河北建筑工程学院
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摘要
从上世纪80年代至90年代中期，PLC得到了快速的发展，在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。
本文介绍了以换热站为被控对象，以PLC为控制器进行编程，实现换热站温度的自动控制。
换热站的应用领域相当广泛，在相当多的领域里，换热站的性能优劣决定了经济效益的高低。
本文分别就换热站的控制系统工作原理，温度变送器的选型、PLC配置等几方面进行阐述。通过改造换热站的控制系统具有响应快、稳定性好、可靠性高,控制精度好等特点，对工业控制有现实意义。
关键词：换热站的控制系统温度控制PLC
ABSTRACT
From the last century to 90 in the mid 80's, PLC has been rapid development in this period, PLC capability in dealing with analog and digital computing power, man-machine interface capabilities and network capabilities are greatly improved, PLC gradually entering the field of process control, replaced in some applications in the field of process control dominant DCS.PLC has the versatility, ease of use, wide adaptation, high reliability and strong anti-interference, simple to program and so on.PLC control, especially in the industrial automation sequence control the position, in the foreseeable future, is no substitute.
This paper introduces the boiler as the charged object to the boiler water temperature of the main accused of the export parameters to furnace temperature as deputy accused of parameters to control the heating resistance wire voltage parameters to PLC, controller, constitutes a series of boiler temperaturelevel control system; using PID algorithm, the use of PLC ladder programming language, programming, boiler temperature control.
Electric boilers a wide range of applications, in a considerable number of field, the electric boiler performance advantages and disadvantages of the decision The quality of the product.Electric boiler control systems currently used mostly for computer control microprocessor core technology, both to improve the automation equipment have improved the control precision equipment.
This paper on the heating boiler control system works, selection of temperature transmitter, PLC configurations, the configuration software design aspects were described.Through the transformation of electric boiler control system has fast response, good stability, high reliability, control accuracy and good features, practical significance for industrial control.
Key words: heat transfer station control system temperature control PLC PID
目录
摘要 (2)
ABSTRACT (Ⅲ)
引言 (1)
第一章换热站控制方案 (2)
1.1换热站的简介 (2)
1.2换热站的构成 (2)
1.3系统总体方案设计思路 (2)
1.4生产流程 (4)
1.41软化 (4)
1.42补水 (4)
1.43升温 (5)
1.44升压 (5)
1.45配送 (5)
1.5 热工一次设备 (5)
1.51电气一次设备 (6)
1.52热工报警 (6)
1.53热工保护（启停） (6)
1.54电气测点 (6)
1.55电气启停操作 (6)
第二章换热站的结构及工作原理 (7)
2.1换热站组成 (7)
2.11换热器 (7)
2.12循环水泵 (9)
2.13阀门 (9)
2.14温度计、压力表 (9)
2．2换热站结构图及工作原理 (10)
第三章换热站的控制调节 (11)
3.1换热站与热用户的连接方式 (11)
3.11所谓直接连接方式 (11)
3.12所谓间接连接方式 (11)
3.2换热站运行的调节控制方式 (12)
3.21温度的调节控制 (12)
3.22循环水流量的调节控制 (13)
3.3补水泵定压方式的改进 (13)
3.4供暖系统的常见定压方式： (13)
第四章换热站的控制设计 (15)
4.1换热站监控系统设计 (15)
4.11换热站监控系统的组成 (15)
4.2检测功能 (16)
4.3控制功能 (17)
4.41PLC的硬件配置 (19)
4.43PLC的主要控制作用： (20)
第五章变频器 (21)
5.1可编程控制器基础 (21)
5.11可编程控制器的产生和应用 (21)
5.12可编程控制器的组成和工作原理 (21)
5.13可编程控制器的分类及特点 (23)
5.2关于变频器． (24)
5.21变频器的概念 (24)
5.22变频器的特点 (24)
5.23.变频器选型的其他因素 (25)
5.23.选用西门子变频器的方法如下 (26)
第六章换热站的设备选型 (29)
6.11 控制电源故障 (29)
6.12 启动故障 (29)
6.13 失速故障 (29)
6.14 温度故障 (29)
6.15 线路故障 (30)
6.2启动后出现故障 (30)
6.21 故障现象 (30)
6.22 故障分析 (30)
6.3斗轮在正常运行中出现停顿或者停转 (31)
6.31 故障现象 (31)
6.32 故障分析 (31)
6.4总结 (31)
6.4低压配电器的选择 (31)
6.41电流互感器 (31)
6.42接触器 (32)
6.43热继电器 (32)
6.45变频器的选用 (33)
6.46换热站的控制 (33)
参考文献 (1)
引言
供热系统是通过热媒向具有多种热负荷形式需要的用户提供热能的系统。目前换热站集中供暖系统的概算热指示一般都偏大。随着全球气候变暖，设计时对室外设计计算温度的，导致热指标偏大。而且大多数换热站供暖不跟随热负荷变化的自动化控制设备，具有盲目性，管理比较落后。
这些方面均可能造成供暖期间能源的浪费。因此，对供热系统需要设置相应的控制系统，使供热系统在整个实际运行期间能按照室外气象条件的变化，实时调节供热系统的热负荷，确保供热系统输出的热负荷与用户需要的热负荷匹配，使室温达标，提高供热质量及管理质量，以实现供热系统的经济运行、节能降耗。
国内外研究现状
自70年代以来，由于工业过程控制的需要，特别是微电子技术和计算机技术的迅猛发展以及自动控制理论和设计方法发展的推动下，国内外温度控制系统的发展迅速，并在智能化，自适应、参数整定等方面取得成果，在这方面，以日本、美国、德国、瑞典等国技术领先，都生产出了一批商品化的、性能优异的温度控制器及仪器仪表，并在各行各业广泛应用。它们主要有以下特点：
1）适应于大惯性、大滞后等复杂的温度控制体统的控制。
2）能适应于受控系统数学模型难以建立的温度控制系统的控制。
3）能适用于受控系统过程复杂、参数时变的温度控制系统的控制。
4）这些温度控制系统普遍采用自适应控制、自校正控制、模糊控制、人工智能等理论及计算机技术，运用先进的算法，适应范围广泛。
5）温度控制器普遍具有参数整定功能。借助于计算机软件技术，温度控制器具有对控制参数及特性进行自整定的功能。有的还具有自学习功能。
6）温度控制系统既有控制精度高、抗干扰能力强、鲁棒性好的特点。目前，国外温度控制系统及仪表正朝着高精度、智能化、小型化等方向发展。
随温度控制系统在国内各行各业的应用虽然应用很广泛，但从国内生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同日本、美国、德国等先进国家相比仍然有着较大的差距。目前，我国在这方面总体水平处于20世纪80年代中后期的水平，成熟产品主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主，它只能适用于一般的温度系统的控制，难以控制滞后、复杂、时变温度系统控制。能适应于较高的控制场合的智能化、自适应控制仪表，国内还不十分成熟。
随着科学技术的不断发展，人们对温度控制系统的要求越来越高，因此，高精度、智能化、人性化的温度控制系统是国内外必然发展的趋势。
第一章换热站控制方案
1.1换热站的简介
换热站和热水管网是连接热源和热用户的重要环节，在整个供暖系统中具有举足轻重的作用。
换热站是指连接于一次网与二次网并装有与用户连接的相关设备，仪表和控制设备的机房。它用于调整和保持热媒参数（压力，温度和流量），是供热，用热达到安全经济运行，是热量交换，热量分配一集系统监控，调节的枢纽。
换热站一般由汽水换热器组成的换热系统，循环水泵组成的循环系统，补水泵组成的补水系统来构成。在控制过程中，需要采集大量的物理量，如压力，温度，流量等模拟量参数。需要通过PLC对这些参数进行实时采集和处理。换热站的自动控制，即实现整个进气和供水过程的全自动控制。
1.2换热站的构成
通常换热站内部设备可分为两大部分，即采暖系统和民用生活热水系统，目前我国换热站大部分没有民用热水设施。今后随着人民生活水平的提高在换热站内应增加生活热水系统来提高集中供暖的效益。换热站的主要设备有：水——水（汽——水）换热器，过滤器，补水箱，补水泵，循环水泵，调节阀，热媒参数调节和检测仪表，防止用户热水供应装置生锈和结垢的设备等。换热站内还安装有热量表及调节供热量的自动调节装置。
1.3系统总体方案设计思路
集中供热系统的控制是一个多层次的复杂控制系统。集中供热换热站集散控制系统融换热站的自动控制系统、各个换热站与中央调度室之间的通讯系统、中央调度室的监控管理系统于一身。
换热站控制柜和检测控制系统构成，控制柜完成循环水泵系统和补水系统的控制功能，具有手动和自动运行模式，也有工频和变频运行模式。换热站的运行程序独立存在于其控制系统PLC内，能够脱离上位机监控管理软件而独立运行，其运行可以通过中央控制室上位机监控管理系统来观察并实施调整。各个换热站独立工作的同时，利用通讯
系统将运行状态数据传给监控管理系统供参考，同时接受监控管理软件进行的运行参数调整。中央控制室管理系统安装在中央调度室的工控机上，通过以太网和下位机的换热站通讯模块相连，完成换热站运行与管理系统数据之间的数据交换，既可以监控各换热
站的运行情况，也调整可以换热站的运行状态。系统结构示意图1-1
1）系统可以自动进行故障诊断，并在监控画面上显示各工况参数并控制设备运行状态。2）根据本地的气候条件以及供热对象的特性，给出一条室外温度与二次供水温度之间的对应曲线。控制器可以通过这条曲线根据室外温度传感器测量的室外温度对一次供汽量进行控制，以达到对二次供水温度进行控制，以达到节省能源，提高供热质量的目的。3）在系统中增加晚间节能的设置，根据需要设置晚间供热温度。自控系统通过加入时间日程表的控制，实现一天当中不同时刻对应不同的温度。
4)PLC通过压力传感器和变频器来实现对二次供水压力的控制，当一台补水泵无法通过变频补水达到所要求的压力时，控制器可使另一台备用泵以工频的方式进行补水。最终实现更加智能化得恒定补水控制。
5)当前可编程控制器是专业为工业环境下应用而设计的工业控制计算机，已成为电气控制系统中应用最为广泛的核心位置，他不仅能实现法杖的逻辑控制，还能完成各种顺序或定时的闭环控制功能，并且抗干扰能力强、可靠性高稳定性好、体积小，能在恶劣环境下长时间不间断运行。
6)在换热站的控制系统中还附加了安防系统的功能，在监测环境温度湿度的同时，还可检测门窗、电源、电压、电流、地面水分、设备温度等安防信息，出现意外时，系统自动远程报警，达到无人值守基站的防护标准。
7)换热站控制系统的调节系统采用PID调节控制，确保了进气和供水温度、压力准确稳定，使换热站温度达到用户的要求，并对其故障实现实时报警和连锁启停切换控制。
1.4生产流程
换热站生产热水过程中含有以下5个生产流程：软化，补水，升温，升压，配送。
1.41 软化
软化过程，我们采用全自动软化水设备。软化水的原因如下：
1) 软化水的检验指标单一，检验方式简便，对水处理效果可随时、即时检测，心中有数；而锅内加药法的水处理效果不便检验，实践中往往通过锅炉运行一段时间后，打开人孔、手孔目测防垢效果，造成检验手段的滞后性。
2) 软化水处理以去除水中的钙、镁为目的，对不同性质的水的处理方法基本相同；而从严格意义上讲，不同的加药法，其防垢机理不同，对不同水质，药剂配方应做相应调整，而实践中经常遇到同一配方应用于多种水质的情况，从而导致很多效果不佳的案例出现。
3) 对于换热站而言，如果不使用软化水，某些情况下会产生严重后果。在实践中，我们发现大量热水存在高温区局部汽化问题，在汽化严重的水管部分，甚至水垢过多形成局部堵死，造成爆管。
4）全自动软化水设备的出现，降低了对软水设备操作人员的要求，使许多没有专职水处理化验人员的单位仍能很好的使用软化水作为换热站补给水，特别是TMF系玩软化水设备的成功应用大大降低了全自动软水设备的生产成本，使锅炉配套全自动软水设备时的一次性投资，明显减少。真正使软化水处理技术与其它水处理方式相比具有了极为明显的优势。
1.42 补水
1）补水系统设计
热水采暖系统在运行中失水是不可避免的，如不能及时补水，系统压力就会下降，不能保证供暖系统的正常运行。热水供热系统的定压装置由补给水箱、补给水泵、变频控制柜和远传压力表组成。
当系统正常运转时，根据定压点处远传压力表压力的变化，通过变频调速控制柜自动调节水泵的转速，使补给水泵连续补给的水量与整个系统购需求水量相适应，从而保证定压点处的压力恒定不变。其中补给水箱采用全自动控制，保证补给水箱有充足的水量
2）补水泵的择与配置
补给水泵的流量应根据供热系统补给水量和事故补给水量等因素确定。实际上供热系统仅在事故工况下需要最大补水量，为满足最不利工况要求，设计工况必须取事故工
况；因此补水量一般应取供热系统中循环水量的2％～4%，水泵的扬程不应小于补水点压力加0.03～0.05MPa。
实际工程中宜选用两台型号相同的补水泵进行补水，一用一备。一般情况下，由一台补水泵提供正常补水量，事故工况及系统要求补水量较大时，由两台水泵并联工作。当供热系统短期可由自来水或利用自来水软化后余压进行补水时，可只设一台补水泵。这种方式由于利用了自来水的余压，因此可以节约电能。
3）换热站补水定压方式
热水采暖系统的定压方式多种多样，但由于高位膨胀水箱的使用范围受到限制，而定压罐又价格昂贵，操作复杂，因此工程中大多采用补水泵直接定压。根据定压点处远传压力表压力的变化，通过变频调速控制柜自动调节水泵的转速，使补给水泵连续补给的水量与整个系统购需求水量相适应，从而保证定压点处的压力恒定不变。
其中补给水箱采用全自动控制，保证补给水箱有充足的水补给水泵变频调速恒压变量补水定压方式，是近几年发展的新兴的定压方式，它不但可以使整个供暖系统恒压运行，还可以节约30％左右的运行电能。
热水供热系统的定压装置由补给水箱、补给水泵、变频控制柜和远传压力表组成。当系统正常运转时，根据定压点处远传压力表压力的变化，通过变频调速控制柜自动调节水泵的转速，使补给水泵连续补给的水量与整个系统购需求水量相适应，从而保证定压点处的压力恒定不变。其中补给水箱采用全自动控制，保证补给水箱有充足的水量。
1.43升温
换热站在运行中由于水的循环流动，不断地将受热面吸收的热量全部带走，不仅使水升温，而且使受热面得到良好的冷却，从而保证了受热面在高温条件下安全的工作。回水被送入换热站后通过受热面吸收了热量，未达到饱和温度便被输入到热网中。
1.44升压
回水经补水泵定压补水后，进入循环泵进行升压。以完成循环水对压力的需求。
1.45 配送
换热站出来的热水经分集水器按要求进行配送。
1.5 热工一次设备
完成生产流程所涉及到的热工一次设备共有6个，即：软化设备，水箱，补水泵，循环泵，换热器，分集水器。
1.51电气一次设备
1）涉及到的电气一次设备共2个即：补水泵电机，循环泵电机。
2）程控：顺序启动和顺序停止。自控控制中要求，电气一次设备中启动顺序正确。
3）热工测点：水箱水位AIW0、补水压力AIW2、循环水流量AIW4、供水温度AIW6、供水压力AIW8、回水温度AIW10、回水压力AIW12、供水温度AIW14、供水压AIW16回水温度AIW18、回水压力AIW20、温AIW22、支路1回水温度AIW24、支路2回水温度AIW26、3回水温度AIW28、电动阀开度AIW30
4）通过生产流程的分析，要完成自动控制需要有以下测点：热工调节
需要对以下5项进行控制：水箱水位AQW0、补水压力AQW2、供水温度AQW4，共3点。
1.52热工报警
自动控制过程中很有可能出现危险状况，此时要求自动控制系统发出报警，以解决状况。共有16点报警，即：水位高、水位低、补水压力高、补水压力低、供水温度高、供水温度低、回水温度高、回水温度低、1回水温度高、支路2回水温度高、支路3回水温度高、支路1回水温度低、支路2回水温度低、支路3回水温度低、补水泵变频器故障、循环泵变频器故障。
1.53热工保护（启停）
当热工报警启动后，操作人员并未解决，情况继续恶化为避免出现事故，自动控制系统必须有热工保护，当出现补水压力高、循环水断水、供水温度高3种状况后必须对应出现停补水泵、停循环水泵。
1.54电气测点
控制过程中要完成对电气一次设备的监控，需要知道各个电气设备的运行状况即补水泵变频器频率AIW34、循环泵变频器频率AIW36、补水泵变频器运行指示I0.0、循环泵变频器运行指示I0.1。
1.55电气启停操作
要能完成对各个电气设备的启停操作：补水泵变频器启动Q0.0循环泵变频器启动Q0.1 。
第二章换热站的结构及工作原理
2.1换热站组成
换热站由换热器、循环泵、补水泵、变频器、流量计、水泵、进气阀、减压阀、自动排气阀、止回阀、温度表、压力表等组成，下面就来逐一介绍它们在换热站中所起的作用。
2.11换热器
换热器是换热站结构中一个最为重要的部分，它是连接一次管网和二次管网的中间环节，它的主要功能是将一次管网的蒸汽和循环水混合，加热循环水送至用户。
换热站种类很多，换热器按照传递原理可以分为一下几种形式：
1）直接接触式换热器：利用冷热流体直接接触，彼此混合进行换热的换热器。这类换热器具有传热效率高、单位体积的传热面积大、设备结构简单、价格便宜等优点，缺点是仅适用于工艺上允许两种流体混合的场合。
2）蓄热式换热器：借助于由固体构成的蓄热体与热流体和冷流体交换接触，把热量从热流体传递给冷流体的换热器。这类换热器具有结构紧凑价格便宜、单位体积面积大的优点。适合于汽——汽热交换的场所。
3）间壁式换热器：利用间壁将进行热交换的冷热两种流体隔开，互不接触，热量由热流体通过间壁传递给冷流体的换热器。间壁式换热器是工业生产中应用最为广泛的换热器。
4）中间载热体式换热器：把两个间壁式换热器由在其中循环的载热体连接起来的
换热器。工业中，最为常见的是管壳式换热器、板式换热器以及其他的各种紧凑高效的
新型换热器。
①管壳式换热器：虽然各式各样的换热器使人们选择的范围越来越大，但是由于管壳式换热器具有结构坚固、易于制造生产成本低、弹性大等优点，其在化工生产中仍占
据主要地位，在高温高压或有腐蚀性介质的作用中更能显示其优势，是目前使用最广泛的换热器。管壳式换热器由一些直径较小的圆管加上管板组成管束，外套一个外壳而构成。管壳式换热器又分为可以做如下划分：固定管板式换热器。固定管板式换热器集中了管壳式换热器的优点，因此应用相当广泛。主要适用于温差不大或温差较大但壳程压力不高以及壳程结垢不严重的场所。
②浮头式换热器：浮头式换热器适用于管壳壁间温差较大或易于腐蚀和易于结垢的场所。但其缺点是结构复杂笨重，造价比固定板管式高20%左右，材料消耗量大。管式换热器适用于高温高压的情况，对于壳程需要经常清洗的管束，则采用正方形排列。一般情况下按三角排列。填料函式换热器用于腐蚀严重，温差较大的场合，但是壳程压力不能过高，也不能适合于壳程内为易挥发易燃易爆和有毒介质的场合。管壳式换热器也有不足之处，最主要的就是体积太过庞大，占地面积大，对土建造价影响也大。
③板式换热器：板式换热器是将薄金属板压制成具有一定波纹形状的换热板片进行叠装，然后用夹板、螺栓紧固而成的一种新型高效换热器，现在正被越来越多的行业所采用。
④折流杆换热器：在折流板换热器内，壳程流体以轴向流动为主，因此降低了壳侧压降。与折流板换热器相比，折流杆换热器具有更高的壳侧单位压降与总传热系数特性。换热站的工作原理为热源提供的蒸汽在换热器中与循环水相混合，加热循环水并经供水管道输送到用户，再把用过的热水经回水管道通过循环水泵回收到换热器中加热循环使用，利用供，回水温差产生的热量给用户供暖。
由于原换热站几乎无任何调节控制设备，完全凭操作人员经验进行手动调节，这样
调节存在很强的主观性和不确定性，往往会造成大量能源浪费。为此，我们对其进行结构改造，增加用以调节控制的设备，使换热站运行调节更科学合理，在保证热用户的需要前提下，最大限度的节约能源。
改造后结构采用的调节方式是一次侧采用量调节方式，二次侧采用分阶段改变流量的质调节方式，并且采用变频调速技术调节补水泵对系统进行补水定压，本系统的控制部分采用PLC可编程控制器进行计算及控制各传感元件和执行器，实现对换热站的自动调节。
该改造方案主要是结合换热站的实际情况，通过对环境温度，二次供水温度及压力的监测，实现对一次侧的供汽量和二次循环水供水温度，流量的自动调节以适应热用户的实际需求，同时对二次管网系统进行自动补水定压以维持官网的稳定性。
2.12循环水泵
换热站的水利循环以及补水定压都需要水泵，水泵的种类很多，按工作原理分为：1）叶片式水泵：它对流体的压送是靠装有叶片的叶轮的高速旋转完成的。包括离心泵、轴流泵、混流泵的等。
2）容积式水泵：它对液体的压送是靠泵体工作室的容积的改变完成的。如活塞式
往复泵、转子泵等。
3）其他类型：上述的两种泵。如螺旋泵、射流泵、水锤泵、水轮泵以及气升泵等。他们都是利用高速液流的动能来输送液体的。
2.13阀门
换热站中用到进气阀、减压阀、自动排气阀、止回阀等。自动排气阀是用来排出管道中蒸汽冷凝水，进气阀用来调节蒸汽量，减压阀是用来调节减少蒸汽的压力，止回阀是为了防止系统中的水倒流。
2.14温度计、压力表
换热站中采用温度计、压力计来测量进气、出气、供水、出水温度和压力，给其运行调节提供依据。
2.2换热站结构图及工作原理
换热站的工作原理为热源提供的蒸汽在换热器中与循环水相混合，加热循环水并经供水管道输送到用户，再把用过的热水经回水管道通过循环水泵回收到换热器中加热循环使用，利用供，回水温差产生的热量给用户供暖。
由于原换热站几乎无任何调节控制设备，完全凭操作人员经验进行手动调节，这样调节存在很强的主观性和不确定性，往往会造成大量能源浪费。为此，我们对其进行结构改造，增加用以调节控制的设备，使换热站运行调节更科学合理，在保证热用户的需要前提下，最大限度的节约能源。
改造后结构采用的调节方式是一次侧采用量调节方式，二次侧采用分阶段改变流量的质调节方式，并且采用变频调速技术调节补水泵对系统进行补水定压，本系统的控制部分采用PLC可编程控制器进行计算及控制各传感元件和执行器，实现对换热站的自动调节。
该改造方案主要是结合换热站的实际情况，通过对环境温度，二次供水温度及压力的监测，实现对一次侧的供汽量和二次循环水供水温度，流量的自动调节以适应热用户的实际需求，同时对二次管网系统进行自动补水定压以维持官网的稳定性。
毕业设计-换热器设计模版
一、 设计参数 过热蒸汽压力P 1：0.35Mpa ；入口温度T 1：250C ；出口温度T 2：138.89C （查水和水 蒸汽热力性质图表P11）；传热量Q ：375400kJ/h 。 冷却水压力P 2：0.7MPa ；入口温度t 1：70C ；出 口温度t 2（C ）；水流量m 2：45320kg/h 。 水蒸汽走管程，设计温度定为300C ，工作压力 为0.35Mpa （绝压）；冷却水走壳程，设计温度定位100C ，工作压力为0.9Mpa （绝压）。 二、 工艺计算 1.根据给定的工艺条件进行热量衡算 )t t ()()T T (1 2 2 2 2 1 2 1 1 2 1 1 1 p p c m Q h h m c m Q 查水和水蒸汽热力性质图表得 0.3MPa ，140C ，2738.79kJ/kg 250C ，2967.88 kJ/kg 0.4MPa, 150C ，2752.00 kJ/kg 250C ，2964.50 kJ/kg 采用插值法得到：0.35MPa 水蒸汽从138.89C 到 250C 的焓变为：234.6 kJ/kg h kg h h Q m /16006.234/375400)/(1 211 由表得70C 时水的比热2 p c 为4.187C kg J /k （【1】《化
200C 粘度0.136mPa/s ，导热系数 1.076C m W ，比热容4.505C kg kJ /【3】 得：194.45 C 时密度 3 16193.1m kg ，粘度 s 0.14m Pa 1 ，导热系数C m W 0699.11 ；比热容 C kg kJ c p /479.41 588 .00699 .100014 .044791 1 11 p r c P 0.7MPa ，70.99C 时水的物性参数：（【4】《化 工原理》P525页） 70C 密度977.83 m kg ，粘度0.406mPa/s ，导 热系数0.668C m W ，比热容4.187C kg kJ /[4] 80C 密度971.83 m kg ，粘度0.355mPa/s ，导 热系数0.675C m W ，比热容4.195C kg kJ /[4] 得：70.99 C 时密度 3 271.926m kg ，粘度 s 0.383m Pa 2 ，导热系数C m W 671.02 ；比热容 C kg kJ c p /329.42 393 .2667 .0000383 .043292 2 22r p c P 3.初定换热器尺寸 ①已知传热量Q
毕业设计开题报告 论文题目: 抽余液塔底换热器设计 学院化工装备学院 专业：过程装备与控制工程 学生姓名：邓华 指导教师：翟英明(高级工程师) 开题时间：2015年3月16日 一、选题目的 1、通过毕业设计，练习综合运用课程和实践的基本知识，进行融会贯通的独立思考。 2、在规定的时间内完成指定的设计任务，从而得到化工换热器设计的主要程序和方法。 3、培养分析和解决工程实际问题的能力。 4、树立正确的设计思想，培养实事求是，严肃认真，高度负责的工作作风。 5、通过此次设计任务，学会换热器的结构及强度设计计算及制造、检修和维护方法。 二、选题意义 在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器，简称换热器。在换热器中至少要有两种温度不同的流体，一种流体温度高，放热；另一种流体温度低，吸热。换热器是实现传热过程的基本设备。而此设备是比较典型的传热设备。 二十世纪20年代出现板式换热器，并应用于食品工业。30年代初，瑞典首次制成螺旋板换热器。接着英国用钎焊法制造出一种由铜及其合金材料制成的板翅式换热器，用于飞机发动机的散热。30年代末，瑞典又制造出第一台板壳式换热器，用于纸浆工厂。在此期间，为了解决强腐蚀性介质的换热问题，人们对新型材料制成的换热器开始注意。60年代左右，由于空间技术和尖端科学的迅速发展，迫切需要各种高效能紧凑型的换热器，再加上冲压、钎焊和密封等技术的发展，换热器制造工艺得到进一步完善，从而推动了紧凑型板面式换热器的蓬勃发展和广泛应用。此外，自60年代开始，为了适应高温和高压条件下的换热和节能的需要，典型的管壳式换热器也得到了进一步的发展。70年代中期，为了强化传热，在研究和发展热管的基础上又创制出热管式换热器。 化工、石油等行业中广泛使用各种换热器，它们是化工,石油,动力,食品及其它许多工业部门的通用设备，在工业设备价值及作用方面占有十分重要的地位。随着工业的迅速发展，能源消耗量不断增加，能源紧张已成为一个世界性问题。为缓和能源紧张的状况，世界各国竞相采取节能措施，大力发展节能技术，已成为当前工业生产和人民生活中一个重要课题。换热器在节能技术改造中具有很重要的作用，表现在两方面：一方面是在生产工艺流程中使用着大量的换热器，提高这些换热器效率，显然可以减少能源的消耗；另一方面，用换热器来回收工业余热，可以显著地提高设备的热效率。 三、国内现状 目前，我国换热器产业的市场规模大概为700亿人民币，主要集中于石油、化工、冶金、电力、船舶、集中供暖、制冷空调、机械、食品、制药等领域。其中，石油化工领域仍然是换热器产业最大的市场。基于石油、化工、电力、冶金、船舶、机械、食品、制药等行业对换热器稳定的需求增长，我国换热器产业在未来一段时期内将保持稳定增长。2010年至2020年期间，我国换热器产业将保持年均10～15%左右的速度增长。到2015年，我国换热器产
毕业设计论文 水温自动控制系统 钟野 院系：电子信息工程学系 专业：电气自动化技术 班级： 学号： 指导教师： 职称（或学位）： 2011年5 月
目录 1 引言 (2) 2 方案设计 (2) 2.1 总体系统的设计思路 (2) 2.2 部分外围系统的设计思路 (3) 3 硬件电路设计 (3) 3.1 单片机最小系统的设计 (3) 3.2 温度检测电路的设计与论证 (4) 3.3 显示功能电路的设计与论证 (5) 3.4 温度报警提示功能电路的设计与论证 (5) 3.5 外围电路控制设计 (6) 3.6 扩展部分方案设计 (7) 4 软件设计 (7) 4.1 控制主程序设计 (7) 4.2 温度设置程序设计 (8) 4.3 上下限报警程序设计 (8) 5 结论 (9) 结束语 (9) 致谢 (10) 参考文献 (10) 附录............................................................................................................... 错误！未定义书签。
水温自动控制系统 钟野 （XXXX电子信息工程学系指导教师：CXJ） 摘要：本文设计主要是采用A T89C51单片机为控制核心、以温度传感器（DS18B20）为温度采集元件, 外加温度设置电路、温度采集电路、显示电路、报警电路和加热电路来实现对水温的显示同时自动检测及线性化处理,其误差小于±0.5℃。本文重点介绍硬件设计方案的论证和选择，以及各部分功能控制的软件的设计。本次设计的目标在于：由单片机来实现水温的自动检测及自动控制，实现设备的智能化。 关键词：单片机;温度传感器;自动控制 Abstract: This paper is designed AT89C51 microcontroller as control core and temperature sensor DS18B20) for (temperature gathering element, plus the temperature setting circuit, temperature gathering electriccircuit, display circuit, alarm circuit and heating circuit to achieve water temperature display while automatically detecting and linearization, its error is less than 0.5 + ℃. This paper mainly introduces the hardware design argumentation and choice, and some functional control software design. This design goal is: by single-chip microcomputer to realize the automatic detection and automatic temperature control, realize the intellectualized equipment. Keywords: Microcontroller; Temperature sensors; Automatic control
太原邦意无人值守换热站设计方案 一、 引言 集中供热因具有节约能源和改善城市环境等方面的积极作用，而日益成为城市公用事业的一个重要组成部分，是国家大力推广的节能和环保措施。随着我国的城市集中供热规模也不断扩大，科学的管理热力管网具有非常重大的经济和社会效益。 根据用户的具体要求，对于该供热自控系统，既要根据室外温度的变化调节二次侧供水温度，保证终端热用户的室内变化不超出某一范围（18±2℃，最低不低于16℃），这样既保证终端热用户有一个舒适的生活、工作环境，也可以最大限度地节约能源，同时也要实现在换热站的无人值守的情况下中控室可以远程调度每个热力站的参数，保证整个热网的热力平衡，供热系统可以安全可靠地运行。并初步实现热网热量的计量。 二、 系统组成 本系统由换热站的自动控制系统、各个换热站与监控中心之间的通讯系统、监控中心管理系统三个部分构成。（见系统构成示意图） 换热站PLC 控制系统可独立完成本地控制。各个换热站利用通讯系统将现场监测数据、运行状态数据传给监控中心管理系统，同时接受监控管理软件进行的运行参数调整。各个换热站与监控中心采 用GPRS 通讯方式。 监控中心管理系统安装在中央调度室的工控机上，通过GPRS 网络和下位的换热站通讯模块相连，完成换热站运行 与管理系统数据之间的数据交换，既可以监视各换热站的运行情况，也可以调整 工程师站 操作员站其它站点 天线 通讯模块控制系统 输入检测 输出控制 温度输入压 力输入泵状态输入 电动调节阀调节控制 报警输出 补水系统调节控制 循环系统调节控制 其它控制 水箱水位输入1#换热站 热量计 进口温度输入一次流量输入 水泵电参数输入 电动调节阀输入 出口温度输入除污器差压输入 除污器控制 除污器控制 除污器差压输入 出口温度输入电动调节阀输入 水泵电参数输入 一次流量输入 进口温度输入热量计 1#换热站 水箱水位输入其它控制 循环系统调节控制 补水系统调节控制 报警输出 电动调节阀调节控制 泵状态输入 压 力输入温度输入输出控制 输入检测 控制系统 通讯模块天线 系统构成示意图
第1章 浮头式换热器是管壳式换热器系列中的一种，它的特点是两端管板只有一端与外壳固定死，另一端可相对壳体滑移，称为浮头。浮头式换热器由于管束的膨胀不受壳体的约束，因此不会因管束之间的差胀而产生温差热应力，另外浮头式换热器的优点还在于拆卸方便，易清洗，在化工工业中应用非常广泛。本文对浮头式换热器进行了整体的设计，按照设计要求，在结构的选取上，即壳侧两程，管侧四程。首先，通过换热计算确定换热面积与管子的根数初步选定结构,然后按照设计的要求以及一系列国际标准进行结构设计，设计的前半部分是工艺计算部分，主要设根据设计传热系数、压强校核、壳程压降、管程压降的计算；设计的后半部分则是关于结构和强度的设计。主要是根据已经选定的换热器型式进行设备内各零部件（如壳体、折流板、管箱固定管板、分程隔板、拉杆、进出口管、浮头箱、浮头、支座、法兰、补强圈）的设计。 换热器是国民经济和工业生产领域中应用十分广泛的热量交换设备。随着现代新工艺、新技术、新材料的不断开发和能源问题的日趋严重，世界各国已普遍把石油化工深度加工和能源综合利用摆到十分重要的位置。换热器因而面临着新的挑战。换热器的性能对产品质量、能量利用率以及系统运行的经济性和可靠性起着重要的作用，有时甚至是决定性的作用。目前在发达的工业国家热回收率已达96%。换热设备在现代装置中约占设备总重30%左右，其中管壳式换热器仍然占绝对的优势，约70%。其余30%为各类高效紧凑式换热器、新型热管热泵和蓄热器等设备。其中板式、螺旋板式、板翅式以及各类高效传热元件的发展十分迅速。在继续提高设备热效率的同时，促进换热设备的结构紧凑性，产品系列化、标准化和专业化，并朝大型化的方向发展。浮头式换热器是管壳式换热器系列中的一种。换热管束包括换热管、管板、折流板、支持板、拉杆、定距管等。换热管可为普通光管，也可为带翅片的翅片管，翅片管有单金属整体轧制翅片管、双金属轧制翅片管、绕片式翅片管、叠片式翅片管等，材料有碳钢、低合金钢、不锈钢、铜材、铝材、钛材等。壳体一般为圆筒形，也可为方形。管箱有椭圆封头管箱、球形封头管箱和平盖管箱等。随着我国工业化和城镇化进程的加快，以及全球发展中国家经济的增长，国内市场和出口市场对换热器的需求量将会保持增长，客观上为我国换热器产业的快速发展提供了广阔的市场空间。从市场需求来看，在国家大力投资的刺激下，我国国民经济仍将保持较快发展。石油化工、能源电力、环境保护等行业仍然保持稳定增长，大型乙烯项目、大规模的核电站建设、大
北方民族大学学士学位论文论文题目:温度自动控制系统的设计 北方民族大学教务处制
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
换热站控制系统设计 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
吉林化工学院信控学院专业综合设计说明书换热站控制系统设计 学生学号： 学生姓名： 专业班级： 指导教师： 职称： 起止日期： 吉林化工学院 Jilin Institute of Chemical Technology
专业综合设计任务书 一、设计题目 换热站控制系统设计 二、适用专业 测控技术与仪器专业 三、设计目的 1. 了解换热机组工艺流程； 2. 了解温度、压力、液位及流量等工艺参数的信号测量及传输方法； 3. 掌握PLC各种典型信号（二线制、四线制变送器及热电阻、热电偶）接线方法； 4. 掌握PID控制算法及其在PLC中的编程和离线仿真及调试方法； 5. 熟悉自控工程实践设计及应用的一般步骤和实现方法。 四、设计任务及要求 某换热站工艺流程如下图所示，一次网进水由热水锅炉加热，经板式换热器与二次网进行换热后再返回锅炉。二次网循环水由循环泵P201加压后进行换热器，加热后进入管网对居民住户进行循环供热。 控制要求： 1．二次网供水温度PID控制：通过一次网调节阀V101进行供水温度定值控制； 2．二次网供水压力PID控制：通过循环泵调频进行供水压力定值控制； 3．补水箱水位限值控制：水箱水位小于低限时开补水阀，大于高限时关补水阀； 4．二次网回水压力限值控制：回水压力小于低限时启动补水泵，大于高限时停泵； 5．连锁控制（选做）：水箱水位小于低低限时，补水泵禁止运行；二次网回水压力小于低低限时，循环泵禁止运行； 6．流量/热量累计（选做）：增加一次网流量和回水温度仪表，实现流量和热量累计。 五、设计内容 1. 总结IO点表，并进行PLC系统选型； 2. 设计控制系统IO信号接线图纸； 3. 按上述控制要求编写和设计PLC控制程序； 4. 设计上位机操作画面，包括工艺流程画面、操作画面、趋势及报警等画面； 5. 撰写设计说明书。 六、设计时间及进度安排
摘要 本次设计为浮头式换热器，浮头式换热器主要由管箱、管板、壳体、换热管、折流板、拉杆、定距管、钩圈、浮头盖等组成。浮头换热器的一端管板与壳体固定，另一端为浮动管板。因此其优点为热应力较小，便于检查和清洗，缺点为结构较为复杂。在传热计算工艺中，包括传热量、传热系数的确定和换热器径及换热管型号的选择，以及传热系数、阻力降等问题。在强度计算中主要讨论的是筒体、管箱、管板厚度计算以及折流板、法兰和接管、支座、分隔板等零部件的设计，还要进行一些强度校核。本设计是按照GB151《管壳式换热器》和GB150《钢制压力容器》设计的。换热器在工、农业的各个领域应用十分广泛，在日常生活中传热设备也随处见，是不可缺少的工艺设备之一。随着研究的深入，工业应用取得了令人瞩目的成果。 关键字：换热器，工艺计算，强度校核
Abstract This design is floating head heat exchanger, it is made up of tube box 、tube sheet、shell、heat exchange tube、baffle plate、draw bar、spacer pipe、hook circle、floating head cover and so on. One tube sheet of the exchanger is connected with shell, and the other tube sheet is floating tube sheet. So it’s easy to check and clean. On the other hand the structure of it complex. In the process of heat transfer calculation, include area computation 、capacity of heat transmission 、the determine of heat transfer coefficient and the choice of the heat exchange tube. About strength calculation, it involve the calculating of shell、tube box、sealing head and so on. This design is according to GB151 << shell-and-tube heat exchanger >> and GB150 << Steel pressure vessel >> to design. Heat exchanger is one of the indispensable process equipment. With the deepening of the research, industrial application made remarkable achievements. Keywords:heat exchanger; Process calculation；strength check
论文题目:温度自动控制系统的设计
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
吉林化工学院信控学院专业综合设计说明书基于PLC的换热站控制 学生学号： 学生姓名： 专业班级： 指导教师： 职称： 起止日期：2016.8.29～2016.9.18 吉林化工学院 Jilin Institute of Chemical Technology
专业综合设计任务书 一、设计题目 换热站控制系统设计 二、适用专业 测控技术与仪器专业 三、设计目的 1. 了解换热机组工艺流程； 2. 了解温度、压力、液位及流量等工艺参数的信号测量及传输方法； 3. 掌握PLC各种典型信号（二线制、四线制变送器及热电阻、热电偶）接线方法； 4. 掌握PID控制算法及其在PLC中的编程和离线仿真及调试方法； 5. 熟悉自控工程实践设计及应用的一般步骤和实现方法。 四、设计任务及要求 某换热站工艺流程如下图所示，一次网进水由热水锅炉加热，经板式换热器与二次网进行换热后再返回锅炉。二次网循环水由循环泵P201加压后进行换热器，加热后进入管网对居民住户进行循环供热。 控制要求： 1．二次网供水温度PID控制：通过一次网调节阀V101进行供水温度定值控制； 2．二次网供水压力PID控制：通过循环泵调频进行供水压力定值控制； 3．补水箱水位限值控制：水箱水位小于低限时开补水阀，大于高限时关补水阀； 4．二次网回水压力限值控制：回水压力小于低限时启动补水泵，大于高限时停泵； 5．连锁控制（选做）：水箱水位小于低低限时，补水泵禁止运行；二次网回水压力小于低低限时，循环泵禁止运行； 6．流量/热量累计（选做）：增加一次网流量和回水温度仪表，实现流量和热量累计。 五、设计内容 1. 总结IO点表，并进行PLC系统选型； 2. 设计控制系统IO信号接线图纸；
换热器的壳体设计毕业设计 目录 第一章换热器概述1 1.1换热器的应用 (1) 1.2换热器的主要分类 (1) 1.2.1换热器的分类及特点 (1) 1.2.2 管壳式换热器的分类及特点 (2) 1.3管壳式换热器特殊结构 (5) 1.4换热管简介 (5) 第二章工艺计算7 2.1设计条件 (7) 2.2换热器传热面积与换热器规格： (8) 2.2.1 流动空间的确定 (8) 2.2.2 初算换热器传热面积'A (8) 2.2.3 传热管数及管程的确定 (9) 2.2.4管心距的计算 (9) 2.2.5换热器型号、参数的确定 (9) 2.2.6壳体径计算 (9) 2.2.7折流板的计算 (10) 2.3换热器核算 (10) 2.3.1传热系数核算 (11)
2.3.2换热器的流体阻力 (13) 2.3.3换热器的选型 (14) 第三章 换热器的结构计算和强度计算 15 3.1换热器的壳体设计 (15) 3.2筒体材料及壁厚 (15) 3.3封头的材料及壁厚 (16) 3.4管箱材料的选择及壁厚的计算 (16) 3.5开孔补强计算 (17) 3.6水压试验及壳体强度的校核 (19) 3.7 换热管 (20) 3.7.1 换热管的排列方式 (20) 3.7.2 布管限定圆L D (20) 3.7.3 排管 (21) 3.7.4 换热管束的分程 (21) 3.8 管板设计 (22) 3.8.1 管板与壳体的连接 (22) 3.8.2 管板计算 (22) 3.8.3 管板重量计算 (26) 3.9 折流板 (26) 3.9.1 折流板的型式和尺寸 (27) 3.9.2 折流板排列 (27) 3.9.3 折流板的布置 (27)
目录 摘要…………………………………………………………………第1章任务要求和方案设计…………………………………… 1.1 任务要求……………………………………………………… 2.1 总体方案确定及元件选择…………………………………….. 2.1.1 总体设计框图……………………………………………… 2.1.2 控制方案确定………………………………...…………… 2.1.3 系统组成……………………………………………… 2.1.4 单片机系统……………………………………….. 2.1.15 D/A转换........................................................................... 2.1.5 晶闸管控制………………………………………... 2.1.6 传感器……………………………………………… 2.1.7 信号放大电路………………………………………. 2.1.8 A/D转换……………………………………………. 2.1.9 设定温度及显示……………………………………. 第2章系统硬件设计……………………….…………………2.1 系统硬件框图……………………………………………2.2 系统组成部分之间接线分析…………………………… 第3章系统软件设计…………………………………………. 3.1程序流程图..…………………………………..…………… 第4章参数计算……………………………..………………... 4.1 系统各模块设计及参数计算 4.1.1、温度采集部分及转换部分
4.1.2、传感器输出信号放大电路部分:........................... 4.1.3、模数转换电路部分:............................ 4.1.4、ADC0804芯片外围电路的设计：....................... 4.1.5、数值处理部分及显示部分:............................. 4.1.6、PID算法的介绍....................................: 4.1.7、A/D转换模块.......................................... 4.1.7、A/D转换模块................................... 4.1.8 单片机基本系统调试............................... 4 .1. 9 注意事项：................................................................ 第5章测试方法和测试结果 5.1 系统测试仪器及设备 5.2 测试方法 5.3 测试结果 结束语........................................... 参考文献.…………………………………….……….……………
河南理工大学课程设计管壳式换热器设计 学院：机械与动力工程学院 专业：热能与动力工程专业 班级：11-02班 学号： 姓名： 指导老师： 小组成员：
目录 第一章设计任务书 (1) 第二章管壳式换热器简介 (2) 第三章设计方法及设计步骤 (4) 第四章工艺计算 (5) 物性参数的确定 (5) 核算换热器传热面积 (6) 传热量及平均温差 (6) 估算传热面积 (8) 第五章管壳式换热器结构计算 (10) 换热管计算及排布方式 (10) 壳体内径的估算 (12) 进出口连接管直径的计算 (13) 折流板 (13) 第六章换热系数的计算 (19) 管程换热系数 (19) 壳程换热系数 (19) 第七章需用传热面积 (22) 第八章流动阻力计算 (24) 管程阻力计算 (24) 壳程阻力计算 (25) 总结 (27)
第一章设计任务书 煤油冷却的管壳式换热器设计：设计用冷却水将煤油由140℃冷却冷却到40℃的管壳式换热器，其处理能力为10t/h，且允许压强降不大于100kPa。 设计任务及操作条件 1、设备形式：管壳式换热器 2、操作条件 （1）煤油：入口温度140℃，出口温度40℃ （2）冷却水介质：入口温度26℃，出口温度40℃
第二章管壳式换热器简介 管壳式换热器是在石油化工行业中应用最广泛的换热器。纵然各种板式换热器的竞争力不断上升，管壳式换热器依然在换热器市场中占主导地位。目前各国为提高这类换热器性能进行的研究主要是强化传热，提高对苛刻的工艺条件和各类腐蚀介质适应性材料的开发以及向着高温、高压、大型化方向发展所作的结构改进。 强化传热的主要途径有提高传热系数、扩大传热面积和增大传热温差等方式，其中提高传热系数是强化传热的重点，主要是通过强化管程传热和壳程传热两个方面得以实现。目前，管壳式换热器强化传热方法主要有：采用改变传热元件本身的表面形状及表面处理方法，以获得粗糙的表面和扩展表面；用添加内物的方法以增加流体本身的绕流；将传热管表面制成多孔状，使气泡核心的数量大幅度增加，从而提高总传热系数并增加其抗污垢能力；改变管束支撑形式以获得良好的流动分布，充分利用传热面积。 管壳式热交换器（又称列管式热交换器）是在一个圆筒形壳体内设置许多平行管子（称这些平行的管子为管束），让两种流体分别从管内空间（或称管程）和管外空间（或称壳程）流过进行热量交换。 在传热面比较大的管壳式热交换器中，管子根数很多，从而壳体直径比较大，以致它的壳程流通截面大。这是如果流体的容积流量比较小，使得流速很低，因而换热系数不高。为了提高流体的流速，可在管外空间装设与管束平行的纵向隔板或与管束垂直的折流板，使管外流体在壳体内曲折流动多次。因装置纵向隔板而使流体来回流动的次数，称为程数，所以装了纵向隔板，就使热交换器的管外空间成为多程。而当装设折流板时，则不论流体往复交错流动多少次，其管外空间仍以单程对待。 管壳式热交换器的主要优点是结构简单，造价较低，选材范围广，处理能力大，还能适应高温高压的要求。虽然它面临着各种新型热交换器的挑战，但由于它的高度可靠性和广泛的适应性，至今仍然居于优势地位。 由于管内外流体的温度不同，因之换热器的壳体与管束的温度也不同。如果两流体温度相差较大，换热器内将产生很大的热应力，导致管子弯曲、断裂或从管板上拉脱。因此，当管束与壳体温度差超过50℃时，需采取适当补偿措施，
换热站自动节能控制系统 摘要：文章介绍换热站温度自动控制系统的构成和基本原理 关键词：换热站S7-300PLC 电动调节阀PID控制 包钢热电厂炼钢换热站采用人工操作、控制及运行管理,生产过程中大致根据生产生活需要,采用人工手动调节蒸汽阀门、回水阀门,以蒸汽加热凉水的方式来调节供热管道的温度,实现需要的供暖温度,但存在的问题如下: 首先入冬及初春季节早午晚温差较大,最高可达20℃,人工难以实时调节,此时存在能源浪费或者不能满足用户的要求的情况较多。 其次由于阀门的尺寸较大,蒸汽压力较高,所以调节阀门不可能按照要求实时控制,存在较大的滞后现象,实际供热调节温度误差高达±10%左右,造成控制温度不能够准确反映实际需要的温度,控制精度较差,并造成大量的蒸汽损耗。另一方面由于人为手动调节,在户外温度高或低时,不能够及时调节供热温度,不是造成不必要的浪费,就是不能满足实际的需要,实现舒适的供热环境。 1、系统配置清单(表1) 2、原理说明 (1)整个换热站采用一台蒸汽电子调节阀门,针对汽水换热器的总进汽,采集供热系统的供水温度,综合当时环境温度后,给出一个供水温度给定值,打入蒸汽调节供水温度,当供水温度和回水温度差值满足正常需要以及出水温度达到要求时,控制进汽量,保障正常恒温,进汽阀采用高精度数字调节阀门进行PID闭环控制,稳定供热系统的供水温度。由此可免去人工调节进汽阀门,避免随机性、误差性、难操作及难控制的问题,同时可实现远程控制进汽阀门,达到自动控制的目的,杜绝±10%的调节误差,大量节约蒸汽。(2)系统采用SIEMENS公司的S7-300PLC 进行现场压力及温度信号的采集,进行信号的运算及处理,实时向数字调节阀控制器发送数据,调节电子蒸汽调节阀门开度,以适时调节供热温度,达到最佳的供热效果。 系统可监视或控制的温度有:每台换热器供水温度、回水温度、环境温度;系统可监视的压力有:汽水换热器供水压力、回水压力。以上参数可使用SIEMENS 操作员面板进行控制或显示。(3)针对换热站冷凝水箱采用一台电动蝶阀进行水箱的恒液位差值控制,免去经常由人工进行调节。(4)系统改造后安全性强,运行率高,供热系统仍保留原有系统所有手动控制功能,又增加了一套自动化控制系统,两套系统可实现互为备用,整个供热系统安全性增加一倍,增强了整个系统的运行稳定性。
毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目： 学院：化工装备学院 专业班级：过程装备与控制工程0802 学生： 指导教师： 开题时间：2011年10 月18 日
指导教师评阅意见
一、选题的目的及意义： 换热器的基建投资在一般化工、石化企业中约占设备总投资的20%，其中固定管板式换热器约占换热器的70%。 固定管板式换热器的两端管板和壳体制成一体，当两流体的温度差较大时，在外壳的适当位置上焊上一个补偿圈,（或膨胀节）。当壳体和管束热膨胀不同时，补偿圈发生缓慢的弹性变形来补偿因温差应力引起的热膨胀。 特点：结构简单，造价低廉，壳程清洗和检修困难，壳程必须是洁净不易结垢的物料。固定管板式换热器主要有外壳、管板、管束、封头压盖等部件组成。 固定管板换热器的结构特点是在壳体中设置有管束，管束两端用焊接或胀接的方法将管子固定在管板上，两端管板直接和壳体焊接在一起，壳程的进出口管直接焊在壳体上，管板外圆周和封头法兰用螺栓紧固，管程的进出口管直接和封头焊在一起，管束根据换热器的长度设置了若干块折流板。这种换热器管程可以用隔板分成任何程数。 固定管板式换热器结构简单，制造成本低，管程清洗方便，管程可以分成多程，壳程也可以分成双程，规格围广，故在工程上广泛应用。壳程清洗困难，对于较脏或有腐蚀性的介质不宜采用。当膨胀之差较大时，可在壳体上设置膨胀节，以减少因管、壳程温差而产生的热应力。 本课题所设计的冷却器属于固定管板换热器，是针对给定的设计参数，按照相关规定的要求，通过壁厚计算和强度校核等，设计固定管板式换热器产品。熟悉压力容器设计的基本要求，掌握固定管板式换热器的常规设计方法，把所学的知识应用到实际的工程设计中区，为以后的工作和学习打下扎实的基础。 二、国外现状发展及趋势 2.1 国外情况 对国外换热器市场的调查表明，管壳式换热器占64%。虽然各种板式换热器的竞争力在上升，但管壳式换热器仍将占主导地位。随着动力、石油化工工业的发展，其设备也继续向着高温、高压、大型化方向发展。而换热器在结构方面也有不少新的发展。螺旋折流板换热器是最新发展起来的一种管壳式换热器是由美国ABB公司提出的。其基本原理为:将圆截面的特制板安装在“拟螺旋折流系统”中每块折流板占换热器壳程中横剖面的四分之一其倾角朝向换热器的轴线即与换热器轴线保持一定倾斜度。相邻折流板的周边相接与外圆处成连续螺旋状。每个折流板与壳程流体的流动方向成一定的角度使壳程流体做螺旋运动能减少管板与壳体之间易结垢的死角从而提高了换热效率。在气一水换热的情况下传递相同热量时该换热器可减少30%-40%的传热面积节省材料20%-30%。相对于弓形折
冷却器毕业设计 篇一：换热器冷却器课程设计 课程设计任务书 1、设计题目：年处理量20万吨柴油冷却器的设计 2、操作条件： （1）柴油：入口温度175℃；出口温度90℃； （2）冷却介质：采用循环水，入口温度20℃，出口温度50℃； （3）允许压降：不大于105Pa； （4）柴油定性温度下的物性数据： ?c＝720kg/m3 ?c?6.6?10-4Pa.S cpc?2.48kJ/(kg.0c) ?c?0.133w/(m.0c) （5）每年按330天计，每天24小时连续生产。 3、设计任务： （1）处理能力：XX00t/a柴油； （2）设备型式：列管式换热器； （3）选择适宜的列管换热器并进行核算； （4）绘制带控制点的工艺流程图和设备结构图，并编写设计说明书。 摘要
柴油冷却器是帮助柴油散热的一个装置。本次课程设计采用浮头式换热器来实现柴油冷却。在设计中，主要以循环水为冷却剂，在给定的操作条件下对柴油冷却器进行设计。 本设计的内容包括：1、设计方案的确定：换热器类型的选择、流动空间的选择等。2、换热器的工艺计算：换热器面积的估算、换热器工艺尺寸的计算、换热器的核算等。 3、操作条件图等内容。 目录 摘要 ................................................ ................................................... ................................................... (2) ABSTRACT .......................................... ................................................... ................................ 错误！未定义书签。 第1章绪论 ................................................ ................................................... ................................................... . (3) 1.1换热器技术概
自动控制原理及系统仿 真课程设计 学号：1030620227 姓名：李斌 指导老师：胡开明 学院：机械与电子工程学院
2013年11月
目录 一、设计要求 (1) 二、设计报告的要求 (1) 三、题目及要求 (1) （一）自动控制仿真训练 (1) （二）控制方法训练 (19) （三）控制系统的设计 (23) 四、心得体会 (27) 五、参考文献 (28)
自动控制原理及系统仿真课程设计 一：设计要求： 1、 完成给定题目中，要求完成题目的仿真调试，给出仿真程序和图形。 2、 自觉按规定时间进入实验室，做到不迟到，不早退，因事要请假。严格遵守实验室各项规章制度，实验期间保持实验室安静，不得大声喧哗，不得围坐在一起谈与课程设计无关的空话，若违规，则酌情扣分。 3、 课程设计是考查动手能力的基本平台，要求独立设计操作，指导老师只检查运行结果，原则上不对中途故障进行排查。 4、 加大考查力度，每个时间段均进行考勤，计入考勤分数，按照运行的要求给出操作分数。每个人均要全程参与设计，若有1/3时间不到或没有任何运行结果，视为不合格。 二：设计报告的要求： 1.理论分析与设计 2.题目的仿真调试，包括源程序和仿真图形。 3.设计中的心得体会及建议。 三：题目及要求 一）自动控制仿真训练 1.已知两个传递函数分别为：s s x G s x G +=+= 22132)(,131)(
①在MATLAB中分别用传递函数、零极点、和状态空间法表示； MATLAB代码： num=[1] den=[3 1] G=tf(num,den) [E F]=zero(G) [A B C D]=tf2ss(num,den) num=[2] den=[3 1 0] G=tf(num,den) [E F]=zero(G) [A B C D]=tf2ss(num,den) 仿真结果： num =2 den =3 1 0 Transfer function: 2 --------- 3 s^2 + s
板式换热器设计毕业论文 目录 前言 (1) 1章标题 (2) 1.1节标题 (3) 1.1.1小节标题 (4) 1.1.1.1小节子标题 (5) 1.2节标题 (6) 1.2.1小节标题 (7) 1.2.1.1小节子标题 (8) 2章标题 (9) 2.1节标题 (10) 2.1.1小节标题 (11) 2.1.1.1小节子标题 (12) 1绪论 1.1 板式换热器的学术背景及意义 目前板式换热器已成为高效、紧凑的热交换设备，大量地应用于工业中,它的发展已有一百多年的历史。 1878年德国人发明了半片式换热器，现在通常都称作板式换热器，它经过了50余年的发展，至20世纪30年代，由薄金属板压制的板片组装而成的板式换热器间世，并将该换热器应用于工业中，显示出了优异的性能，从此就迅速地得到了广泛的推广应用，成为紧凑、高效的换热设备之一。 板式换热器是以波纹板的新型高效换热器。国外早在20世纪20年代就作为工艺设备引入食品工业，40—50年代初开始用于化工领域。近十年来，板式换热器发展很迅速，现已广泛用于食品、制药、合成纤维、石油化工、动力机械、船舶、动力、供热等各行业。目前我国的板式换热器工厂，可制造单板传热面积从0.042m2至1.32m2，波纹形式为水平平直波纹、人字形波纹、球形波纹、锯齿形波纹、竖直形波纹的板式换热器。
由于板式换热器在制造上和使用上都有一些独特之处，所以在工业上一经使用成功之后就发展很快。到本世纪四十年代，已经有几个国家好几个厂生产出许多种不同形状和不同尺寸的板片。至于现在，世界上能生产板式换热器的工厂已经很多了，主要的生产厂不下三、四十个。几个主要生产厂一般都有该厂独特的板片波形。一般一个厂只生产有限几种尺寸的板片。然后组装成换热面积大小不同的换热器。因为从设计到制造成功一定波形的板片需要有较大的投资和较长的时间，所以一般生产工厂不轻易改变板片的波形。 早期的板式换热器大都用于食品工业，如牛奶、蛋液、啤酒等的加工过程中。这是由于早期扳片的单板面积较小，不能组成单台面积较大的换热器，所以只能用于处理物料流量较小的场合，随着单板面积的增大，能组成的单台板式换热器的面积也相应增大。现在各制造厂竞相增大单板面积和组成大型的板式换热器。 板式换热器今后的发展趋势是：提高操作温度和操作压力，加大处理量，扩大使用范围，研制采用新的结构材料的制造工业，而研制新的垫片材料易提高其使用温度和使用压力，将是其中的重点。 虽然板式换热器有很多优点，而其现在发展很快，但它们在结构与制造上尚存在问题。随着科学技术的飞速发展，板式换热器正不断完善，应用也日趋广泛。 21世纪我国的能源形势是紧张的，我国和世界的能源消耗随着人口的增长和工业化的进展将会快速增长；现在我们利用的主要一次能源（煤炭、石油、天然气和核能）之中，除煤炭之外，其余三项已逐渐枯竭，其价格不可避免将持续增长；目前尚没有发现能替代石油、天然气、核能的一次能源，作为有效替补的能源有太阳能和热核反应，但前者成本费高，后者尚有许多实质的问题没有解决，尚不能达到实用阶段；为了控制地球温室效应，化石燃料的使用受到了各国舆论的强烈反对。综上所述，在21世纪的上半个世纪之间，作为解决我国能源和环境问题的重要措施之一是如何有效地利用好一次能源，其中主要研究的内容是从一次能源转移至二次能源、三次能源的高效率化；各阶段利用技术的先进性和效率的提高；需求的平衡和能源的供给、消耗系统的改善等。上述所说内容的实质是热技术，当分析各项技术时，我们将发现，换热技术是关键工艺之一。 近几十年来，板式换热器的技术发展，可以归纳为以下几个方面。 1：研究高效的波纹板片。初期的板片是铣制的沟道板，至三四十年代，才用薄金属板压制成波纹板，相继出现水平平直波纹、阶梯形波纹、人字形波纹等形式繁多的波纹片。同一种形式的波纹，又对其波纹的断面尺寸——波纹的高度、节距、圆角等进行大量的研究，同时也发展了一些特殊用途的板片； 2：研究适用于腐蚀介质的板片、垫片材料及涂（镀）层； 3：研究提高使用压力和使用温度； 4：发展大型板式换热器； 5：研究板式换热器的传热和流体阻力； 6：研究板式换热器提高换热综合效率的可能途径。 1.2 我国设计制造应用情况 我国板式换热器的研究、设计、制造，开始于六十年代。1965年，兰州石油化工机器