空调温度控制系统
- 格式:docx
- 大小:435.29 KB
- 文档页数:20
空调温控工作原理
空调温控工作原理是通过调节空调系统中的制冷剂的压力和流量来控制室内的温度。
具体原理如下:
1. 制冷循环:空调系统通过循环使用制冷剂实现室内空气的冷却。
制冷剂在室内蒸发器内吸收室内空气的热量,使室内空气温度降低,同时自身变为气体状态。
然后,制冷剂被压缩机压缩,升高压力和温度,进入冷凝器。
2. 冷凝过程:制冷剂在冷凝器中释放热量,使得其冷却并变回液态。
冷凝器与室外环境接触,通过散热器将热量传递给外部空气,使制冷剂的温度降低。
3. 温控原理:空调温控的关键是通过控制制冷剂压力和流量,从而调节室内空气的温度。
这可以通过控制压缩机的工作状态来实现。
当室内温度高于设定温度时,温控系统会向压缩机发送信号,启动压缩机工作,增加制冷剂的流量和压力,使得室内空气被冷却。
一旦室内温度达到设定温度,温控系统会停止向压缩机发送信号,使其停止工作,断开制冷剂的流量,从而停止冷却室内空气。
通过不断地反馈和调节制冷剂的压力和流量,空调系统可以实现室内空气的恒温控制,保持舒适的室内温度。
空调温控原理
空调的温控原理是通过感知室内空气的温度,然后调节空调系统的工作来达到控制室内温度的目的。
首先,空调系统中的温度传感器会测量室内空气的温度。
传感器会将这个温度信息传送给空调控制器。
空调控制器接收到温度信息后,将根据设定的目标温度进行比较。
如果室内温度高于设定温度,控制器将会发出指令打开制冷模式。
制冷模式中,控制器会将制冷循环启动,通过压缩机将低温制冷剂压缩成高温高压气体。
然后,制冷剂通过冷凝器释放热量,并且变成高压液体。
高压液体制冷剂进入膨胀阀,经过减压后变成低压液体,进入蒸发器。
在蒸发器中,低压液体制冷剂蒸发吸收室内空气的热量,使得空气温度下降。
蒸发后的制冷剂再次进入压缩机,重新开始制冷循环。
一旦室内温度达到设定温度,空调控制器将会停止制冷模式。
反之,如果室内温度低于设定温度,空调控制器将会发出指令打开加热模式。
加热模式中,控制器会将加热循环启动,通过电阻加热器或者
燃气加热器产生热量,然后通过风扇将热空气吹入室内,使得室内温度升高。
以上就是空调温控原理的基本过程。
通过不断感知室内温度并调节空调系统工作模式,空调可以实现控制室内温度的目标。
空调温度调节原理空调作为现代家庭和办公环境中不可或缺的电器设备,其温度调节原理是其功能的核心之一。
空调的温度调节原理主要包括温度感应、制冷制热和风速控制三个方面。
首先,温度感应是空调温度调节原理中的基础。
空调内部装有温度传感器,通过感应室内温度的变化,从而控制空调的制冷或制热功能。
当室内温度高于设定的目标温度时,空调将启动制冷功能,通过循环制冷剂来吸收室内热量并降低室内温度;反之,当室内温度低于设定的目标温度时,空调将启动制热功能,通过加热器来增加室内温度。
温度感应的准确性和敏感度直接影响空调的温度调节效果,因此空调内部的温度传感器的质量和精准度至关重要。
其次,制冷制热是空调温度调节原理中的关键环节。
空调通过制冷和制热两种方式来调节室内温度。
在制冷模式下,空调通过循环制冷剂来吸收室内热量,并将热量释放到室外,从而降低室内温度;在制热模式下,空调通过加热器来增加室内温度。
制冷制热系统的效率和稳定性直接影响着空调的温度调节效果,因此空调内部的制冷制热系统的设计和制造工艺对空调的性能影响重大。
最后,风速控制是空调温度调节原理中的重要环节。
空调通过控制风扇的转速来调节室内空气的流动速度,从而影响室内温度的分布和均匀度。
当室内温度不均匀时,空调可以通过调节风速来改善室内温度分布,使整个室内空间的温度更加均匀。
风速控制的精准度和稳定性对空调的温度调节效果有着重要影响,因此空调内部的风速控制系统的设计和调试工艺至关重要。
综上所述,空调的温度调节原理是通过温度感应、制冷制热和风速控制三个方面的协同作用来实现的。
温度感应是基础,制冷制热是关键,风速控制是重要。
空调内部的温度传感器、制冷制热系统和风速控制系统的质量和性能直接影响着空调的温度调节效果。
因此,在选择和使用空调时,需要重视空调的温度调节原理,以确保空调能够有效、稳定地调节室内温度,为用户提供舒适的使用体验。
空调系统的控制原理
空调系统的控制原理主要包括温度控制和湿度控制两个方面。
温度控制是指通过感知室内温度并与设定温度进行比较,然后调节制冷或制热装置的运行,从而使室内温度始终保持在一个预设范围内。
常见的温度控制方式有两点控制和三点控制。
两点控制是当室内温度高于设定温度时启动制冷装置,室内温度降到设定温度以下时关闭制冷装置;当室内温度低于设定温度时启动制热装置,室内温度升高到设定温度以上时关闭制热装置。
三点控制基于两点控制的基础上加入一个死区,当室内温度超过设定温度的上限时启动制冷装置,当室内温度降到设定温度下限以下时关闭制冷装置,当室内温度介于设定温度上下限之间时无动作。
这样可以减少制冷和制热频繁切换,提高能效。
湿度控制是指通过感知室内湿度并与设定湿度进行比较,然后调节加湿或除湿装置的运行,从而使室内湿度保持在一个舒适的范围内。
湿度控制方式有基于温度控制的方式和独立控制的方式。
基于温度控制的方式是根据当前室内温度决定加湿或除湿装置的运行,当室内温度低于设定温度时启动加湿装置,当室内温度高于设定温度时启动除湿装置。
独立控制的方式是根据室内湿度及设定湿度进行控制,当室内湿度低于设定湿度时启动加湿装置,当室内湿度高于设定湿度时启动除湿装置。
空调系统的控制原理基于以上两个方面的控制,通过设定温度和湿度来达到室内环境的舒适性要求,并在实际控制过程中根
据室内温湿度的变化进行调整,从而实现对室内环境的精确控制。
空调系统恒温控制器工作原理空调系统恒温控制器是一个重要的设备,用于控制室内温度,使其保持在一个设定的恒温范围内。
本文将介绍空调系统恒温控制器的工作原理以及它在空调系统中的作用。
一、恒温控制器的工作原理恒温控制器是通过感测室内温度并与设定的目标温度进行比较,然后采取相应措施来调节空调系统的运行,以维持室内温度在恒定的范围内。
恒温控制器主要由三个部分组成:温度传感器、控制电路和执行机构。
1. 温度传感器温度传感器是恒温控制器的重要组成部分,它用于感知室内的实际温度。
目前常用的温度传感器有热电偶和热敏电阻。
温度传感器将感测到的温度信号转换为电信号,传输给控制电路。
2. 控制电路控制电路是恒温控制器的核心部分,它接收温度传感器传过来的电信号,并将其与设定的目标温度进行比较。
当室内温度高于或低于设定温度时,控制电路就会发出相应的信号,进而控制执行机构工作。
3. 执行机构执行机构根据控制电路的信号来控制空调系统的运行。
当室内温度高于设定温度时,执行机构会启动制冷模式,使空调系统工作,把室内温度降低到设定范围。
反之,当室内温度低于设定温度时,执行机构会启动加热模式,使空调系统加热,将室内温度提高到设定范围。
二、空调系统恒温控制器的作用空调系统恒温控制器在空调系统中起到了至关重要的作用。
1. 提高舒适度恒温控制器可以帮助用户在室内保持一个恒定的舒适温度。
用户可以通过设置恒温控制器来调整室内温度,并确保室内温度始终保持在一个舒适的范围内。
这在夏季提供了凉爽的室内环境,在冬季则提供了温暖的室内氛围。
2. 节能节电恒温控制器可以根据实际需要自动启停空调系统,避免持续运行而浪费能源。
当室内温度达到目标温度时,控制器会及时关闭空调系统,以节省能源。
而在温度低于目标温度时,控制器会自动启动空调系统,保持室内温度稳定。
3. 延长设备寿命恒温控制器可以有效地控制空调系统的运行,避免了长时间不间断运行对设备的损害。
通过合理控制空调系统的工作时间和工作模式,恒温控制器可以减少设备的运行压力,延长设备的使用寿命。
空调系统温度控制策略研究随着现代科技的不断进步,空调系统在我们的日常生活中扮演着越来越重要的角色。
然而,由于空调系统的能耗较高,如何合理地控制温度成为了一个亟待解决的问题。
本文将探讨空调系统温度控制策略的研究,旨在提供一种有效的方法来降低能耗,提高空调系统的效率。
首先,我们需要了解空调系统的工作原理。
空调系统主要由压缩机、冷凝器、蒸发器和膨胀阀等组成。
当室内温度高于设定的温度时,压缩机开始工作,将制冷剂压缩成高温高压气体,然后通过冷凝器散热,变成高温高压液体。
液体制冷剂通过膨胀阀进入蒸发器,在蒸发器内部蒸发,吸收室内热量,从而降低室内温度。
在空调系统的温度控制中,最常用的策略是恒温控制。
也就是说,当室内温度高于设定的温度时,空调系统开始制冷,直到室内温度达到设定值。
相反,当室内温度低于设定的温度时,空调系统开始制热,直到室内温度达到设定值。
这种恒温控制策略简单直观,但在实际应用中存在一些问题。
首先,恒温控制策略在启动和停止过程中会产生能耗峰值。
当空调系统启动时,需要投入大量的能量来快速降低室内温度,这会导致能耗的瞬时增加。
同样,在停止过程中,系统需要消耗大量能量来将室内温度恢复到设定值以上,这也会产生能耗峰值。
这种能耗峰值不仅增加了能源消耗,还对电网的稳定性造成了一定的压力。
其次,恒温控制策略无法适应室内外温度变化的不确定性。
室内外温度的变化是不可控的,而恒温控制策略仅仅根据设定的温度来控制空调系统的运行,无法灵活地应对温度变化。
当室内外温度波动较大时,恒温控制策略会导致空调系统频繁启停,增加能耗和设备的磨损。
因此,为了解决以上问题,研究人员提出了一种基于模型预测控制(MPC)的温度控制策略。
MPC是一种基于模型的控制方法,它通过对系统的建模和预测,来优化控制策略,使系统运行更加高效。
在空调系统的温度控制中,MPC可以根据室内外温度、湿度等多个因素来预测室内温度的变化趋势,从而优化控制策略,减少能耗。
温度控制系统1. 简介温度控制系统是一种用于监测和调节环境温度的系统。
它通常由传感器、控制器和执行器等组成,用于实时测量温度并根据设定值进行自动调节。
这种系统广泛应用于各种领域,包括工业生产、建筑物自动化、空调系统等。
2. 系统组成温度控制系统主要由以下组件组成:2.1 传感器传感器是温度控制系统的核心组件之一。
它们用于监测环境温度,并将测量值传送给控制器。
常见的温度传感器类型包括热电偶、热敏电阻和红外线传感器等。
2.2 控制器控制器是温度控制系统的决策中心。
它接收传感器的温度数据并与设定值进行比较,根据差异调节执行器的工作状态以实现温度控制。
控制器通常由微处理器或微控制器实现,具备计算能力和逻辑控制功能。
2.3 执行器执行器是控制器的输出设备,通过控制环境参数来调节温度。
常见的执行器包括加热器和冷却器。
加热器可以增加环境温度,而冷却器可以降低环境温度。
2.4 操作界面操作界面用于人机交互,通过控制界面上的按钮、旋钮、显示器等设备,用户可以设定温度值、查看实时温度、调整系统参数等。
3. 工作原理温度控制系统的工作原理可以简述为以下几个步骤:1.传感器测量环境温度并将数据传送给控制器。
2.控制器将传感器数据与设定值进行比较,计算出温度差异。
3.控制器根据温度差异调节执行器工作状态。
如果当前温度低于设定值,则控制器会开启加热器;反之,如果当前温度高于设定值,则控制器会开启冷却器。
4.控制器不断监测温度,并根据测量值调整执行器的工作状态,以保持环境温度在设定范围内。
4. 应用领域温度控制系统在各个领域都有广泛的应用,下面几个常见的应用领域:4.1 工业生产在工业生产中,温度控制系统用于控制生产过程中的温度,以保证产品质量和工艺稳定性。
例如,铸造过程、烘烤过程和化学反应过程中都需要控制温度。
4.2 建筑物自动化在建筑物自动化中,温度控制系统用于空调系统的温度调节。
通过感知室内温度并与设定温度进行比较,系统可以自动调节空调设备,提供舒适的室内环境。
空调温度控制器使用说明一、功能介绍1.温度设定:可通过控制器上的温度调节按钮,设置室内所需的温度值。
2.开关控制:控制器上有一个开关按钮,用于打开和关闭空调。
3.显示屏幕:控制器上配有一个显示屏幕,用于显示当前设置的温度和空调的工作状态。
二、使用步骤1.开机:将空调温度控制器插入电源插座,按下开关按钮,显示屏幕上将出现相关信息并开始工作。
2.设定温度:按照实际需求,通过温度调节按钮,调整显示屏幕上的温度值,使其与所需温度相符。
3.开启空调:确认温度设定正确后,按下开关按钮,空调将开始工作,并根据设定的温度进行冷暖调节。
4.调整温度:若需调整室内温度,可再次按下温度调节按钮,逐渐增加或减小设定的温度值,直至满足需求。
5.关闭空调:当室内温度达到设定值或不再需要空调时,再次按下开关按钮,空调将停止工作。
三、注意事项1.温度设定:在设定温度时,应根据实际需求来合理设定,避免过度制冷或过度加热。
2.空调运行时间:空调的连续运行时间一般不宜过长,建议适当间隔时间,以免造成能源浪费或设备过热。
3.清洁和维护:定期清洁空调和控制器,防止灰尘堵塞和故障发生。
在清洁时,请先关闭空调和拔掉电源,并使用软布轻轻擦拭表面,不要使用任何腐蚀性物质。
4.使用环境:空调温度控制器适用于室内使用,请避免长时间暴露在潮湿、高温或直接阳光下。
四、常见问题解答1.控制器显示屏幕没有显示任何信息?-检查是否已插入电源,并确认电源是否正常工作。
-检查电源线是否已经连接到控制器。
2.设定的温度和实际室内温度有差异?-确认空调是否正常工作。
-检查是否有其他因素影响室内温度,如门窗是否关好等。
3.控制器按键无法正常操作?-可尝试重启控制器,或将电源线重新插拔一次。
五、安全提示1.使用时请遵循相关安全指导,避免因错误操作造成人员伤害或设备损坏。
多联机温度控制原理多联机温度控制(Multi-Split Temperature Control),也称为中央空调多路输出控制技术,是一种能够控制多个室内机的温度和制冷/制热功率的技术。
相比传统的中央空调系统,多联机温度控制具有更高的灵活性和能效。
多联机温度控制系统由一个或多个室外机和多个室内机组成。
室外机通过冷凝器和压缩机来将制冷剂冷却并压缩,然后通过连接管将冷媒送至各个室内机。
每个室内机都有一个独立的空调回路,包括蒸发器、膨胀阀和附属设备。
1.室内机控制:每个室内机都配备一个温度传感器,用于检测该室内机的温度。
根据设定的温度值和实际温度值之间的差异,室内机的控制器会发出相应的信号调整制冷/制热功率。
2.室内机之间的协调:多联机温度控制系统可以通过集中控制器对室内机进行协调,以实现整体的温度控制。
集中控制器根据不同室内机之间的温差和设定温度值,决定每个室内机的运行状态和功率。
3.室外机控制:室外机通过控制制冷剂的流动和冷凝压力来调整制冷/制热功率。
当室内机需要制冷时,室外机会提供足够的制冷量。
反之,当室内机需要制热时,室外机会提供相应的制热量。
4.节能控制:多联机温度控制系统可以通过智能控制算法,根据室内外温度、湿度和室内人员的活动情况来动态调整制冷/制热功率。
例如,在夜间或无人时,系统可以自动降低制冷/制热功率以节约能源。
多联机温度控制系统的优点是灵活性和能效。
相比传统中央空调系统,多联机系统可以根据实际需要,选择运行其中的几个室内机,避免资源的浪费。
此外,每个室内机都有独立的温度控制,可以根据不同区域的需求进行精确调节,提高舒适度。
然而,多联机温度控制系统也存在一些挑战。
首先,多联机系统的安装和维护成本较高,需要更多的室外机和连接管路。
其次,由于每个室内机都有独立的控制系统,需要更复杂的控制算法和集中控制器,增加了系统的复杂性。
此外,多联机系统的冷媒管路较长,容易产生传输损失和压力损耗。
总之,多联机温度控制系统通过独立控制室内机,并通过集中控制器和智能算法来实现整体控制,能够提高舒适度和能效。
目录第一章过程控制课程设计任务书 (2)一、设计题目 (2)二、工艺流程描述 (2)三、主要参数 (2)四、设计内容及要求 (3)第二章空调温度控制系统的数学建模 (4)一、恒温室的微分方程 (4)二、热水加热器的微分方程 (6)三、敏感元件及变送器微分方程 (7)四、敏感元件及变送器微分特性 (8)五、执行器特性 (8)第三章空调温度控制系统设计 (9)一、工艺流程描述 (9)二、控制方案确定 (10)三、恒温室串级控制系统工作过程 (13)四、元器件选择 (13)第四章单回路系统的MATLAB仿真 (17)第五章设计小结 (19)第一章过程控制课程设计任务书一、设计题目:空调温度控制系统的建模与仿真二、工艺过程描述设计背景为一个集中式空调系统的冬季温度控制环节,简化系统图如附图所示。
系统由空调房间、送风道、送风机、加热设备及调节阀门等组成。
为了节约能量,利用一部分室内循环风与室外新风混合,二者的比例由空调工艺决定,并假定在整个冬季保持不变。
用两个蒸汽盘管加热器1SR、2SR对混合后的空气进行加热,加热后的空气通过送风机送入空调房间内。
本设计中假设送风量保持不变。
设计主要任务是根据所选定的控制方案,建立起控制系统的数学模型,然后用MATLAB对控制系统进行仿真,通过对仿真结果的分析、比较,总结不同的控制方式和不同的调节规律对室温控制的影响。
三、主要参数(1)恒温室:不考虑纯滞后时:=1(千卡/ O C)容量系数 C1送风量 G = 20(㎏/小时)= 0.24(千卡/㎏·O C)空气比热 c1围护结构热阻 r= 0.14(小时·O C/千卡)(2)热水加热器ⅠSR、ⅡSR:作为单容对象处理,不考虑容量滞后。
时间常数 T=2.5 (分)4=15 (O C·小时/㎏)放大倍数 K4(3)电动调节阀:= 1.35比例系数 K3(4)温度测量环节:=0.8按比例环节处理,比例系数K2(5)调节器:根据控制系统方案,可采用PI或PID调节规律。
调节器参数按照过程控制系统工程整定原则,结合仿真确定。
四、设计内容及要求1.过程建模用机理分析法分别建立上述各环节的数学模型。
2.系统设计分别按单回路系统和串级系统方案构成控制系统,画出控制工艺图和系统方块图。
3.调节器参数整定用MATLAB仿真手段,按过程控制系统调节器参数工程整定方法确定单回路系统控制器参数。
4.仿真分析对单回路系统,以加热器ⅡSR热水流量变化为主要干扰,在阶跃干扰作用下,通过仿真,分析比较调节器参数变化对系统的影响。
5.串级控制系统仿真(选)用MATLAB仿真手段,按过程控制系统调节器参数工程整定方法确定串级系统控制器参数,并对干扰进行仿真分析,与单回路系统比较。
6. 设计报告主要包括:机理分析建模过程分析工艺流程,确定控制方案,画出控制流程图、方框图,说明其工作原理。
用MATLAB仿真实现单回路系统调节器参数整定的过程单回路系统的MATLAB仿真串级系统的MATLAB仿真(选)单回路系统与串级系统的MATLAB仿真比较(选)设计小结第二章 空调温度控制系统的数学建模一、 恒温室的微分方程为了研究上的方便,把图所示的恒温室看成一个单容对象,在建立数学模型,暂不考虑纯滞后。
1. 微分方程的列写根据能量守恒定律,单位时间内进入恒温室的能量减去单位时间内由恒温室流出的能量等于恒温室中能量蓄存的变化率。
即,⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫=+⎢⎥ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎣⎦恒温室内蓄每小时进入室内每小时室内设备照热量的变化率的空气的热量明和人体的散热量 ⎡⎤⎛⎫⎛⎫-+⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎣⎦每小时从事内排每小时室内向出的空气的热量室外的传热量上述关系的数学表达式是:111()()c a b n a d C Gc q Gc dt αθθθθθγ-=+-+ (2-1) 式中 1C —恒温室的容量系数(包括室内空气的蓄热和设备与维护结构表层的蓄热)(千卡/ C ︒ );a θ—室内空气温度,回风温度(C ︒); G —送风量(公斤/小时); 1c —空气的比热(千卡/公斤 ); c θ —送风温度(C ︒);n q —室内散热量(千卡/小时); b θ—室外空气温度(C ︒);γ—恒温室围护结构的热阻(小时 C ︒/千卡)。
将式(2—1)整理为:111111111n ba c a q d Gc C dt Gc Gc Gc θθθγθγγγ++=++++11111na q Gc Gc Gc γθγ⎛⎫+ ⎪⎪=+ ⎪+ ⎪⎝⎭(2-2)或 11()a a c f d T K dt θθθθ+=+ (2-3)式中 111T R C = —恒温室的时间常数(小时)。
1111R Gc γ=+—为恒温室的热阻(小时 /千卡)1111Gc K Gc γ=+—恒温室的放大系数(/C C ︒);1bn f q Gc θγθ+=—室内外干扰量换算成送风温度的变化(C ︒)。
式(2—3)就是恒温室温度的数学模型。
式中c θ 和f θ 是恒温的输入参数,或称输入量;而f θ 是恒温室的输入参数或称被调量。
输入参数是引起被调量变化的因素,其中起调节作用,而起干扰作用。
输入量至输出量的信号联系称为通道。
干扰量至被调量的信号联系称为干扰通道 。
调节量至被调量的信号联系称为调节通道。
如果式中是f θ个常量,即0f f θθ=,则有 110()aa c f d T K dtθθθθ+=+ (2-4) 如果式中c θ是个常量,即c θ0c θ=,则有110()aa c f d T K dtθθθθ+=+ (2-5) 此时式成为只有被调节量和干扰量两个的微分方程式.此式也称为恒温室干扰通道的微分方程式。
2. 增量微分方程式的列写在自动调节系统中,因主要考虑被调量偏离给定值的过渡过程.所以往往希望求出被调增量的变化过程.因此,我们要研究增量方程式的列写.所谓增量方程式就是输出参数增量与输入参数增量间关系的方程式。
当恒温室处在过渡过程中,则有:θc0+θf0=θa0 (2-6)0a a a θθθ=+∆,0c c c θθθ=+∆, 0f f f θθθ=+∆ (2-7)式中带“∆” 项增量将式(2—7)代入式(2—3)得:101001()()aa a c f c f d T K K dt θθθθθθθ∆+∆=-+++∆+∆(2-8) 将式(2—6)代入式(2—8)得:11()aa c f d T K dt θθθθ∆+∆=∆+∆(2-9) 式中(2—9)是恒温式增量微分方程式的一般表达式,显然,它与式(2—3)有相同的形式 。
对上式取拉式变换,可得恒温室的传递函数如下:1111K W T S =+(2-10)二、 热水加热器对象的微分方程如前所述,水加热器可以是个双容对象,存在容量滞后,为了使研究问题简化,可以把图2—7水加热器看成是一个容量滞后的单容对象,这里先不考虑它的纯滞后,那么水加热器对象特性了用下述微分方程式来描述:440cc fd T K W dt θθθθ∆+∆=∆+∆+∆式中 c θ∆ —水加热器后空气温度的变化(C ︒);4T —水加热器的时间常数(小时);W ∆—热水流量变化( 3米/小时); 0θ∆—水加器前送风温度的变化(C ︒);4f θ∆—进入水加热器的热水温度的变化引起的散热量变化折合成送风温度的变化(C ︒);4K —水加热器的放大系数(/C ︒小时公斤 )。
他的物理意义是当热水流量变化一个单位是引起的散热量变化社和送风温度的变化。
当热水器前送风温度为常量且进入水加热的温度不变时,即00θ∆= ,0f θ∆= ,由上式可以得到热水加热器1SR 对象调节通道的微分方程式如下:4400cc fd T K W dt θθθθ∆+∆=∆+∆+∆(2-11) 当热水加热器前送风温度为常量且进入加热器的热水流量变化为常量,即00θ∆=,0W ∆= ,由上述可得到热水加热器2SR 的对象调节通道的微分方程式如下:44c c fd T dt θθθ+∆=∆(2-12) 对上加热器1SR 及2SR 取拉式变换,可得二者传递函数的传递函数如下:()4441K W s T S =+ (2-13) '441()1W s T S =+(2-14)三、 敏感元件及变送器的微分方程敏感元件及变送器也是自动调节系统中的一个重要组成部分,他是自动调节系统的“感觉器官”,调节器根据特的信号作用。
1.敏感元件的微分方程 根据热平衡原理,热电阻每小时有周围介质吸收的热量与每小时周围介质传入的热量相等,故无套管热电阻的热量平衡方程式为:2()z a z d C F dt θαθθ=- (2-15)式中 2C —热电阻热容量(/C ︒千卡);z θ —热电阻温度(C ︒);a θ —介质温度(C ︒);α —介质对热电阻的传热系数(2/C ︒千卡米小时);F —热电阻的表面积 (2米);由式 得 22z a d zT K dtθθθ+= (2-16) 如令敏感元件的放大系数21K =,则上式可写成2z a d zT dt θθθ+=(2-17) 式中 222T R C = —敏感元件的时间常数(小时),其中21R Fα= 为敏感元件的热阻力系数(/C ︒小时千卡)。
其时间常数与对象的时间常数相比较 ,一般都较小。
当敏感元件的时间常数小到可以忽略时,式就变成2z a K θθ= (2-18)2.变送器的特性及微分方程 采用电动单元组合仪表时,一般需要将被测的信号转换成统一0—10毫安的电流信号,采用气动单元组合仪表需转换成统一的0.2—1.0公斤厘米2⁄信号。
他们在转换时其时间常数和之滞后时间都很小,可以略去不计。
所以实际上相当于一个放大环节。
此时变送器特性可用下式表示:Z B ZB K θ= (2-19)式中 Z B —经变送器将成比例变幻后的相应信号(2/毫安或公斤厘米);Z θ—敏感元件反映的被测参数(温度)( C ︒ ); B K —变送器的防大系数。
四、 敏感元件及变送器特性考虑到敏感元件为一阶惯性元件,二变送器为比例环节,将式(2—19)代入式(2—16)得:22Z Z B a dBT B K K dt θ+=(2-20)其增量方程式:22ZZ B a d B TB K K dt θ∆+∆=∆(2-21) 如果敏感元件的时间常数的数值与对象常数比值可略去时,则有: 2Z B a B K K θ∆=∆ (2-22) 即敏感元件加变送器这一环节可以看成是一个比例环节。
对敏感器及变送器微分方程取拉式变换可得其传递函数如下: ()2W s K =(2-23)五、 执行器的特性执行器是调节系统中得一个重要组成部分,人们把它比喻成工艺自动化的“手脚”.它的特性也将直接印象调节系统的调节质量,根据流量平衡关系,可列出气动执行机构的微分方程式如下:3dW T W F Pdt k α+=∆(2-24) 式中 333T R C = —气动执行机构的时间常数 (分);3C —薄膜式的容量系数,并假定为常数33/⎛⎫ ⎪⎝⎭米公斤厘米; 3R —是从调节器到调节阀之间到导管的阻力系数23//⎛⎫ ⎪⎝⎭公斤厘米米小时; W —热水流量( 3米/小时);P —调节起来的气压信号(2/公斤厘米);α—流量系数;k —执行器的弹簧的弹簧系数;在实际应用中,一般都将气动调节阀作为一阶惯性环节来处理,其时间常数为数秒之数十秒之间,而对象时间常数较大时,可以把气动调节发作为放大环节来处理、则简化的调节系统的微分方程如下:W F Pkα∆=∆(2-25)3W K P ∆=∆ (2-26) 式中 3K kα=—气动调节阀的防大系数。