東南大學過程控制實驗報告三

1、東南大學自動化學院實驗報告評定成績:審閱教師:課程名稱:過程控制次實驗實驗名稱:被控過程的電動調節(jié)閥實驗院（系）：自動化專 業(yè):自動化學 號:姓 名:同組人員:實驗時間： 2017年5月13日.實驗目的-二.實驗內容-三.實驗步驟四.實驗現(xiàn)象五.思考題 3 3 3 614實驗目的1、了解執(zhí)行器的功能和組成；2、掌握電動調節(jié)閥的使用方法，并完成調節(jié)閥特性的測定工作；3、熟練掌握調節(jié)器的參數(shù)設置和手動、自動的操作方法。、實驗內容1、儀表的配線操作；2、本實驗的儀表配線圖見圖1 .2 ，對實驗控制臺上的2#、 3#調節(jié)器的輸入、輸出、電源進行插棒連線（ 6根弱電， 4 根強電）；3、調節(jié)器參數(shù)的設置

2、；記錄曲線，運用組態(tài)王中的歷史趨勢曲線，曲線下方操作按鈕的作用參看附錄二。三 、實驗步驟1、了解P909智能調節(jié)器的工作原理P909介紹;2、掌握P909智能調節(jié)器的使用方法P909及其使用;3、掌握力控組態(tài)過程控制實驗平臺的使用方法力控軟件；4、理解電動調節(jié)閥特性電動調節(jié)閥的使用；5、當液位平衡后，改變進水閥的開度，一般變化10%左右，等待液位再次平衡，并且記錄下改變閥位的時刻。四、 實驗現(xiàn)象1、電動調節(jié)閥的使用與評價1）使用注意事項在工業(yè)自動化儀表中， 電動調節(jié)閥算是一種極其笨重的儀表設備， 因其結構簡單， 主要 元部件又被殼體籠罩，加之安裝在工藝管道上，所以往往不被人們重視。但是，它的工

3、作狀 態(tài)的好壞會直接影響自動控制過程， 如調節(jié)閥一旦出現(xiàn)問題， 操作人員就會忙手忙腳， 還會涉及系統(tǒng)投運、生產(chǎn)安全、產(chǎn)品質量、環(huán)境污染等等。為了確保電動調節(jié)閥能夠正常工作，使生產(chǎn)系統(tǒng)安全運行， 新閥在安裝之前， 應首先檢查閥上的銘牌標記是否與設計要求相符。同時還應對其基本誤差限、全行程偏差、 回差、死區(qū)、泄漏量 （在要求嚴格的場合時進行）等項目進行調試。如果是對原生產(chǎn)系統(tǒng)中調節(jié)閥進行了大修， 除了對上述各項進行校驗外，還應對舊閥的填料函和連接處等部位進行密封性檢而是調節(jié)閥的安查。調節(jié)閥在現(xiàn)場使用中， 很多情況往往不是因為調節(jié)閥本身質量所引起，因此電動調節(jié)閥在安裝使用時要注意以下幾方面：調節(jié)閥屬

4、于現(xiàn)場儀表，要求環(huán)境溫度應在裝使用不當所造成， 如安裝環(huán)境、 安裝位置及方向不當或者是管路不清潔等原因所致。2m 時應盡量設置平臺，以利于2060C范圍，相對濕度w 85% ;調節(jié)閥一般應垂直安裝，特殊情況下可以傾斜；安裝調節(jié) 閥的管道一般不要離地面或操作平面太高，在管道高度大于 操作到手輪和便于進行維護檢修； 調節(jié)閥安裝前應對管路進行清洗， 排除污物和焊渣。 安裝為了使調節(jié)閥在發(fā)生后，為保證不使雜質殘留在閥體內， 還應再次對閥門進行清洗， 即通入介質時應使所有閥門開啟， 以免雜質卡住。在使用手輪機構后，應恢復到原來的空檔位置；故障或維修的情況下使生產(chǎn)過程能繼續(xù)進行，調節(jié)閥應加旁通管路。同時還

5、應特別注意， 調節(jié)閥的安裝位置是否符合工藝過程的要求。使用注意事項： 為避免電源線的干擾，信號線采用屏蔽電纜，并與電源線屏蔽；電源配線要有足夠的容量以滿足執(zhí)行器額定電流及起動電流的要求；安裝地線、 連接電源及信號線時，應先切斷電源以防觸電；連接電源的接線端子，爬電距離及電氣間隙應大于8mm ；定期檢查密封圈的老化問題，及時更換；維修時需斷開電源后再開蓋，嚴防短路。2）評價優(yōu)點：電源既方便又節(jié)約，省去了建立氣源站的一系列費用；用“氣動閥 +電氣閥門定位器 +氣源”的復雜方式，它不只是增加了費用，反而帶來了可靠性的下降（環(huán)節(jié)越多，可靠性差的因素增加）從經(jīng)濟性上看，除省去氣源站的費用外，還省去電氣閥

6、門定位器的費用：一臺好的進口的電氣閥門定位器，通常在 5000 6000 元以上，更好的在 8000 10000 的價位上，而這個價位基本上可購回上述高可靠的電子式執(zhí)行機構；環(huán)節(jié)減少了，相應減少了維修工作量。缺點： 電機運行產(chǎn)生的內熱會導致熱保護， 使調節(jié)閥停止工作； 由于電機必須經(jīng)過多級減速才能輸出力矩， 所以運行速度還不是很快， 在有些要求快速啟閉的場合還不適用， 大力矩和高速， 還是一個比較難以解決的矛盾；由于運動部件多，相對容易產(chǎn)生故障，尤其在調節(jié)頻繁的工況，容易產(chǎn)生電機熱保護、減速齒輪損壞、模塊可控硅燒毀等故障，在這種工況下，最好還是選用氣動調節(jié)閥比較適宜。2、繪出電動調節(jié)閥特性曲線

7、1）閥門開度與時間的關系過渡時間(S)02223232423閥門開度(%)01020304050儀表顯示(mA)4.095.547.058.5310.3011.77過渡時間(S)2522232323閥門開度(%)60708090100儀表顯示(mA)13.3214.8116.3817.8519.34表1閥門開度與時間的關系數(shù)據(jù)其中從開始改變P909設定值到儀表數(shù)值變化有2s延遲。閥門開度與時可變化關系1303 也iS 1 43nuH圖1閥門開度與時間變化關系由曲線可知，閥門開度與時間呈線性變化，將每次改變的2s延遲時間去掉后，可得到閥門開度與時間變換的數(shù)學關系:100%K= = 20.8?%(

8、228 - 10 ?2)(2)閥門開度與電流的關系閥門開度與電癥關系4E_S1020'303C90圖2閥門開度與電流的關系由曲線可知，變送器輸出電流與閥門開度呈線性變化，可得到閥門開度與時間變換的數(shù) 學關系:100I = 4.09 + (19.34 ； 4.09) ?= 4.09 + 0.1525?五、思考題1、本實驗電磁調節(jié)閥的種類、特性、型號，說明作用;答：電磁調節(jié)閥： MODEL UW-15 , VOLTS 220V , ORIFICE 15 ,CYCLES 60Hz , PIP ESIZE 1/211， OFERATING PRESSURE MINI 0kg/ cm2 MAX

9、8kg/ cm2圖3電磁閥V電磁閥(Electromagnetic valve )是用電磁控制的工業(yè)設備，是用來控制流體的自動化基礎元件，屬于執(zhí)行器，并不限于液壓、氣動。用在工業(yè)控制系統(tǒng)中調整介質的方向、流量、速度和其他的參數(shù)。電磁閥可以配合不同的電路來實現(xiàn)預期的控制,而控制的精度和靈活性都能夠保證。電磁閥有很多種，不同的電磁閥在控制系統(tǒng)的不同位置發(fā)揮作用,最常用的是單向閥、安全閥、方向控制閥、速度調節(jié)閥等。工作原理：電磁閥里有密閉的腔，在不同位置開有通孔，每個孔連接不同的油管， 腔中間是活塞，兩面是兩塊電磁鐵， 哪面的磁鐵線圈通電閥體就會被吸引到哪邊，通過控制閥體的移動來開啟或關閉不同的排油

10、孔，而進油孔是常開的,液壓油就會進入不同的排油管，然后通過油的壓力來推動油缸的活塞，活塞又帶動活塞桿，活塞桿帶動機械裝置。這樣通過控制電磁鐵的電流通斷就控制了機械運動。2、電動調節(jié)閥的作用、類型、型號、工作原理;答：電動調節(jié)閥：型號2DYP-16P 壓力1.6MPa，輸入信號 4-20mA, 口徑2.5mm,電源220V，反饋信號 4-20mA，閥門控制精度 0.1%-8%可調。I7圖4電動調節(jié)閥與傳統(tǒng)的氣動調節(jié)閥相比具電動調節(jié)閥是工業(yè)自動化過程控制中的重要執(zhí)行單元儀表。有明顯的優(yōu)點：電動調節(jié)閥節(jié)能（只在工作時才消耗電能），環(huán)保（無碳排放），安裝快捷 方便（無需復雜的氣動管路和氣泵工作站）。工

11、作電源：DC24V,AC220V,AC380V 等電壓等級。輸入控制信號： DC4-20MA 或者DC1-5V 。反饋控制信號：DC4-20MA （負載電阻礙500歐姆以下）通過接收工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的信號（如：420mA ）來驅動閥門改變閥芯和閥座之間的截面積大小控制管道介質的流量、溫度、壓力等工藝參數(shù)。實現(xiàn)自動化調節(jié)功能。新型電動調節(jié)閥執(zhí)行器內含飼服功能，接受統(tǒng)一的4-20mA 或1-5V -DC的標準信號,將電流信號轉變成相對應的直線位移，自動地控制調節(jié)閥開度，達到對管道內流體的壓力、 流量、溫度、液位等工藝參數(shù)的連續(xù)調節(jié)。3、從管道流量、壓力、阻力，流速，截面積等方面了解說明基本參量的關系;Q =訃 A X 2P/ P式中：Q是流量，單位m3/s卩是流量系數(shù)，與閥門或管子的形狀有關，一般在0.60.65之間A是管道截面積，單位 m2P是通過閥門前后的壓力，單位Pa 或 kg/mP是流體的密度，單位kg/m 3式中：Q是流量，單位m3/sA是管道截面積，單位 m2V是平均流速，單位m/S4、設計電動調節(jié)閥控制電路。3S0*保I KiNII VKM2和 1 4S1IDtfTAV 330V KH7Fl r弋> LMJ打IL1I27XHNIIu幵羨開HMttJF獎寸:Kih丄t曲j*KMl圖5閥門電動裝置原理圖U