檢測與儀表課程設計

1、自動檢測技術及儀表控制系統(tǒng)課程設計報告 題目名稱：壓力檢測與控制試驗系統(tǒng)設計 專業(yè)： 班級： 姓名： 學號： 時間_2015_年_12_月_28_日指導教師_壓力檢測與控制試驗系統(tǒng)設計設 計 任 務1、 設計參數(shù)上位水箱尺寸：800×500×600mm，上位水箱離地200mm安裝，通過直徑為20mm的PVC管道與其他設備相連，設備離地30mm，要求測量設備入口處的壓力。測量誤差不超過壓力示值的±1%。2、設計要求（1）上位水箱通過水泵供水，通過變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速；（2） 通過查閱相關設備手冊或上網(wǎng)查詢，選擇壓力傳感器、調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)閥、變頻器、水泵等設備（包括設備

2、名稱、型號、性能指標等）；（3）設備選型要有一定的理論計算；（4）用所選設備構成實驗系統(tǒng)，畫出系統(tǒng)結構圖；（5）列出所能開設的實驗，并寫出實驗目的、步驟、要求等。課程設計評語設計報告成績（30%）設計過程成績（30%）答辯成績（40%）總成績摘要在工業(yè)生產(chǎn)中,壓力的測量和控制是一個十分重要的環(huán)節(jié),很多情況下除需要隨時了解生產(chǎn)過程中介質(zhì)壓力的變化外,還需要將壓力自動保持在一定的范圍內(nèi)。下面介紹的壓力測量和控制裝置可滿足上述要求,當被控壓力下降到(或低于)下限壓力值時,控制電機啟動,進行壓力調(diào)節(jié),而當壓力升高到上限壓力值時,電機則自動停止工作,這就將壓力自動限制在一定的范圍內(nèi)。 關鍵詞：壓力測量

3、壓力控制第一章 前言1第二章 系統(tǒng)總體設計11 序言12 變頻器選型23 水泵的選型54 壓力傳感器的選型85 調(diào)節(jié)器96 調(diào)節(jié)閥107 設計的系統(tǒng)回路118 開設的實驗項目12總結13參考文獻14 第一章 前言 水箱控制系統(tǒng)已不僅僅局限于大型的電廠、煤炭、鋼鐵等大型企業(yè)領域，它以自身的自動化控制系統(tǒng)的安全優(yōu)勢，已經(jīng)慢慢深入到一些民用水箱產(chǎn)品。但是目前階段，它的成本還很高。通過水箱動態(tài)壓力計量測試在電力系統(tǒng)中的應用分析,對動態(tài)壓力計量測試在電力工業(yè)的發(fā)展和前景作了展望，水箱壓力測量有大規(guī)模推廣的前景。我國仍然處于生產(chǎn)型發(fā)展中國家，所有幾乎在能源相關的所有領域中，通過水箱壓力的測量是必不可少的，

4、即使是發(fā)達國家也不例外。它性能的優(yōu)良與否關系直接關系到企業(yè)的生產(chǎn)安全和效益。同時對提高我國電站輔機設備的設計水平和運行可靠性都具有較大的意義. 壓力試驗的重要性是不言而喻的，因此在壓力容器設計、制造和壓力試驗過程中都有許多值得注意的問題。第二章 系統(tǒng)總體設計1 序言 1.1壓力檢測與控制試驗系統(tǒng)的結構圖：1.2 總體結構設計的思路：第一步：根據(jù)課設要求選取合適的器件，并通過相應的理論計算進行選取第二步：進行控制系統(tǒng)回路的連接第三步：在連接好相應地回路后，根據(jù)給定的數(shù)值進行理論計算，用壓力傳感器對設備入口處壓力進行測量，通過調(diào)節(jié)器使測得的值和給定值進行比較，若測得的值使測量誤差超過壓力示值的&#

5、177;1%，則需對產(chǎn)生的偏差進行比例、積分或微分處理后，輸出調(diào)節(jié)信號控制執(zhí)行器的動作，改變調(diào)節(jié)閥閥芯和閥座間的流通面積，同時控制變頻器對水泵的控制，調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速以達到適當?shù)倪M水速度，從而使測量誤差不超過壓力示值的±1%。1.3一個完整的壓力檢測系統(tǒng)包括：取壓口；引壓管路和壓力檢測儀表 一個簡單的壓力檢測系統(tǒng)示意圖(下圖) 2 變頻器選型變頻器是把工頻電源(50Hz)變換成各種頻率的交流電源，以實現(xiàn)電機的變速運行的設備，其中控制電路完成對主電路的控制，整流電路將交流電變換成直流電，直流中間電路對整流電路的輸出進行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆成交流電。變頻調(diào)速是通過改變電機定子繞組

6、供電的頻率來達到調(diào)速的目的。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4個部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲能和緩沖無功功率。2.1變頻器的工作原理 我們知道，交流電動機的同步轉(zhuǎn)速表達式位： n60 f(1s)/p式中 n異步電動機的轉(zhuǎn)速； f異步電動機的頻率； s電動機轉(zhuǎn)差率； p電動機極對數(shù)。 由上式可知，轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比，只要改變頻率f即可改變電動機的轉(zhuǎn)速，當頻率f在050Hz的范圍內(nèi)變化時，電動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻器就是通過改變電動機電源頻率實現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的，是一種理想的高效率、高性能

7、的調(diào)速手段。2.2變頻器選型時要確定以下幾點： 1) 采用變頻的目的；恒壓控制或恒流控制等。 2) 變頻器的負載類型；如葉片泵或容積泵等，特別注意負載的性能曲線，性能曲線決定了應用時的方式方法。 3) 變頻器與負載的匹配問題； I.電壓匹配；變頻器的額定電壓與負載的額定電壓相符。 II. 電流匹配；普通的離心泵，變頻器的額定電流與電機的額定電流相符。對于特殊的負載如深水泵等則需要參考電機性能參數(shù)，以最大電流確定變頻器電流和過載能力。 III.轉(zhuǎn)矩匹配；這種情況在恒轉(zhuǎn)矩負載或有減速裝置時有可能發(fā)生。 4) 在使用變頻器驅(qū)動高速電機時，由于高速電機的電抗小，高次諧波增加導致輸出電流值增大。因此用于

8、高速電機的變頻器的選型，其容量要稍大于普通電機的選型。 5) 變頻器如果要長電纜運行時，此時要采取措施抑制長電纜對地耦合電容的影響，避免變頻器出力不足，所以在這樣情況下，變頻器容量要放大一檔或者在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。 6) 對于一些特殊的應用場合，如高溫，高海拔，此時會引起變頻器的降容，變頻器容量要放大一擋。 2.3變頻器所選型號：3水泵的選型水泵是一種面大量廣的通用型機械設備，它廣泛地應用于石油、化工、電力冶金、礦山、選船、輕工、農(nóng)業(yè)、民用和國防各部門，在國民經(jīng)濟中占有重要的地位。據(jù)統(tǒng)計，我國泵產(chǎn)量達525.6萬臺。泵的電能消耗占全國電能消耗的21%以上。因此大力降低泵有能源消耗，

9、對節(jié)約能源具用十分重大的意義。近年來，我們泵行業(yè)設計研制了許多高效節(jié)能產(chǎn)品，如IHF、CQB、FSB、UHB等型號的泵類產(chǎn)品，對降低泵的能源消耗起了積極作用。 3.1水泵選型的步驟 選泵列出基本數(shù)據(jù)：   (1).介質(zhì)的特性：介質(zhì)名稱、比重、粘度、腐蝕性、毒性等。   (2).介質(zhì)中所含因體的顆粒直徑、含量多少。   (3).介質(zhì)溫度：（） (4).所需要的流量一般工業(yè)用泵在工藝流程中可以忽略管道系統(tǒng)中的泄漏量，但必須考慮工藝變化時對流量的影響。農(nóng)業(yè)用泵如果是采用明渠輸水，還必須考慮滲漏及蒸發(fā)量。 (5).壓力：吸水池壓力，排水池壓力

10、，管道系統(tǒng)中的壓力降（揚程損失）。 (6).管道系統(tǒng)數(shù)據(jù)（管徑、長度、管道附件種類及數(shù)目，吸水池至壓水池的幾何標高等）。 選泵確定流量、揚程流量:  (1).如果生產(chǎn)工藝中已給出最小、正常、最大流量，應按最大流量考慮。  (2).如果生產(chǎn)工藝中只給出正常流量，應考慮留有一定的余量。對于ns>100的大流量低其不意揚程泵，流量余量取5%，對ns<50的小流量高揚和泵，流量余量取10%，50ns100的泵，流量余量也取5%，對質(zhì)量低劣和運行條件惡劣的泵，流量余量應取10%。 (3).如果基本數(shù)據(jù)只給重量流量，應換算成體積流量。3.2 水泵的型號D型系列多級離心泵系單

11、吸多級分段式離心泵，供輸送請水及物理化學性質(zhì)類似于水的 液體之用。本泵揚程為H23至153.6米，流量為12.6-39.6m3/h。液體的最高 溫度不得超過80.D型系列多級離心泵適用范圍：適用于工業(yè)和城市給排水、高層建筑增壓供水，園林噴灌、消防增壓、遠距離送水、采暖、浴室等冷暖水循環(huán)增壓及設備配套等，尤其適用于小型鍋爐給水 技術參數(shù)：流量：6.3-300m3/h；揚程：13-650m；功率：2.2-400KW；轉(zhuǎn)速：1450-2950r/min；口徑：50-200；溫度范圍：105；工作壓力：3.0Mpa。單吸分段式離心泵型號意義 4 壓力傳感器的選型應變式壓力傳感器是由彈性元件、應變片以及

12、相應的測量電路組成 非粘性應變式壓力傳感器是直接使用電阻絲(應變元件)在彈性元件上，且構成一個簡單橋路粘貼式應變式壓力傳感器是將電阻絲或片粘貼在壓力敏感元件上，當敏感元件經(jīng)受壓力作用而產(chǎn)生應變，使得粘貼在其上的電阻絲或片的電阻值發(fā)生相應的變化4.1 壓力傳感器的型號5調(diào)節(jié)器在實際工業(yè)生產(chǎn)應用中，調(diào)節(jié)器是構成自動控制系統(tǒng)的核心儀表，它的基本功能是將來自變送器的測量信號與給定信號相比較，并對由此產(chǎn)生的片產(chǎn)進行比例、積分或微分處理后，輸出調(diào)節(jié)信號控制執(zhí)行器的動作，以實現(xiàn)對不同被測或被控參數(shù)壓力的自動調(diào)節(jié)作用。5.1 DDZ-III型調(diào)節(jié)器電路結構圖：5.2 基型調(diào)節(jié)器PD控制規(guī)律圖：6 調(diào)節(jié)閥又稱控

13、制閥(或調(diào)節(jié)閥)，是一個局部阻力可變的節(jié)流元件。閥芯移動改變了閥芯與閥座間的流通面積，即改變了閥的阻力系數(shù)，使被控介質(zhì)流量相應改變。調(diào)節(jié)閥結構由上閥蓋、下閥蓋、閥體、閥座、閥芯、閥桿、填料和壓板等構成。為適應多種使用要求，閥芯和閥體有不同的結構，使用的材料也各不相同。6.1 調(diào)節(jié)閥型號6.2 調(diào)節(jié)閥又稱控制閥，是通用的末端執(zhí)行機構，通過接受調(diào)節(jié)控制單元輸出的控制信號，借助動力操作去改變流體流量。調(diào)節(jié)閥一般由執(zhí)行機構和閥門組成。如果按其所配執(zhí)行機構使用的動力，調(diào)節(jié)閥可以分為電動、氣動、液動三種，即以電為動力源的電動調(diào)節(jié)閥，以壓縮空氣為動力源的氣動調(diào)節(jié)閥，以液體介質(zhì)(如油等)壓力為動力的電液動調(diào)節(jié)

14、閥。竺奧公司生產(chǎn)的電動調(diào)節(jié)閥閥體可任意與竺奧公司生產(chǎn)的電動執(zhí)行器匹配，組合為電動調(diào)節(jié)閥。同時亦可與各種電動直行程及氣動薄膜執(zhí)行器聯(lián)接匹配，并可根據(jù)各品牌執(zhí)行器定做接口，7 設計的控制系統(tǒng)回路8 開設的試驗項目應變式壓力傳感器特性實驗 一、實驗目的:          1、了解金屬箔式應變片的應變效應和性能。     2、掌握使用YJ-SL-I型實驗儀設計電子秤的方法。 二、實驗儀器:         

15、60;YJ-SL-I型實驗儀、應變傳感器實驗模板（電橋、差動）、應變壓力實驗裝置、連接線若干。 三、實驗內(nèi)容:          1、用導線將YJ-SL-I型實驗儀和應變傳感器實驗電橋模板及實驗裝置連接起來。檢查電路無誤后，打開電源開關。調(diào)節(jié)RW1旋鈕，使輸出為零。按順序增加砝碼數(shù)量，每次200g，記錄每次加載后的輸出電壓值U。再以相反的次序?qū)㈨来a逐一取下，記錄輸出電壓。利用逐差法求出傳感器的靈敏度。即，S=。     2、利用應變壓力傳感器制作電子秤。將壓力傳感器電橋?qū)嶒災?/p>

16、板的輸出與差動放大器的輸入相連，差動?？斓妮敵雠cYJ-SL-I實驗儀的“測量”相連。當秤盤當秤盤中無任何重物時，調(diào)節(jié)調(diào)整旋鈕使電壓表的讀數(shù)為零。秤盤上加1000g的砝碼，調(diào)節(jié)差動放大器的放大倍數(shù)旋鈕，使電壓表的讀數(shù)為1.000V。重復以上步驟，直至電壓表的讀數(shù)與秤盤上的砝碼質(zhì)量一致。  四、注意事項:          1、必須在連接完實驗裝置后，才能打開電源開關。     2、加放砝碼注意要放在盤中部，勿使盤邊緣被壓斜到一邊。     3、實驗完畢后，關閉電源，依次拆卸電路。 總結:(1).能夠根據(jù)所學知識進行分析設計(2).掌握壓力課程設計的原理和方法(3).對