论文总字数：18403字

目 录

1绪论 1

1.1本设计的背景和意义 1

1.2本设计的国内外研究现状 1

1.3本设计的主要内容 2

1.3.1设计概况 2

1.3.2设计内容 2

1.3.3研究对象 2

1.3.4研究内容 2

2出口蒸汽温度PID调节 3

2.1出口蒸汽温度控制方案设计 3

2.2串级控制 3

2.2.1串级控制的定义 3

2.2.2串级控制系统设计 3

2.3出口蒸汽温度控制仿真 6

2.3.1副回路参数设定 6

2.3.2副回路参数设定仿真结果分析 8

2.3.3主回路参数设定 8

2.3.4主回路参数设定仿真结果分析 12

3流量控制系统方案设计 12

3.1仪表选型 12

3.1.1温度仪表选型 13

3.1.2压力仪表选型 14

3.1.3流量仪表选型 16

3.1.4控制阀选型 18

3.1.5流量演算器选型 19

3.1.6系统搭建 20

4流量演算器仿真 22

4.1硬件结构 22

4.2流程图 22

4.3温压补偿 23

4.4功能介绍 23

4.4.1A/D转换功能 23

4.4.2温压补偿功能 24

4.4.3循环显示功能 24

4.4.4报警功能 24

4.4.5状态显示功能 25

4.4.6控制开关功能 25

4.5仿真结果 25

4.6结果分析 27

5结束语 27

参考文献 28

致谢 30

管道流量控制系统控制设计

陈钦

, China

Abstract:At present, the national initiative for sustainable development requires us to conserve energy. Steam, which occupies a large proportion in the field of energy, is of great significance for its rational use. From the point of view of the flow control of the steam pipe, this paper, based on the current domestic trade measurement of steam flow outside the factory, based on the heating project of Zhangping Industrial Park, regulates the outlet temperature of superheated steam by PID, the selection of meter temperature transmitter, pressure transmitter, flow meter, electric valve and flow performance. The design and Simulation of temperature and pressure compensation of the calculator are carried out. The experimental results show that the design scheme can improve the accuracy of trade settlement between the user and the energy supplier.

Key words:PID, flow measurement, temperature and pressure compensation

1绪论

1.1本设计的背景和意义

目前能源的消耗随着社会的进步逐步增加，国家正在倡议可持续发展，对于能源的利用成为重点。在“十三五”规划中，关停小锅炉，蒸汽供热逐渐成为大势所趋。此时，流量测量则成为不可逃避的问题，测量的对象虽然是简单的蒸汽，但是其测量的准确性需要进一步的探索。流量测量仪表分为一体式和分离式，例如差压式流量计，则为分离式。随着科技的逐步发展，流量演算器有了很大的改善，从以前的仅仅显示到如今新增了许多的功能，例如温压补偿、循环显示、远程控制等一系列的功能。 微处理器时代发展至今,流量的测量技术有了很大的变革。从一开始需要好几个单元组合才可以实现的功能，到现在一个可编程的流量演算器，就能够完成，在流量演算器中可以对流量进行一系列的修正、补偿等，从而保证测量的准确性。显示的模块由以前的复杂液晶显示到如今的几个数码管就可完全显示,目前被称为流量演算器,事实上，这是一种处理流量信息的微型计算机，承接着连接测量仪表和流量演算器的作用，出于对节能和可持续方面的考虑，这就要求从发电厂供给至用户端的蒸汽流量要能够准确的测量，这样能够保证用汽单位可以依据所测数据进行经济考核，对供汽单位可以做到合理收费。因此,蒸汽流量的计量，对于用户端和供热单位有着重要的意义。
在如今微计算机技术快速发展的时代，可以采用单片机构成蒸汽流量演算器。流量演算器与平衡流量计、压力变送器和温度变送器一起使用，通过测量到的温度、压力和流量参数通过相应的计算对被测流量进行温度压力补偿，累加后获得累积流量。可编程单片机通过连接其他芯片，实现循环显示、温压补偿、报警等功能。
在热网项目中，供热单位将蒸汽卖给各用户，并按累计流量的计量结果进行贸易结算，而此时流量计量的准确性就显得尤为重要，用户端与供汽单位都很看重测量结果，因此，选择合适的流量测量仪表，建立合适的管道流量控制系统就非常有用，可以使用户端的流量、温度、压力等数据能够更加的精确^[1]。

1.2本设计的国内外研究现状

从国内外的研究来看，蒸汽流量计量存在着很多的问题。蒸汽流量所受到的影响因素有很多，出口蒸汽温度、仪表测量、仪表安装环境等，因此计量精度较低，有些因为仪表的错误选择而造成更高的误差，人们更多的注重提高蒸汽的利用率，却忽略了蒸汽流量计量的准确性^[2]。

相比于国内蒸汽计量，国外的仪表准确性较高，目前流量计使用较多的品牌为A FlowTek、Spirax Sarco、Emerson-Rosemount，国产仪表也在逐渐增加流量测量的精确度，目前国内上海横河产品已进入市场。对于温度变送器，国内产品的精确度与国外产品的精确度相差不大，故国产压力变送器广泛应用于蒸汽计量，如上海方欣、上自仪三厂、重庆川仪十七厂，皆能够达到贸易计量的准确性。而压力变送器则以国外产品居多，例如Emerson-Rosemount、YOKOGAWA、Honeywell等。

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