壓力檢測與控制試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計說明

1、.壓力檢測與控制試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計任務(wù)1、設(shè)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(shè)備相連 ，設(shè)備離地 30mm ，要求測量設(shè)備入口處的壓力 。測量誤差不超過壓力示值的±1%。2、設(shè)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(guān)設(shè)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(shè)備 （包括設(shè)備名稱 、型號、性能指標(biāo)等 ）；（3）設(shè)備選型要有一定的理論計算；（ 4）用所選設(shè)備構(gòu)成實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) ，畫出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 ；（ 5）列出

2、所能開設(shè)的實(shí)驗(yàn) ，并寫出實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、步驟、要求等 。課程設(shè)計評語.專業(yè) .專注.設(shè)計報告成設(shè)計過程成績答辯成績總成績績（30%）（40%）（30%）目錄第一章31.1 壓力檢測與控制試驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖31.2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計的思路41.3 完整的壓力檢測系統(tǒng)4第二章52.1 變頻器的工作原理5.專業(yè) .專注.2.2 變頻器選型52.3 變頻器所選型號6第三章73.1 水泵選型的步驟73.2 水泵的型號8第四章9第五章10第六章11第七章13課程設(shè)計總結(jié)14第一章壓力傳感器是現(xiàn)代工業(yè)社會最常用的傳感器之一，被廣泛的應(yīng)用于航空航天、石油化工 ，汽車制造等領(lǐng)域 。 隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，對于壓力傳感器的需

3、求量越來越大 ，要求也越來越高 ，傳統(tǒng)的傳感器生產(chǎn)及性能已逐漸不能滿足需求，.專業(yè) .專注.各個傳感器生產(chǎn)廠商開始研制生產(chǎn)新型傳感器，并增加自動化生產(chǎn)線，提高生產(chǎn)效率 ，剛醫(yī)成本 ，以提高市場競爭力和適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)的應(yīng)用。傳統(tǒng)的傳感器的測量方法大都采用手工操作，特別是壓力傳感器，基本上都是采用手動油壓或氣壓標(biāo)定 。 盡管近幾年也從國外引進(jìn)了部分標(biāo)定設(shè)備，但價格昂貴 ，不易推廣。本系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計出的智能壓力檢測系統(tǒng)，成本低廉 ，使用方便 ，精度也比較高。系統(tǒng)硬件設(shè)計有壓力傳感器測量壓力，并將測量的信號輸入放大器，然后送至AD轉(zhuǎn)換器，A D轉(zhuǎn)換器將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)宇信號送至單片機(jī)。單片機(jī)根據(jù)已編制

4、好的程序，對壓阻元件非線性測量誤差進(jìn)行修正并對修正后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理 。 同時該系統(tǒng)兼具有鍵盤輸入， LED顯示與超限報警功能 。1.1 壓力檢測與控制試驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖：.專業(yè) .專注.圖 11.2總體結(jié)構(gòu)設(shè)計的思路：第一步：根據(jù)課設(shè)要求選取合適的器件，并通過相應(yīng)的理論計算進(jìn)行選取第二步：進(jìn)行控制系統(tǒng)回路的連接第三步 ：在連接好相應(yīng)地回路后，根據(jù)給定的數(shù)值進(jìn)行理論計算，用壓力傳感器對設(shè)備入口處壓力進(jìn)行測量，通過調(diào)節(jié)器使測得的值和給定值進(jìn)行比較，若測得的值使測量誤差超過壓力示值的±1%，則需對產(chǎn)生的偏差進(jìn)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

5、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(dá)到適當(dāng)?shù)倪M(jìn)水速度，從而使測量誤差不超過壓力示值的±1%。1.3 完整的壓力檢測系統(tǒng)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 ).專業(yè) .專注.壓力儀表設(shè)備引壓管路取壓口圖 2第二章變頻器是把工頻電源 (50Hz)變換成各種頻率的交流電源，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變速運(yùn)行的設(shè)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(jìn)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(jī)定子繞組供電的頻率來達(dá)到調(diào)速的目的。.專業(yè) .專注.變頻

6、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(jī)的同步轉(zhuǎn)速表達(dá)式位：n60 f(1 s)/p 式中n 異步電動機(jī) 的轉(zhuǎn)速；f 異步電動機(jī)的頻率 ；s 電動機(jī)轉(zhuǎn)差率 ；p 電動機(jī)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(jī)的轉(zhuǎn)速 ，當(dāng)頻率 f 在 050Hz 的范圍內(nèi)變化時 ，電動機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻器就是通過改變電動機(jī)電源頻率實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的，是一種理想的高

7、效率 、高性能的調(diào)速手段 。2.2 變頻器選型變頻器選型時要確定以下幾點(diǎn)：1) 采用變頻的目的；恒壓控制或恒流控制等。.專業(yè) .專注.2) 變頻器的負(fù)載類型 ；如葉片泵或容積泵等 ，特別注意負(fù)載的性能曲線，性能曲線決定了應(yīng)用時的方式方法。3) 變頻器與負(fù)載的匹配問題 ；I.電壓匹配 ；變頻器的額定電壓與負(fù)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(jī)的額定電流相符。對于特殊的負(fù)載如深水泵等則需要參考電機(jī)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(fù)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(jī)時，由于高速電機(jī)的電

8、抗小 ，高次諧波增加導(dǎo)致輸出電流值增大 。因此用于高速電機(jī)的變頻器的選型 ，其容量要稍大于普通電機(jī)的選型 。5) 變頻器如果要長電纜運(yùn)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(yīng)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 ：.專業(yè) .專注.圖 3第三章水泵是一種面大量廣的通用型機(jī)械設(shè)備，它廣泛地應(yīng)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(jì)中占有重要的地位 。據(jù)統(tǒng)計 ，我

9、國泵產(chǎn)量達(dá) 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，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(shè)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 。.專業(yè) .專注.(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

10、必須考慮滲漏及蒸發(fā)量。(5).壓力：吸水池壓力 ，排水池壓力 ，管道系統(tǒng)中的壓力降 （揚(yáng)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(biāo)高等 ）。選泵確定流量 、揚(yáng)程流量 :(1).如果生產(chǎn)工藝中已給出最小、正常、最大流量 ，應(yīng)按最大流量考慮 。(2). 如果生產(chǎn)工藝中只給出正常流量，應(yīng)考慮留有一定的余量 。對于 ns>100的大流量低其不意揚(yáng)程泵，流量余量取 5%，對 ns<50 的小流量高揚(yáng)和泵 ，流量余量取 10%， 50 ns 100的泵，流量余量也取5%，對質(zhì)量低劣和運(yùn)行條件惡劣的泵，流量余量應(yīng)取 10%。(3).如果基本數(shù)據(jù)只給

11、重量流量，應(yīng)換算成體積流量 。3.2水泵的型號.專業(yè) .專注.D 型系列多級離心泵 系單吸多級分段式 離心泵 ，供輸送請水及物理化學(xué)性質(zhì)類似于水的液體之用。 本泵揚(yáng)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(yuǎn)距離送水、采暖 、浴室等冷暖水循環(huán)增壓及設(shè)備配套等，尤其適用于小型鍋爐給水技術(shù)參數(shù) ：流量： 6.3-300m3/h；揚(yáng)程： 13-650m ；功率： 2.2-400KW ；轉(zhuǎn)速： 1450-2950r/min；口徑：50- 200

12、；溫度范圍 ：105 ；工作壓力 ：3.0Mpa 。單吸分段式離心泵型號意義.專業(yè) .專注.圖 4第四章應(yīng)變式壓力傳感器是由彈性元件、應(yīng)變片以及相應(yīng)的測量電路組成非粘性應(yīng)變式壓力傳感器是直接使用電阻絲(應(yīng)變元件 )在彈性元件上 ，且構(gòu)成一個簡單橋路粘貼式應(yīng)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(dāng)敏感元件經(jīng)受壓力作用而產(chǎn)生應(yīng)變，使得粘貼在其上的電阻絲或片的電阻值發(fā)生相應(yīng)的變化.專業(yè) .專注.壓力傳感器的型號 ：圖 5第五章在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中 ，調(diào)節(jié)器是構(gòu)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(jìn)行比.專業(yè) .專注.例、積分或

13、微分處理后 ，輸出調(diào)節(jié)信號控制執(zhí)行器的動作，以實(shí)現(xiàn)對不同被測或被控參數(shù)壓力的自動調(diào)節(jié)作用。DDZ-III 型調(diào)節(jié)器電路結(jié)構(gòu)圖 ：圖 6基型調(diào)節(jié)器 PD 控制規(guī)律圖 ：圖 7.專業(yè) .專注.第六章又稱控制閥 (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(yīng)改變。調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)由上閥蓋 、下閥蓋、閥體、閥座、閥芯、閥桿、填料和壓板等構(gòu)成。 為適應(yīng)多種使用要求，閥芯和閥體有不同的結(jié)構(gòu)，使用的材料也各不相同。調(diào)節(jié)閥型號 ：圖 8調(diào)節(jié)閥又稱控制閥，是通用的末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，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

14、。調(diào)節(jié)閥一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥門組成。 如果按其所配執(zhí)行機(jī)構(gòu)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)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.專業(yè) .專注.口，設(shè)計的控制系統(tǒng)回路 ：.專業(yè) .專注.圖 9第七章.專業(yè) .專注.應(yīng)變式壓力傳感器特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?:1 、了解金屬箔式應(yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)和性能。2 、掌握使用 YJ-SL-I 型實(shí)驗(yàn)儀設(shè)計電子秤的方法。

15、二、實(shí)驗(yàn)儀器 :YJ-SL-I 型實(shí)驗(yàn)儀 、應(yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?（電橋、差動）、應(yīng)變壓力實(shí)驗(yàn)裝置、連接線若干 。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 :1 、用導(dǎo)線將 YJ-SL-I 型實(shí)驗(yàn)儀和應(yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)電橋模板及實(shí)驗(yàn)裝置連接起來 。檢查電路無誤后 ，打開電源開關(guān) 。 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(yīng)變壓力傳感器制作電子秤。將壓力傳感器電橋?qū)嶒?yàn)?zāi)０宓妮敵雠c差動放大器的輸入相連 ，差動?？斓妮敵雠cYJ-SL-I 實(shí)驗(yàn)儀的 “測量 ”相連。當(dāng)秤盤當(dāng)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(fù)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(xiàng) :.專業(yè) .專注.1 、必須在連接完實(shí)驗(yàn)裝置后，才能打開電源開關(guān) 。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、