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燃烧炉温度简单串级控制设计目录一、概述 (2)二、内容 (2)三、说明 (3)1. 工艺 (3)2. 物料 (3)3. 设备选型 (3)4. 方块图 (4)5. 正反作用 (4)6. 控制规律选择 (4)四、总结 (4)五、参考文献 (5)一、概述燃烧炉温度控制系统主要包括过热蒸汽和再热蒸汽温度的调节。
主蒸汽温度与再热蒸汽温度的稳定对机组的安全经济运行是非常重要的。
过热蒸汽温度控制的任务是维持过热器出口蒸汽温度在允许的范围之内，并保护过热器，使其管壁温度不超过允许的工作温度。
过热蒸汽温度是燃烧炉汽水系统中的温度最高点，蒸汽温度过高会使过热器管壁金属强度下降，以至烧坏过热器的高温段，严重影响安全。
一般规定过热器的温度与规定值的暂时偏差不超过±10℃，长期偏差不超过±5℃。
如果过热蒸汽温度偏低，则会降低工作效率。
由于汽温对象的复杂性，给汽温控制带来许多的困难，其主要难点表现在以下几个方面：（1）影响汽温变化的因素很多，例如，蒸汽负荷、减温水量、烟气侧的过剩空气系数和火焰中心位置、燃料成分等都可能引起汽温变化。
（2）汽温对象具有大延迟、大惯性的特点，尤其随着机组容量和参数的增加，蒸汽的过热受热面的比例加大，使其延迟和惯性更大，从而进一步加大了汽温控制的难度。
（3）汽温对象在各种扰动作用下（如负荷、工况变化等）反映出非线性、时变等特性，使其控制的难度加大。
二、内容燃烧炉设备的控制任务是根据生产负荷的需要，供应一定压力或温度的蒸汽，同时要使燃烧炉在安全、经济的条件下运行。
按照这些控制要求，燃烧炉设备将有如下主要的控制系统：①燃烧炉汽包水位控制系统：主要是保持汽包内部的物料，使机水量适应燃烧炉的蒸汽量，维持汽包中水位在工艺允许的范围内；②燃烧炉燃烧系统的控制：其控制方案要满足燃烧所产生的热量，适应蒸汽负荷的需要，使燃料与空气量保持一定的比值，保证燃烧的经济型和燃烧炉的安全运行，使引风量与送风量相适应，保持炉膛负压在一定范围内。
烧式工业窑炉温度比值控制系统课程设计课程设计说明书学生姓名：学号：学院：机械工程与自动化学院专业：过程装备与控制工程题目：燃烧式工业窑炉温度比值控制系统设计指导教师：职称:职称:职称:2012 年1 月 4 日课程设计任务书2011/2012 学年第 1 学期学院：机械工程与自动化学院专业：过程装备与控制工程学生姓名：学号：课程设计题目：燃烧式工业窑炉温度比值控制系统设计起迄日期：2011年12月19日～2012 年1月5日课程设计地点：指导教师：系主任：下达任务书日期: 2011年12月19日课程设计任务书目录1 概述 (7)2 被控对象特性的研究 (7)2.1 被控变量的选择 (8)2.2 操纵变量的选择 (8)2.3 被控对象的数学描述 (8)3 燃烧式工业窑炉温度控制原理及控制方案的确立 (9)4 过程检测仪表的选用 (10)4.1 测温元件及温度变送器 (10)4.2 执行器 (11)4.3 调节器 (12)5 参数整定 (12)6 实验仿真 (13)7 课程设计总结 (17)8 参考文献 (17)1.概述燃烧式工业窑炉是用耐火材料砌成的用以煅烧物料或烧成制品的设备，一般大型窑炉燃料多为重油，轻柴油或煤气、天然气。
窑炉通常由窑室、燃烧设备、通风设备，输送设备等四部分组成。
窑炉大致分为箱式、井式、梭式、网带式、回转式、窑车式、推板式隧道电阻炉、真空炉、气体保护炉、超高温管式推板炉（碳管炉）、钨钼粉焙烧炉、还原炉等各种高、中、低温工业窑炉，工作温度200～2500℃。
可用于ZnO压敏电阻器、避雷器阀片、结构陶瓷、纺织陶瓷、PTC&NTC 热敏电阻器、电子陶瓷滤波器、片式电容、瓷介电容、厚膜电路、片式电阻、磁性材料、粉末冶金、电子粉体、稀土化工、聚焦电位器、陶瓷基板、高铝陶瓷及其金属化，触头材料、硬质合金材料、钨钼材料等的烧成。
本次课程设计是要完成燃烧式工业窑炉温度定值控制系统的设计，采用的是比值控制系统，实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统，称为比值控制系统。
锅炉燃烧DCS课程设计-- DCS 锅炉燃烧系统组态设计目录摘要：目前我国新建的锅炉系统普遍采用DCS系统，以前采用常规控制的锅炉也基本进行了DCS 改造。
燃烧控制系统是一个多变量输入、多变量输出、大惯性、大滞后且相互影响的一个复杂系统。
当锅炉负荷变化时，所有的被调量都会发生变化，而当改变任一变量时，也会影响到其它变量。
锅炉燃烧过程控制任务很多，最主要的是使锅炉出口蒸汽压力稳定。
当负荷扰动而使蒸汽压力变化时，通过调节燃料量或送风量使之稳定。
其次，应保持燃料燃烧良好，即不要因为空气不足而使烟囱冒黑烟，也不要因空气量过多而增加热量损失。
所以在增加燃料时，空气量应先加大，在减少燃料时，空气量也要减少。
总之燃料量与空气量应保持一定比值，或者烟道气中含氧量应保持一定的数值。
再次，应该使排烟量与空气量相配合，以保持炉膛负压不变。
如果负压太小，甚至为正，则炉膛内热烟气往外冒出，影响设备与工作人员的安全；如果负压大，会使大量冷空气漏进炉内，从而使热量损失增加，降低燃烧效率。
一般炉膛负压应该维持在0～－100Pa 左右。
(4)关键词：DCS；燃烧控制；炉膛负压；蒸汽压力；炉膛含氧量 (4)1．锅炉的工作过程 (4)2. 工业锅炉燃烧控制的任务 (5)3．基于DCS锅炉燃烧系统设计 (7)3.1硬件体系结构设计 (7)3.1.1现场控制站 (10)3.1.2操作站/工程师站 (10)3.2软件组态设计 (10)3.2.1炉膛负压控制 (13)3.2.2蒸汽压力控制 (14)3.2.3炉膛含氧量控制 (16)4. DCS锅炉燃烧系统组态图 (17)5．DCS 系统的特点和优势 (17)6. 结束语 (18)参考文献 (19)DCS锅炉燃烧系统组态设计摘要：目前我国新建的锅炉系统普遍采用DCS系统，以前采用常规控制的锅炉也基本进行了DCS改造。
燃烧控制系统是一个多变量输入、多变量输出、大惯性、大滞后且相互影响的一个复杂系统。
《过程控制工程》课程设计参考题目14级过程控制课程设计题目1班课程设计参考题目：一、温度控制（单回路、串级、前馈—反馈、比值控制）（40）1、换热器出口温度单回路控制方案设计2、乳化物干燥器温度单回路控制方案设计3、精馏塔提馏段温度单回路控制方案设计4、管式加热炉出口温度单回路控制方案设计5、夹套式反应器温度单回路控制控制方案设计6、燃烧式工业窑炉温度单回路控制方案设计7、精馏塔精馏段温度单回路控制方案设计8、流化床反应器温度单回路控制方案设计9、管式热裂解反应器出口温度单回路控制方案设计10、发酵罐温度单回路控制方案设计11、换热器出口温度串级控制方案设计12、乳化物干燥器温度串级控制方案设计13、精馏塔提馏段温度串级控制方案设计14、管式加热炉出口温度串级控制方案设计15、夹套式反应器温度串级控制控制方案设计16、燃烧式工业窑炉温度串级控制方案设计17、精馏塔精馏段温度串级控制方案设计18、流化床反应器温度串级控制方案设计19、发酵罐温度串级控制方案设计20、管式热裂解反应器出口温度串级控制方案设计21、换热器出口温度前馈—反馈控制方案设计22、乳化物干燥器温度前馈—反馈控制方案设计23、精馏塔提馏段温度前馈—反馈控制方案设计24、管式加热炉出口温度前馈—反馈控制方案设计25、夹套式反应器温度前馈—反馈控制控制方案设计26、燃烧式工业窑炉温度前馈—反馈控制方案设计27、精馏塔精馏段温度前馈—反馈控制方案设计28、流化床反应器温度前馈—反馈控制方案设计29、发酵罐温度前馈—反馈控制方案设计30、管式热裂解反应器出口温度前馈—反馈控制方案设计31、换热器出口温度比值控制方案设计32、乳化物干燥器温度比值控制方案设计33、精馏塔提馏段温度比值控制方案设计34、管式加热炉出口温度比值控制方案设计35、夹套式反应器温度比值控制方案设计36、燃烧式工业窑炉温度比值控制方案设计37、精馏塔精馏段温度比值控制方案设计38、流化床反应器温度比值控制方案设计39、发酵罐温度比值控制方案设计40、管式热裂解反应器原料油与蒸汽流量比值控制方案设计41、锅炉出口蒸汽压力单回路控制方案设计42、锅炉出口蒸汽压力串级控制方案设计43、锅炉出口蒸汽压力前馈—反馈控制方案设计44、锅炉出口蒸汽压力比值控制方案设计45、炉膛负压单回路控制方案设计46、炉膛负压前馈—反馈控制方案设计47、离心泵压力定值控制方案设计2班课程设计参考题目：1、换热器出口温度单回路控制方案设计2、乳化物干燥器温度单回路控制方案设计3、精馏塔提馏段温度单回路控制方案设计4、管式加热炉出口温度单回路控制方案设计5、夹套式反应器温度单回路控制控制方案设计6、燃烧式工业窑炉温度单回路控制方案设计7、精馏塔精馏段温度单回路控制方案设计8、流化床反应器温度单回路控制方案设计9、管式热裂解反应器出口温度单回路控制方案设计10、发酵罐温度单回路控制方案设计11、换热器出口温度串级控制方案设计12、乳化物干燥器温度串级控制方案设计13、精馏塔提馏段温度串级控制方案设计14、管式加热炉出口温度串级控制方案设计15、夹套式反应器温度串级控制控制方案设计16、燃烧式工业窑炉温度串级控制方案设计17、精馏塔精馏段温度串级控制方案设计18、流化床反应器温度串级控制方案设计19、发酵罐温度串级控制方案设计20、管式热裂解反应器出口温度串级控制方案设计21、换热器出口温度前馈—反馈控制方案设计22、乳化物干燥器温度前馈—反馈控制方案设计23、精馏塔提馏段温度前馈—反馈控制方案设计24、管式加热炉出口温度前馈—反馈控制方案设计25、夹套式反应器温度前馈—反馈控制控制方案设计26、燃烧式工业窑炉温度前馈—反馈控制方案设计27、精馏塔精馏段温度前馈—反馈控制方案设计28、流化床反应器温度前馈—反馈控制方案设计29、发酵罐温度前馈—反馈控制方案设计30、管式热裂解反应器出口温度前馈—反馈控制方案设计31、换热器出口温度比值控制方案设计32、乳化物干燥器温度比值控制方案设计33、精馏塔提馏段温度比值控制方案设计34、管式加热炉出口温度比值控制方案设计35、夹套式反应器温度比值控制方案设计36、燃烧式工业窑炉温度比值控制方案设计37、精馏塔精馏段温度比值控制方案设计38、流化床反应器温度比值控制方案设计39、发酵罐温度比值控制方案设计40、管式热裂解反应器原料油与蒸汽流量比值控制方案设计41、锅炉出口蒸汽压力单回路控制方案设计42、锅炉出口蒸汽压力串级控制方案设计43、锅炉出口蒸汽压力前馈—反馈控制方案设计44、锅炉出口蒸汽压力比值控制方案设计45、炉膛负压单回路控制方案设计46、炉膛负压前馈—反馈控制方案设计47、离心泵压力定值控制方案设计课程设计教材及主要参考资料：1、戴连奎，《过程控制工程》，化学工业出版社，20122、杜维，《过程检测技术及仪表》，化学工业出版社，20013、姜培正，《过程流体机械》，化学工业出版社，20024、王毅，《过程装备控制技术与应用》，化学工业出版社，20015、厉玉鸣，《化工仪表及自动化》，化学工业出版社，2006一、课程设计教学目的及基本要求：1．课程设计的教学目的培养学生将理论知识应用到解决实际问题的能力，通过该课程的学生，可以很好地训练学生的实际动手能力和解决工程问题的能力，为学生从学校到工厂和技术部门提供前期的训练。
太原理工大学现代科技学院课程设计任务书专业班级自动化学生姓名xxx 课程名称过程控制系统课程设计设计名称模糊控制及冶金工业炉燃料燃烧比值控制系统设计周数1周指导教师xxx设计任务主要设计参数课程设计的意义过程控制课程设计是《过程控制系统》课程教学的一个重要组成部分，也是该课程的最后一个环节，是对学生进行全面的系统的训练。
可以使学过的零碎知识系统化，能够真正地把学过的知识落到实处，进一步激发了学生再深一步学习的热情，培养学生理论与实践相结合能力、工程设计能力、创新能力，进行一定的工程师基本技能训练。
因此课程设计是必不可少的，也是非常必要的。
本课程设计是自动化专业学生的必修课，时间为1周。
课程设计的性质、目的和任务过程控制系统课程设计是自动化专业必修实践性教学环节。
过程控制系统课程是一门实践性很强的专业课，在完成了课堂教学和基础实验等内容后进行本课程设计，是过程控制系统课程的一个重要教学环节，是对过程控制系统课程的综合训练。
本课程设计旨在使学生在了解生产过程的静态和动态特性基础上，根据流程工艺要求，综合应用自动控制理论、现代控制技术，分析、设计、整定过程控制系统，通过课程设计，要求学生不仅能达到了解过程控制系统，而且具有初步解决、分析和设计过程控制系统的能力，为今后从事实际的工业过程控制系统设计和维护打下一定的基础。
课程设计的要求和原始数据过程控制系统课程设计主要包括某一个过程的控制系统设计和文献综述两个部分。
设计内容设计要求1．针对某一个过程控制系统，设计合理的控制方案。
设计的主要内容包括：（1）查阅资料，对被控对象动态特性进行分析，了解生产工艺，确定控制系统的被调量和调节量；（2）确定自动化水平，包括确定自动控制范围、控制质量指标、报警设限及手自动切换水平；（3）根据对被控对象进行的分析，确定系统自动控制结构，完成控制系统原理图；（4）提出仪表选型原则，包括测量、变送、调节及执行仪表的选型；（5）根据确定控制设备和测量取样点和调节机构，简要设计控制系统工艺流程图，编制图例位号；（6）对所设计的控制方案进行仿真实验，并进行调节器参数整定；（7）编写设计系统说明：被控对象的生产工艺描述，提出控制系统的基本任务和要求；选择控制系统控制结构，画控制原理图；进行仪表选型；选择测点和调节机构画控制系统工艺流程图；根据控制原理图，进行控制系统仿真实验，控制器参数工程整定；设计小结。
燃烧式工业窑炉温度单回路控制方案设计1. 引言燃烧式工业窑炉是工业生产中常见的设备，用于烧制各种材料或进行加热处理。
在燃烧过程中，准确控制窑炉的温度对于生产过程至关重要，能够影响产品的质量和产量。
设计一个高效、稳定的温度控制方案对于窑炉的生产效率和经济效益至关重要。
2. 温度控制的基本原理让我们从基本的温度控制原理开始。
燃烧式工业窑炉的温度控制，需要根据窑炉内部的温度变化情况，通过控制燃烧系统的供气、排气量和燃烧速度来实现。
而其中，控制燃烧系统的供气量是实现温度控制的关键。
3. 单回路控制方案设计在设计燃烧式工业窑炉的温度控制方案时，单回路控制是一种常见的方式。
简单来说，单回路控制就是通过窑炉内部的温度传感器收集窑炉温度信号，经过控制器处理后，再输出控制信号，调整燃烧系统的供气量，从而使窑炉的温度保持在设定值范围内。
4. 控制方案的优化然而，单回路控制方案也存在一些局限性，比如对窑炉内部环境变化的响应速度较慢，对窑炉温度的波动幅度不能完全控制等。
在实际应用中，需要对单回路控制方案进行优化。
可以采用先进的控制算法，如模糊控制、PID控制等，来提高控制系统的稳定性和响应速度。
另外，结合窑炉的实际工况，可以在控制系统中加入预测模型，从而实现对窑炉温度变化的提前预警和调整。
5. 个人观点和理解在我看来，针对燃烧式工业窑炉的温度控制，单回路控制方案是一种有效的方式，但需要在实际应用中不断优化和改进。
通过结合先进的控制算法和预测模型，能够更好地实现对窑炉温度的精准控制，从而提高生产效率和产品质量。
总结在燃烧式工业窑炉的温度控制方案设计中，单回路控制是一种常见的方式，但需要在实际应用中进行优化。
通过引入先进的控制算法和预测模型，能够提高控制系统的稳定性和响应速度，实现对窑炉温度的精准控制。
在文章中，我们从基本的温度控制原理出发，进一步探讨了单回路控制方案的设计和优化。
并结合个人观点和理解，对燃烧式工业窑炉的温度控制进行了全面的解析。
目录一、设计任务及要求二、被控对象数学模型建模及对象特性分析1.1对象数学模型的计算及仿真验证 (3)1.2对.象特性分析 (5)三、控制系统设计3.1 基本控制方案 (6)3.2 控制仪表选型 (7)3.3 参数整定计算 (7)3.4 控制系统MATLAB仿真 (8)3.5 仿真结果分析 (10)3.6★控制系统组态四、设计总结一、设计任务及要求对一个燃油炉装置进行如下实验，在温度控制稳定到600℃时，在开环状态下将执行器的输入燃油流量增加大约%30，即在开环状态下将执行器的输入燃油流量增加h /T 5.1q =∆，持续min 1=∆t 后结束，等间隔min 1=∆t 记录炉内温度变化数据如下表，试根据实验数据设计一个超调量具体设计要求如下:（1） 根据实验数据选择一定的辨识方法建立对象的模型；（2） 根据辨识结果设计符合要求的控制系统（给出带控制点的控制流程图，控制系统原理图等，选择控制规律）；画出控制系统SAMA 图；（3） 根据设计方案选择相应的控制仪表（DDZ -Ⅲ），绘制原理接线图； （4） 对设计系统进行仿真设计，首先按对象特性法求出整定参数，然后按4:1衰减曲线法整定运行参数。
（5） ★用MCGS 进行组态设计。
二、 被控对象数学模型建模及对象特性分析1、对象数学模型的计算及仿真验证根据题目表格数据计算出阶跃响应输出值程序为： Dt=1t=0:Dt:21; ts=0:0.001:21;a=[0 7.2 10.35 8.4 7.05 5.85 4.95 4.05 3.3 2.7 2.25 1.95 1.65 1.35 1.05 0.75 0.45 0.36 0.20 0.10 0.04 0.00]%给定脉冲响应数据 y(1)=0 for i=2:1:22y(i)=y(i-1)+a(i); %计算阶跃响应数据 endplot(t,y,'r'); hold on plot(t,a); hold on计算出阶跃响应输出值见下表：由计算可得：稳态值y （∞）=64.0000；作出脉冲响应曲线和阶跃响应曲线如图1所示：使用matlab 编辑.m 文件，通过给定的矩形脉冲响应求对象的阶跃响应并用插值方法画出曲线如下图：051015202510203040506070将阶跃函数曲线归一化，得到单位阶跃响应程序为： yw=max(y) yg(1)=0for i=1:1:22yg(i)=y(i)/yw; endys=interp1(t,yg,ts ,'spline');%线性插值 plot(ts,ys); grid;归一化阶跃响应曲线如下图：05101520250.20.40.60.811.21.4从图中取ys （1t ）=0.4，ys （2t ）=0.8 则1t =2.954 min ，2t =8.016 min 。
窑炉的温度控制系统设计与实现窑炉是生产过程中不可或缺的设备，在烧制各种物品时扮演着重要角色。
然而，为了确保生产过程的质量和稳定性，保证烧制出来的产品符合标准要求，必须对窑炉进行温度控制。
温度控制系统是窑炉生产过程中的关键，必须精心设计和实现才能达到预期效果。
一、窑炉温度控制系统的特点窑炉温度控制系统的特点在于控制对象的复杂性和计算量的大。
首先，窑炉的加热方式各异，如能源的选择、传热方式、加热温度等等都会影响整个控制系统的设计。
其次，窑炉内部环境变化迅速而非常复杂。
温度、湿度、风速等都会影响窑炉内的热传输和物品的烧制。
因此，设计人员需要考虑到窑炉的物理特性和控制过程的复杂性，实现一个高效的温度控制系统。
二、窑炉温度控制系统的分类窑炉温度控制系统主要有两类：闭环控制系统和开环控制系统。
闭环控制系统是指在窑炉内安装温度传感器，采用反馈控制的方法来控制窑炉的温度。
其中，传感器用于实时采集窑炉内的温度数据，然后通过控制器进行处理，输出控制信号，调节热源的输出量以达到温度控制的目标。
这种方式对于窑炉内部温度变化的监测和控制非常精准，因此比较常用。
开环控制系统则是直接控制热源的输出量，不考虑窑炉内部的温度变化。
因此，这种方法相对来说比较简单，易于实现，但是对于温度变化比较复杂的烧炼工艺不是很适用。
三、窑炉温度控制系统实现的技术实现窑炉温度控制系统需要掌握一些技术，如传感器技术、控制电路设计、信号处理等。
其中，传感器技术是实现闭环控制系统关键的部分，直接影响到系统的稳定性和精度。
当窑炉内物品的大小和数量不同时，温度的分布也会发生变化。
因此，需要在不同位置安装不同类型的传感器来采集温度数据，以充分了解窑炉内部的温度分布，减小误差，提高精度。
同时，控制电路设计也是温度控制系统实现的关键。
控制电路需要根据温度传感器采集到的数据进行处理和分析，输出控制信号，并调整热源的输出量。
为了提高系统精度和可靠性，还需要进行电路参数的精确计算，以保证控制电路的工作效果。
课程设计说明书学生姓名：学号：学院：机械工程与自动化学院专业：过程装备与控制工程题目：燃烧式工业窑炉温度比值控制系统设计指导教师：职称:职称:职称:2012 年1 月 4 日课程设计任务书2011/2012 学年第 1 学期学院：机械工程与自动化学院专业：过程装备与控制工程学生姓名：学号：课程设计题目：燃烧式工业窑炉温度比值控制系统设计起迄日期：2011年12月19日～2012 年1月5日课程设计地点：指导教师：系主任：下达任务书日期: 2011年12月19日课程设计任务书目录1 概述 (7)2 被控对象特性的研究 (7)2.1 被控变量的选择 (8)2.2 操纵变量的选择 (8)2.3 被控对象的数学描述 (8)3 燃烧式工业窑炉温度控制原理及控制方案的确立 (9)4 过程检测仪表的选用 (10)4.1 测温元件及温度变送器 (10)4.2 执行器 (11)4.3 调节器 (12)5 参数整定 (12)6 实验仿真 (13)7 课程设计总结 (17)8 参考文献 (17)1.概述燃烧式工业窑炉是用耐火材料砌成的用以煅烧物料或烧成制品的设备，一般大型窑炉燃料多为重油，轻柴油或煤气、天然气。
窑炉通常由窑室、燃烧设备、通风设备，输送设备等四部分组成。
窑炉大致分为 箱式、井式、梭式、网带式、回转式、窑车式、推板式隧道电阻炉、真空炉、气体保护炉、超高温管式推板炉（碳管炉）、钨钼粉焙烧炉、还原炉等各种高、中、低温工业窑炉，工作温度200～2500℃。
可用于ZnO 压敏电阻器、避雷器阀片、结构陶瓷、纺织陶瓷、PTC&NTC 热敏电阻器、电子陶瓷滤波器、片式电容、瓷介电容、厚膜电路、片式电阻、磁性材料、粉末冶金、电子粉体、稀土化工、聚焦电位器、陶瓷基板、高铝陶瓷及其金属化，触头材料、硬质合金材料、钨钼材料等的烧成。
本次课程设计是要完成燃烧式工业窑炉温度定值控制系统的设计，采用的是比值控制系统，实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统，称为比值控制系统。
通常以保持两种或几种物料的流量为一定比例关系的系统，称之流量比值控制系统。
比值控制系统可分为：开环比值控制系统，单闭环比值控制系统，双闭环比值控制系统，变比值控制系统，串级和比值控制组合的系统等。
在本次设计中，窑炉以甲烷作为燃料。
空气和甲烷分别通入炉内进行燃烧。
甲烷充分燃烧的方程式为422222CH O CO H O +=+，空气中含氧量约为20%。
所以可以得出空气的流量是甲烷的10倍就可以保证甲烷充分燃烧。
假设空气供应充足，大气压恒定。
所以采用开环比值控制系统。
在本次课程设计中，为了简化系统模型、便于分析，采用如下假设： 1、燃料为天然气，被加热的介质为陶瓷，陶瓷的厚度为7厘米 2、窑炉为绝热炉，废渣不带走热量2.被控对象特性的研究燃烧式工业窑炉是用耐火材料砌成的用以煅烧物料或烧成制品的设备，其工作原理为燃料进入炉内燃烧，其发出的热量一部分被被加热介质所吸收，另一部分用于维持炉内整个环境的温度。
为了满足工艺的需要，必须使炉内温度维持在一定的范围内。
影响炉内温度最主要的因素为燃料的进料流量，因此可以通过控制燃料的进料流量来控制炉内的温度。
2.1被控变量的选择被控变量是生产过程中希望保持在定值获按一定规律变化的过程参数。
在燃烧式工业窑炉温度控制系统中，我们希望炉内的温度保持在一定的范围内，因此可以把炉内的温度作为被控变量。
2.2操纵变量的选择在控制系统中，用来克服干扰对被控变量的影响，实现控制作用的变量就是操纵变量。
对于燃烧式工业窑炉，燃料的流量对炉内温度的影响最大，因此可以把燃料的流量作为操纵变量。
2.3被控对象的数学描述对于燃烧式工业窑炉，其控制原理为通过控制燃料的进料流量来控制炉内的温度。
图2 燃烧式工业窑炉温度控制示意图现假设空气充足，燃料能够充分燃烧，且窑炉是绝热的，没有热量损失，则燃料燃烧的热量一部分被被加热的介质所吸收，另一部分用于维持窑炉整个环境在一定的温度范围内，现假设窑炉内整个空气环境所拥有的热量为Q,燃料的体积流量为3(/)V dm s ，燃料的燃烧值为R C ,空气的质量为K M ，空气的比热容为K C ，被加热介质的传热系数为H ,传热面积为A ，炉内温度为θ，被加热物质和空气的原始温度为0θ。
根据热量关系，有0d ()(1)R QVC HA dt θθ=-- 其中0()K K Q M C θθ=-，则0()K K dQ M C d dt dtθθ-= 将上式带入（1）式，得到00()()K K R M C d VC HA dtθθθθ-=--0()K K R M C d VC HA dtθθθ=--对上式进行增量化，则00θ∆=，得到 K K R d M C VC HA dt θθ∆=∆-∆K K R d M C HA VC dtθθ∆+∆=∆对上式进行拉普拉斯变换，得到()()()K K R S S M C S HA V C θ+∆=∆则()()()(2)RK K S S S C G V M C S HAθ∆==∆+ 现假设燃料为甲烷，被加热的物质为陶瓷， 陶瓷的厚度为0.07m ，长为0.2m ，宽为0.1m 甲烷的燃烧值R C 为336.22/KJdm ，空气的质量331.205/3036.15K M kg m m kg =⨯= 空气的比热容为0.717/(*)KJ kg K ,陶瓷的传热系数为221.43310/(*)KW m K -⨯, 所有陶瓷的传热面积为23070%(0.070.20.20.10.070.1)212300.070.20.1A m =⨯⨯⨯+⨯+⨯⨯=⨯⨯将以上数据带入（2）式，得到()()() 2.061.471S S S G V S θ∆==∆+3.燃烧式工业窑炉温度控制原理及控制方案的确立燃烧式工业炉的工作方式为：燃料进入炉内燃烧，其热量主要用于两部分，一部分用于被加热介质的吸收，另一部分用于维持炉内整个环境的温度。
影响炉内温度最主要的因素为燃料的进料流量，因此可以通过控制燃料的进料流量来控制炉内的温度。
控制方案采用比值定值控制系统，其方框图如下：图1 比值定值控制系统方框图从控制任务要求可知，燃烧式工业窑炉温度比值控制系统是单点、恒值控制，控制范围和控制精度要求一般，功能上无特殊要求，采用广泛使用的PID控制即可。
4. 过程检测控制仪表的选用4.1 测温元件及变送器根据生产实践和现场使用条件以及仪表的性能，我们选用普通热电偶测温仪表。
热电偶温度仪表是基于热电效应原理制成的测温仪器，它由热电偶、电测仪表和连接导线组成，其核心元件是热电偶。
热电偶温度计有以下特点：①测温精度高，性能稳定；②结构简单，易于制造，产品互换性好；③将温度信号转换为电信号，便于信号远传和实现多点切换测量；④测温范围广，可达-200~2000℃；⑤形式多样，适用于多种测温条件；在此，我们选用一体化温度变送器，Sure301系列热电偶、热电阻一体化温度变送器（以下简称温度变送器）是由温度传感器与信号转换器组成。
本产品经国家级仪器仪表防爆安全监督检验站测试合格，防爆合格证为GYB97142、GYB97143、GYB97144、GYB97145。
广泛用于石油、化工、冶金、机械、煤炭、电站、船泊、国防等部门用来测量液体、气体和蒸汽等介质的温度。
图3 热电偶温度检测变送器■热电偶测量范围：0~1200℃■测量精度：热电阻为±0.2%；热电偶为±1%~±2%；冷端补偿为±2℃/60℃■温度漂移：±0.025%℃，年漂移＜±0.5%■供电电压：24VDC±10%（4-20mA电流型模块最低工作电压需要10V余下供负载）■负载能力：0-600欧姆（24V电压时）电压变化影响＜0.015%V■环境湿度＜85%，且无腐蚀性4.2 流量计流量计是用来检测甲烷流量，从而对空气流量进行比值控制。
在本次设计中选取涡轮流量计。
它具有压损小、测量精度高、量程范围宽、管道安装要求低、抗扰动性能强、性能稳定可靠、重复性好等优点，可广泛用于工业领域燃气和各种气体以及城市燃气和天然气的贸易计量。
在此选用 ZBWL-90/99型涡轮流量计■精确度：±0.5%,±1.0%;重复性；优于±0.2%。
■输出信号：4-20mA电流信号■工作压力：0-1.6Mpa■环境温度：-30℃～+60℃；介质-30℃～+60℃4.3 执行器执行器的作用是接受调节器送来的控制信号，自动的改变操纵量（在此为介质流量），达到对被控参数进行调节的目的。
电动执行器由执行机构和调节机构（阀体）两部分组成。
考虑被调介质的工艺条件及流体特性来选择调节阀。
可分为角行程（DKJ型）和直行程（DKZ型）两种，原理和电路原理完全相同，只是输出机械传动部分有所区别。
按照特性不同，电动执行机构可分为比例式和积分式。
根据实际情况和介质特性，我选用直行程（DKZ 型）比例式电动执行器，其输出直线位移与输入电流信号成正比。
标准技术参数阀体型式：直通铸造球形阀阀尺寸：DN20~200额定压力：PN 16，PN40，PN63，PN100连接形式：法兰（标准型）法兰标准：钢制法兰按GB9113-2000，JB|T-94密封面型式：PN16为突面材料：阀体，阀内组件材料配套和工作温度范围参照ZMA|BM压盖形式：压板式填料：V型聚四氟乙烯填料，柔性石墨填料垫片：型式，齿型和平型材料，F4|改性F4，不锈钢+石墨结构形式：压力平衡型式阀芯：柱塞型套筒：金属密封，线性特性（LG）执行机构型式：电动（电子）式执行机构381LSA|XA-08，381LSA|XA—20阀作用：正在用控制动作：比例控制输入信号：4—20mADC（负载电阻500以下）功耗：A型|50V A，B型|150V A，C型|220V A保护等级：IP55出线连接：普通S型G1|2，防爆X型G3|4环境温度：无空间加热器-10~60有空间加热器--35~60防爆X型-10~40 图4电动执行器环境温度：普通S型95%以下防爆X型45~85%防爆等级：ExdllBT4过载保护：A、B型任选，C型必配手动装置：带手柄4.4 调节器调节器又称控制器，是构成自动控制系统的核心仪表，其作用是将参数测量值和规定的参数值相比较后，得出被调量的偏差，再根据一定的调节规律产生输出信号，从而推动执行器工作，对生产过程进行自动调节。
目前在中国工业上广泛应用的DDZ-Ⅲ型电动调节仪表具有良好的性能，且采取安全火花型防爆措施，具有先进可靠的防爆结构。
我选用DTZ-2100型全刻度指示调节器。
表1 DTZ-2100型全刻度指示调节器相关参数5.参数整定对于热电偶温度一体化变送器，(204)0.0133/1200TmA KmA C C∆-==︒︒对于电动执行器，由于选用的是直线型流量调节阀，33(204)0.0133/200v mA K mA dm dm ∆-==对于PID 调节器，运用经验试凑法对其进行参数整定，根据调节器参数经验数据表，由于本次设计控制的是窑炉内的温度，所以选择0.3δ=，4min 60240I T s =⨯=，1min 6060D T s =⨯=表2 调节器参数经验数据6.实验仿真经过实验仿真，PID 调节器的参数整定为0.2δ=，3min 60180I T s =⨯=，0.5min 6030D T s =⨯=时，响应曲线能够得到较好的效果。
