每当冬季来临的时候,在一些气温较低的地区经常会发生仪表被冻坏或者故障的问题,严重时可能引发中毒、火灾、爆炸等安全事故,给工业生产中的仪表设备埋下了极大的安全隐患。而现有的仪表防冻措施都存在不同程度的弊端,因此,对于一些大型的仪器仪表用户而言,冬季的仪表防冻就是一个艰巨的任务。针对以上问题,本文研究了一种寒冷地区仪表复合式伴热防冻技术。这种伴热方式不仅能够经济有效地为仪表箱内的仪表伴热,而且还能够控制仪表箱内部的温度,从而保障了仪表的正常工作。论文的研究工作主要包括:(1)首先对课题的研究背景和现有的伴热措施进行了调研,在对现有伴热措施的不足进行分析总结的基础上,开展了寒冷地区仪表复合式伴热防冻技术的探索研究。借助传热学基本理论,利用蒸汽伴热和电伴热基本原理,对复合式伴热工作原理进行了理论分析。建立了电伴热单元的等效电路,并对其进行了解析研究;基于以上分析研究,建立了复合式伴热系统传递函数的模型,为后续的研究工作提供了理论依据;(2)利用ANSYS分别对单蒸汽伴管和双蒸汽伴管在仪表箱内不同的分布位置进行了温度场的仿真分析,然后通过电加热片的替换,对复合式伴热在仪表箱内产生的温度场进行了仿真。同时,还对复合式伴热时蒸汽伴管和电加热片的最佳分布位置进行了分析研究与优化处理;(3)以单片机作为核心控制单元,设计了复合式伴热的硬件和软件控制系统,从而实现对仪表箱箱内温度进行有效控制;(4)为了对仪表箱内的温度进行有效控制,研究了温度开关控制算法和基于继电反馈的PID参数自整定控制算法,并对基于继电反馈的PID参数自整定控制算法进行了仿真评估与实验验证。研究结果表明,温度开关控制算法的温度波动量较大,适合应用在对温度控制精度低的场合;而基于继电反馈的PID参数自整定控制算法的温度控制效果较好,经过调节之后的温度波动小,稳态误差小,是复合式伴热系统可应用的最佳温控算法;(5)完成了复合式伴热防冻实验装置的制作与调试工作。开展了单一方式伴热与复合式伴热效果的对比实验测试研究,测试结果表明,复合式伴热较单一方式伴热在经济性、可控性及稳定性等方面有着显著的优势;并且基于继电反馈的PID参数自整定控制算法的温控效果较温度开关控制算法的更精确、更稳定。本文所研究的寒冷地区仪表复合式伴热防冻技术,具有成本低、稳定性强和温控精度高等优点,在进行仪表防冻处理时具有较大的实际推广使用价值,并且已授权一项实用新型专利。