时,回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在电动势-热电动势，这就是所谓的塞贝克效应。两种不同成份的均质导体为热电极，温度较高的一端为工作端，温度较低的一端为自由端，自由端通常处于某个恒定的温度下。根据热电动势与温度的函数关系,制成热电偶分度表；分度表是自由端温度在0℃时的条件下得到的，不同的热电偶具有不同的分度在热电偶回路中接入第三种金属材料时，只要该材料两个接点的温度相同，热电偶所产生的热电势将保持不变，即不受第三种金属接入回路中的影响。因此，在热电偶测温，可接入测量仪表，测得热电动势后，即可知道被测介质的温度。好，测温温区宽，使用寿命长等优点。它的物理，化学性能良好，热电势稳定热电偶系列中具有准确度最高，稳定性最好，测温温区宽，使用寿命长，测温南通纺织技术学院毕业设计说明书（毕业论文）上限高等优点。适用于氧化性和惰性气氛中，也可短期用于真空中，但不适用于还原性气氛或含有金属或非金属蒸气气氛中。镍铬-镍硅热电偶（K型）其使稳定性和均匀性较好，抗氧化性能强，价格便宜等优点，能用于氧化性惰性气有线性度好，热电动势较大，灵敏度较高，稳定性和均匀性较好，抗氧化性能强，价格便宜，不受短程有序化影响等优点。镍铬-铜镍热电偶（E型）该热电偶之最，宜制成热电堆，测量微小的温度变化。对于高湿度气氛的腐蚀不甚灵敏，宜用于湿度较高的环境。铁-铜镍热电偶（J型）通常使用的温度范围为型热电偶具有线性度好，热电动势较大，灵敏度较高，稳定性和均匀性较好，为使热电偶使用寿命长，不可以把热电偶的电极直接和被测介质接触，可本设计中，空气和煤气的流量测量使用的是孔板流量计。孔板流量计可以通过测量压差来衡量流体流量的大小。其具体工作原理是：充满管道的流体，从而使流速增加，静压力低，于是在节流件前后便产生了压力降，即压差，介质流动的流量越大，在节流件前后产生的压差就越大，通过测量压差最终计算南通纺织技术学院毕业设计说明书（毕业论文）为了解决流量指示的非线性问题，需要在检测系统中增加一个非线性补偿由开方器输出到显示仪表。增加一个开方器后，标尺长度与流量即成为线l=Kqm[18](5-4)变送器就是将物理测量信号或普通电信号转换为标准电信号输出或能够以通讯协议方式输出的设备。一般分为：温度/湿度变送器，压力变送器，差压变送器，液位变送器，电流变送器，电量变送器，流量变送器，重量变送器等。南通纺织技术学院毕业设计说明书（毕业论文）测量部分用以检测被测变量x，并将其转换成能被放大器接受的输入信号Zi。Zi与调零信号Z0的代数和同反馈信号Zf进行比较，其差值ε送入放大器进行温度变送器与各种热电偶或热电阻配合使用，将温度信号转换成同一标准信号，作为指示、记录仪和控制器等的输入信号，以实现对温度参数的显示、温度变送器有两线制和四线制之分，各类变送器又有三个品种，即直流毫伏变送器、热电偶温度变送器和热电偶温度变送器。其中第一种可以和热电偶和热电阻配合使用。由于煤气易爆，而两线制的温度变送器一般用在防爆要求热电偶温度变送器一般由基准源、冷端补偿、放大单元、线性化处理、V/I热电势经冷端补偿放大后，再由线性电路消除热电势与温度的非线性误差，最控温失效造成事故，变送器中还设有断电保护电路。当热电偶断丝或接触不良表的距离都很远，为了节省热电偶材料，降低成本，使用热电偶测温一定要有冷端温度补偿。必须指出，热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极，使热电偶南通纺织技术学院毕业设计说明书（毕业论文）的冷端移动到控制室的仪表端子上，它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响，不起补偿作用[20]。因此，还需采时对测温的影响。在本设计中四线制温度变送器中要用两个铜电阻，并且这两热电偶温度变送器的线性化，就是通过在反馈回路中增加一个和热电偶非差压变送器是将液体、气体或蒸汽的压力、流量、液位等工艺变量转换成统一的标准信号，作为指示记录仪、控制器或计算机装置的输入信号，以实现传感器是一个完全封闭的组件，过程压力、差压通过隔离膜片和灌充液硅油传到传感膜片引起位移．传感膜片和两电容极板之间的电容差由电子部件转换成此电容变化量由电容-电流转换电路转换成直流电流信号，的代数和同反馈信号进行比较，其差值送入放大电路，经放大得到整机的输出南通纺织技术学院毕业设计说明书（毕业论文）执行器按其能源可分为气动、电动和液动三大类。液动的很少用，而本设气动执行机构接受电/气转换器（或电/气阀门定位器）输出的气压信号，阀门定位器是与气动控制阀配套使用的，是气动控制阀的主要附件。它接受控制器的输出信号，然后成比例的输出信号至执行机构，当阀杆移动后，其位移量又通过机械装置负反馈到阀门定位器，因此定位器和执行机构构成了一个闭环系统。阀门定位器能增加执行机构的输出功率，减少控制信号的传递滞后，克服阀杆的摩擦力和消除不平衡力的影响，加快阀杆的移动速度，提高信以变化的节流元件。由于阀芯在阀体内移动，改变了阀芯与阀座之间的流通面积，即改变了阀的阻力系数，被控介质的流量相应地改变，从而达到控制工艺蝶阀（又名碟阀）的挡板以转轴的旋转来控制流体的流量。它由阀体、挡板、挡板轴和轴封等部件组成。其结构简单、体积小、重量轻、成本低、流通能力大，特别适用于低压差、大口径、大流量气体和带有悬浮物流体的场合。蝶阀的开度与流量之间的关系，基本上呈线性比例变化。因此本设计选用气动蝶阀。气动碟阀是用随阀杆转动的圆形蝶板做启闭性,以实现启用动作的气动阀门主要做截断阀使用,亦可设计成具有调节或段阀兼调节的功能，目前碟阀在低压大中口径管道上的使用越来越多。碟阀的主要优点，结构简单，体积小重量轻，造价低，气动碟阀该特点尤其显著，安装在高空暗道，经过二位五通电磁阀控制操作方便，也可南通纺织技术学院毕业设计说明书（毕业论文）调节流量介质。流体阻力较小，中大口径的气动碟阀全开时有效流通面积较大，启闭迅速省力，蝶板旋转90角度即可完成启闭，由于转轴两侧碟板手介质作用力接近相等，而产生的转矩方向相反，因而启闭力矩较小，低压下可实现良好的密封，碟阀