東南大學過程控制實驗報告三

東南大學自動化學院實驗報告課程名稱： 過程控制 第三次實驗實驗名稱： 被控過程的電動調(diào)節(jié)閥實驗 院（系）：自動化專業(yè)：自動化 姓名： 學號: 同組人員： 實驗時間： 2017年5月13日評定成績： 審閱教師： TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"一.實驗目的 3\o"CurrentDocument"二?實驗內(nèi)容 3實驗步驟 3\o"CurrentDocument"實驗現(xiàn)象 3\o"CurrentDocument"五?思考題 6一、實驗目的1、了解執(zhí)行器的功能和組成；2、掌握電動調(diào)節(jié)閥的使用方法，并完成調(diào)節(jié)閥特性的測定工作；3、熟練掌握調(diào)節(jié)器的參數(shù)設(shè)置和手動、自動的操作方法。二、實驗內(nèi)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(diào)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(diào)節(jié)器參數(shù)的設(shè)置；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(diào)節(jié)器的工作原理P909介紹；2、 掌握P909智能調(diào)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(diào)節(jié)閥特性電動調(diào)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(diào)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(diào)節(jié)閥算是一種極其笨重的儀表設(shè)備，因其結(jié)構(gòu)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，它的工作狀態(tài)的好壞會直接影響自動控制過程，如調(diào)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(zhì)量、環(huán)境污染等等。為了確保電動調(diào)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(shè)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(diào)試。如果是對原生產(chǎn)系統(tǒng)中調(diào)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查。調(diào)節(jié)閥在現(xiàn)場使用中，很多情況往往不是因為調(diào)節(jié)閥本身質(zhì)量所引起，而是調(diào)節(jié)閥的安裝使用不當所造成，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。因此電動調(diào)節(jié)閥在安裝使用時要注意以下幾方面：調(diào)節(jié)閥屬于現(xiàn)場儀表，要求環(huán)境溫度應在－20?60°C范圍，相對濕度W85%；調(diào)節(jié)閥一般應垂直安裝，特殊情況下可以傾斜；安裝調(diào)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2m時應盡量設(shè)置平臺，以利于操作到手輪和便于進行維護檢修；調(diào)節(jié)閥安裝前應對管路進行清洗，排除污物和焊渣。安裝后，為保證不使雜質(zhì)殘留在閥體內(nèi)，還應再次對閥門進行清洗，即通入介質(zhì)時應使所有閥門開啟，以免雜質(zhì)卡住。在使用手輪機構(gòu)后，應恢復到原來的空檔位置；為了使調(diào)節(jié)閥在發(fā)生故障或維修的情況下使生產(chǎn)過程能繼續(xù)進行，調(diào)節(jié)閥應加旁通管路。同時還應特別注意，調(diào)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：⑴電源既方便又節(jié)約，省去了建立氣源站的一系列費用；⑵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）；⑶從經(jīng)濟性上看，除省去氣源站的費用外，還省去電氣閥門定位器的費用：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(gòu)；⑷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(nèi)熱會導致熱保護，使調(diào)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(diào)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(diào)節(jié)閥比較適宜。2、繪出電動調(diào)節(jié)閥特性曲線（1）閥門開度與時間的關(guān)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(guān)系數(shù)據(jù)其中從開始改變P909設(shè)定值到儀表數(shù)值變化有2s延遲。閥門開度與時間變化夫系1JU201000 20 40 ￡JO EQ 120 1^10IM'IfiDZOO220時間/m201000 20 40 ￡JO EQ 120 1^10IM'IfiDZOO220時間/mSO30/U2AD可得到由曲線可知，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,閥門開度與時間變換的數(shù)學關(guān)系：2AD可得到100%K=(228-10*2)=20&%2)閥門開度與電流的關(guān)系閥門開度與電流關(guān)系2J口2J口!317l51il4l3l2lllDmE<<四用tf圖2閥門開度與電流的關(guān)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(guān)系：五、思考題I=4.09+學關(guān)系：五、思考題I=4.09+(19.34—4.09)100K=4.09+0.1525K(m4)1、本實驗電磁調(diào)節(jié)閥的種類、特性、型號，說明作用；答：電磁調(diào)節(jié)閥：MODELUW-15,VOLTS220V,ORIFICE15,CYCLES60Hz,PIPESIZE1/211，OFERATINGPRESSUREMINI0kg/cm2—MAX8kg/cm2圖3電磁閥電磁閥(Electromagneticvalve)是用電磁控制的工業(yè)設(shè)備，是用來控制流體的自動化基礎(chǔ)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(diào)整介質(zhì)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(diào)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(guān)閉不同的排油孔，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(diào)節(jié)閥的作用、類型、型號、工作原理；答：電動調(diào)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(diào)。圖4電動調(diào)節(jié)閥電動調(diào)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。與傳統(tǒng)的氣動調(diào)節(jié)閥相比具有明顯的優(yōu)點：電動調(diào)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：4~20mA）來驅(qū)動閥門改變閥芯和閥座之間的截面積大小控制管道介質(zhì)的流量、溫度、壓力等工藝參數(shù)。實現(xiàn)自動化調(diào)節(jié)功能。新型電動調(diào)節(jié)閥執(zhí)行器內(nèi)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(zhuǎn)變成相對應的直線位移，自動地控制調(diào)節(jié)閥開度，達到對管道內(nèi)流體的壓力、流量、溫度、液位等工藝參數(shù)的連續(xù)調(diào)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(guān)系；Q=xAxj2P/p式中：Q是流量，單位m3/S是流量系數(shù)，與閥門或管子的形狀有關(guān)，一般在0.6~0.65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/m2p是流體的密度，單位kg/m3Q=vxA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(shè)計電動調(diào)節(jié)閥控制電路?！闧■—■?M門AC晌￡[■—■?M門AC晌并國Hl位開變簣聞陽隹開關(guān)；躋QOffPt圖5閥門電