高低壓自動加熱控制系統設計

徐秋敏　　郭　旭　王　毓　王慧萍（中航工業沈陽黎明航空發動機有限責任公司，遼寧　沈陽　　110043）

高低壓自動加熱控制系統設計

徐秋敏郭旭王毓王慧萍
（中航工業沈陽黎明航空發動機有限責任公司，遼寧沈陽110043）

摘要：高低壓自動加熱裝置是高壓壓氣機轉子和低壓壓氣機轉子的加熱設備，其控制系統的主要功能是實現高低壓加熱體的自動加熱控制及相應的故障保護功能和報警功能。在本控制系統中，將高壓部分和低壓部分設計成兩個獨立的控制柜，以提高設備的使用效率。

關鍵詞：自動加熱；智能調節器；溫度測量；PID

目前，現場使用的加熱設備是將高壓壓氣機轉子和低壓壓氣機轉子的加熱部分集成在一個控制柜中，這樣就不能對兩個相距較遠的高壓轉子和低壓轉子同時進行加熱，使用起來具有局限性。且現用加熱裝置中高低壓加熱體的工作電壓為AC220V，存在一定的安全隱患。為此，為了提高加熱裝置的的使用率，在本控制系統中將高壓部分和低壓部分分別設計成兩個獨立的控制柜體，并將高低壓加熱體的工作電壓設置在DC48V，大大提高了系統的安全性。

1高低壓自動加熱裝置電氣控制系統的工作原理

高低壓自動加溫裝置控制系統在實現高壓轉子和低壓轉子按工藝要求自動加熱功能的同時，還要具備多種故障保護功能。且完成加熱工作或溫度過高時，系統會自動停止加熱并發出報警信號。另外，在緊急情況下，控制系統還要具備緊急停止功能。

高低壓自動加熱裝置控制系統中的關鍵問題在于溫度測量的準確性和加熱器溫度控制精確性、穩定性。

1.1溫度測量

在工業生產中，熱電阻是中低溫區最常用的一種溫度檢測器，其主要特點是測量精度高，性能穩定。其中鉑熱電阻的測量精確度最高，它不僅廣泛應用于工業測溫，而且被制成標準的基準儀。

熱電阻是利用其電阻值隨溫度變化而變化這一原理將溫度量轉換成電阻量的溫度傳感器。通過給熱電阻施加一已知激勵電流測量其兩端電壓的方法，測得電阻值，之后再根據溫度曲線將電阻值轉換為溫度值，從而實現溫度測量。

本控制系統采用熱電阻進行溫度測量，每個加熱體設有兩個熱電阻，提高溫度測量的可靠性。

1.2PID控制技術

在工程實際中，應用最為廣泛的調節器控制規律為比例、積分、微分控制，簡稱PID控制，又稱PID調節。PID控制器以其結構簡單、穩定性好、工作可靠、調整方便而成為工業控制的主要技術之一。當被控對象的結構和參數不能完全掌握，或者得不到精確的數學模型時，控制理論的其他技術難以采用時，系統控制器的結構和參數必須依靠經驗和現場調試來確定，這時應用PID控制技術最為方便。PID控制器參數的自動調整是通過智能化調整或者自校正、自適應算法來實現。

在本控制系統中，結合現場實際情況，使用智能調節器對控制溫度進行PID調節，實現高低壓加熱體的自動加熱控制。

綜上，高低壓自動加熱裝置控制系統是以熱電阻測溫原理為基礎，以高精度的智能調節器為控制核心的自動控制系統。它采用精確度較高的熱電阻測溫法測量加熱體的時時加熱溫度，利用智能調節器對測量的溫度參數進行PID參數整定，找到最佳的控制量，實現自動加熱控制功能。當達到計時時間時，系統會自動停止加熱。在加熱溫度超過工藝要求溫度的上限時，系統將發出聲光報警信號。

2控制系統結構組成及工作過程

高低壓自動加熱裝置控制系統的高壓部分和低壓部分是相互獨立的兩個控制系統，主要由加熱器、溫度測量部分和控制柜組成，其中控制柜主要包括電源部分、智能溫控儀、報警部分、冷卻部分、指示部分、計時部分、故障保護部分及控制開關部分，其控制框圖如圖1所示。

設備通電后，電源指示燈亮，之后按照要求對調節器和計時器進行參數設置；按下加熱啟動按鈕，加熱指示燈亮，加熱器開始工作；當溫度初次達到工作溫度的下限時，計時器開始計時；當溫度達到工作溫度的上限了，系統發出指令，加熱器停止加熱；當溫度降到溫度下限時，系統將發出加熱指令，加熱器自動繼續加熱；如此反復；計時器達到設置時間，停止加熱管工作，并發出報警信號；按下加熱停止按鈕時，加熱指示燈滅，加熱器停止加熱；加熱的過程中，若加熱溫度超過溫度上限，系統會自動停止加熱，并發出聲光報警信號；系統設有急停按鈕，在緊急情況下，按下緊急停止按鈕，系統將切斷加熱電源，確保安全。

圖1　高低壓自動加熱裝置控制系統框圖

結語

高低壓自動加熱裝置控制系統分為高壓控制柜和低壓控制柜兩個相互獨立的部分，采用熱電阻測溫方法，通過智能溫控儀對測量的溫度數據進行整定，并根據整定結果控制加熱器的加熱工作，將加熱溫度控制在要求范圍內，實現加熱器的自動加熱控制功能。同時，控制系統還具有多種故障保護功能和超溫報警功能。

參考文獻

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[4]王耀南，劉治.智能PID控制器在工業對象中的應用[J].自動化儀表，2001 （05）.

中圖分類號：TP202

文獻標識碼：A