高低压自动加热控制系统设计

徐秋敏　　郭　旭　王　毓　王慧萍（中航工业沈阳黎明航空发动机有限责任公司，辽宁　沈阳　　110043）

高低压自动加热控制系统设计

徐秋敏郭旭王毓王慧萍
（中航工业沈阳黎明航空发动机有限责任公司，辽宁沈阳110043）

摘要：高低压自动加热装置是高压压气机转子和低压压气机转子的加热设备，其控制系统的主要功能是实现高低压加热体的自动加热控制及相应的故障保护功能和报警功能。在本控制系统中，将高压部分和低压部分设计成两个独立的控制柜，以提高设备的使用效率。

关键词：自动加热；智能调节器；温度测量；PID

目前，现场使用的加热设备是将高压压气机转子和低压压气机转子的加热部分集成在一个控制柜中，这样就不能对两个相距较远的高压转子和低压转子同时进行加热，使用起来具有局限性。且现用加热装置中高低压加热体的工作电压为AC220V，存在一定的安全隐患。为此，为了提高加热装置的的使用率，在本控制系统中将高压部分和低压部分分别设计成两个独立的控制柜体，并将高低压加热体的工作电压设置在DC48V，大大提高了系统的安全性。

1高低压自动加热装置电气控制系统的工作原理

高低压自动加温装置控制系统在实现高压转子和低压转子按工艺要求自动加热功能的同时，还要具备多种故障保护功能。且完成加热工作或温度过高时，系统会自动停止加热并发出报警信号。另外，在紧急情况下，控制系统还要具备紧急停止功能。

高低压自动加热装置控制系统中的关键问题在于温度测量的准确性和加热器温度控制精确性、稳定性。

1.1温度测量

在工业生产中，热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器，其主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热电阻的测量精确度最高，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。

热电阻是利用其电阻值随温度变化而变化这一原理将温度量转换成电阻量的温度传感器。通过给热电阻施加一已知激励电流测量其两端电压的方法，测得电阻值，之后再根据温度曲线将电阻值转换为温度值，从而实现温度测量。

本控制系统采用热电阻进行温度测量，每个加热体设有两个热电阻，提高温度测量的可靠性。

1.2PID控制技术

在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或者得不到精确的数学模型时，控制理论的其他技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。PID控制器参数的自动调整是通过智能化调整或者自校正、自适应算法来实现。

在本控制系统中，结合现场实际情况，使用智能调节器对控制温度进行PID调节，实现高低压加热体的自动加热控制。

综上，高低压自动加热装置控制系统是以热电阻测温原理为基础，以高精度的智能调节器为控制核心的自动控制系统。它采用精确度较高的热电阻测温法测量加热体的时时加热温度，利用智能调节器对测量的温度参数进行PID参数整定，找到最佳的控制量，实现自动加热控制功能。当达到计时时间时，系统会自动停止加热。在加热温度超过工艺要求温度的上限时，系统将发出声光报警信号。

2控制系统结构组成及工作过程

高低压自动加热装置控制系统的高压部分和低压部分是相互独立的两个控制系统，主要由加热器、温度测量部分和控制柜组成，其中控制柜主要包括电源部分、智能温控仪、报警部分、冷却部分、指示部分、计时部分、故障保护部分及控制开关部分，其控制框图如图1所示。

设备通电后，电源指示灯亮，之后按照要求对调节器和计时器进行参数设置；按下加热启动按钮，加热指示灯亮，加热器开始工作；当温度初次达到工作温度的下限时，计时器开始计时；当温度达到工作温度的上限了，系统发出指令，加热器停止加热；当温度降到温度下限时，系统将发出加热指令，加热器自动继续加热；如此反复；计时器达到设置时间，停止加热管工作，并发出报警信号；按下加热停止按钮时，加热指示灯灭，加热器停止加热；加热的过程中，若加热温度超过温度上限，系统会自动停止加热，并发出声光报警信号；系统设有急停按钮，在紧急情况下，按下紧急停止按钮，系统将切断加热电源，确保安全。

图1　高低压自动加热装置控制系统框图

结语

高低压自动加热装置控制系统分为高压控制柜和低压控制柜两个相互独立的部分，采用热电阻测温方法，通过智能温控仪对测量的温度数据进行整定，并根据整定结果控制加热器的加热工作，将加热温度控制在要求范围内，实现加热器的自动加热控制功能。同时，控制系统还具有多种故障保护功能和超温报警功能。

参考文献

[1]刘国林，殷贯西，等.电子测量[M].北京：机械工业出版社，2003.

[2]孙传友，孙晓斌.感测技术基础[M].北京：电子工业出版社，2006.

[3]陈建明.自动控制理论[M].北京：电子工业出版社，2009.

[4]王耀南，刘治.智能PID控制器在工业对象中的应用[J].自动化仪表，2001 （05）.

中图分类号：TP202

文献标识码：A