東南大學(xué)過程控制實(shí)驗(yàn)報(bào)告三

1、東南大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告課程名稱： 過程控制 第 三 次實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)名稱： 被控過程的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥實(shí)驗(yàn) 院 （系）： 自動(dòng)化 專 業(yè)： 自動(dòng)化 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 同組人員： 實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 2017 年 5 月 13 日評(píng)定成績(jī)： 審閱教師： 目 錄一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?二實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3三實(shí)驗(yàn)步驟3四實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象3五思考題6一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解執(zhí)行器的功能和組成；2、掌握電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的使用方法，并完成調(diào)節(jié)閥特性的測(cè)定工作；3、熟練掌握調(diào)節(jié)器的參數(shù)設(shè)置和手動(dòng)、自動(dòng)的操作方法。二 、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、 儀表的配線操作；2、 本實(shí)驗(yàn)的儀表配線圖見圖1.2，對(duì)實(shí)驗(yàn)控制臺(tái)上的2#、3#調(diào)節(jié)器的輸入、輸出、電源進(jìn)行插棒連線（6根

2、弱電，4根強(qiáng)電）；3、 調(diào)節(jié)器參數(shù)的設(shè)置；記錄曲線，運(yùn)用組態(tài)王中的歷史趨勢(shì)曲線，曲線下方操作按鈕的作用參看附錄二。三 、實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)平臺(tái)的使用方法力控軟件；4、理解電動(dòng)調(diào)節(jié)閥特性電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的使用；5、當(dāng)液位平衡后，改變進(jìn)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(shí)刻。四、 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象1、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的使用與評(píng)價(jià)（1）使用注意事項(xiàng)在工業(yè)自動(dòng)化儀表中，電動(dòng)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(jiǎn)單，主要元部件又被殼體籠罩，加之安裝在工藝管道上，

3、所以往往不被人們重視。但是，它的工作狀態(tài)的好壞會(huì)直接影響自動(dòng)控制過程，如調(diào)節(jié)閥一旦出現(xiàn)問題，操作人員就會(huì)忙手忙腳，還會(huì)涉及系統(tǒng)投運(yùn)、生產(chǎn)安全、產(chǎn)品質(zhì)量、環(huán)境污染等等。為了確保電動(dòng)調(diào)節(jié)閥能夠正常工作，使生產(chǎn)系統(tǒng)安全運(yùn)行，新閥在安裝之前，應(yīng)首先檢查閥上的銘牌標(biāo)記是否與設(shè)計(jì)要求相符。同時(shí)還應(yīng)對(duì)其基本誤差限、全行程偏差、回差、死區(qū)、泄漏量（在要求嚴(yán)格的場(chǎng)合時(shí)進(jìn)行）等項(xiàng)目進(jìn)行調(diào)試。如果是對(duì)原生產(chǎn)系統(tǒng)中調(diào)節(jié)閥進(jìn)行了大修，除了對(duì)上述各項(xiàng)進(jìn)行校驗(yàn)外，還應(yīng)對(duì)舊閥的填料函和連接處等部位進(jìn)行密封性檢查。調(diào)節(jié)閥在現(xiàn)場(chǎng)使用中，很多情況往往不是因?yàn)檎{(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(dāng)所造成，如安裝環(huán)境、安裝位置

4、及方向不當(dāng)或者是管路不清潔等原因所致。因此電動(dòng)調(diào)節(jié)閥在安裝使用時(shí)要注意以下幾方面： 調(diào)節(jié)閥屬于現(xiàn)場(chǎng)儀表，要求環(huán)境溫度應(yīng)在2060范圍，相對(duì)濕度85%；調(diào)節(jié)閥一般應(yīng)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(shí)應(yīng)盡量設(shè)置平臺(tái)，以利于操作到手輪和便于進(jìn)行維護(hù)檢修；調(diào)節(jié)閥安裝前應(yīng)對(duì)管路進(jìn)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(yīng)再次對(duì)閥門進(jìn)行清洗，即通入介質(zhì)時(shí)應(yīng)使所有閥門開啟，以免雜質(zhì)卡住。在使用手輪機(jī)構(gòu)后，應(yīng)恢復(fù)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(jìn)行，調(diào)節(jié)閥應(yīng)加旁通管路。同時(shí)還應(yīng)特別注意，調(diào)

5、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(xiàng)：為避免電源線的干擾，信號(hào)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(dòng)電流的要求；安裝地線、連接電源及信號(hào)線時(shí)，應(yīng)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(yīng)大于8mm；定期檢查密封圈的老化問題，及時(shí)更換；維修時(shí)需斷開電源后再開蓋，嚴(yán)防短路。（2）評(píng)價(jià)優(yōu)點(diǎn)： 1 電源既方便又節(jié)約，省去了建立氣源站的一系列費(fèi)用； 2 用“氣動(dòng)閥+電氣閥門定位器+氣源”的復(fù)雜方式，它不只是增加了費(fèi)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）； 3 從經(jīng)濟(jì)性上看，除省去氣源站的費(fèi)用外，還省去電氣閥門定

6、位器的費(fèi)用：一臺(tái)好的進(jìn)口的電氣閥門定位器，通常在50006000元以上，更好的在800010000的價(jià)位上，而這個(gè)價(jià)位基本上可購回上述高可靠的電子式執(zhí)行機(jī)構(gòu)；4 環(huán)節(jié)減少了，相應(yīng)減少了維修工作量。 缺點(diǎn)：電機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生的內(nèi)熱會(huì)導(dǎo)致熱保護(hù)，使調(diào)節(jié)閥停止工作；由于電機(jī)必須經(jīng)過多級(jí)減速才能輸出力矩，所以運(yùn)行速度還不是很快，在有些要求快速啟閉的場(chǎng)合還不適用，大力矩和高速，還是一個(gè)比較難以解決的矛盾；由于運(yùn)動(dòng)部件多，相對(duì)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(jī)熱保護(hù)、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(dòng)調(diào)節(jié)閥比較適宜。2、繪出電動(dòng)調(diào)節(jié)閥特性曲線（1）閥門開度與時(shí)間的關(guān)

7、系過渡時(shí)間(s)02223232423閥門開度(%)01020304050儀表顯示(mA)4.095.547.058.5310.3011.77過渡時(shí)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(shí)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 。圖1閥門開度與時(shí)間變化關(guān)系由曲線可知，閥門開度與時(shí)間呈線性變化，將每次改變的2s延遲時(shí)間去掉后，可得到閥門開度與時(shí)間變換的數(shù)學(xué)關(guān)系： K=100%(228-10*2)=20.8t%（2）閥門開度與電流的關(guān)系圖2 閥門開度與電流的關(guān)系由曲線

8、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(shí)間變換的數(shù)學(xué)關(guān)系： I=4.09+(19.34-4.09)100K=4.09+0.1525K(mA)五、 思考題1、 本實(shí)驗(yàn)電磁調(diào)節(jié)閥的種類、特性、型號(hào)，說明作用；答：電磁調(diào)節(jié)閥： MODEL UW-15，VOLTS 220V，ORIFICE 15，CYCLES 60Hz，PIPESIZE 1/211， OFERATING PRESSURE MINI 0kg/cm2MAX 8kg/cm2圖3 電磁閥電磁閥（Electromagnetic valve）是用電磁控制的工業(yè)設(shè)備，是用來控制流體的自動(dòng)化基礎(chǔ)元件，屬于執(zhí)行器，并不限于液壓、氣動(dòng)

9、。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(shí)現(xiàn)預(yù)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(gè)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(huì)被吸引到哪邊，通過控制閥體的移動(dòng)來開啟或關(guān)閉不同的排油孔，而進(jìn)油孔是常開的，液壓油就會(huì)進(jìn)入不同的排油管，然后通過油的壓力來推動(dòng)油缸的活塞，活塞又帶動(dòng)活塞桿，活塞桿帶動(dòng)機(jī)械裝置。這樣通過控制電磁鐵的電流通斷就控制了機(jī)械運(yùn)動(dòng)。2、

10、 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的作用、類型、型號(hào)、工作原理；答：電動(dòng)調(diào)節(jié)閥：型號(hào) 2DYP-16P 壓力 1.6MPa，輸入信號(hào) 4-20mA,口徑 2.5mm,電源 220V，反饋信號(hào) 4-20mA，閥門控制精度 0.1%-8%可調(diào)。圖4 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥電動(dòng)調(diào)節(jié)閥是工業(yè)自動(dòng)化過程控制中的重要執(zhí)行單元儀表。與傳統(tǒng)的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)：電動(dòng)調(diào)節(jié)閥節(jié)能（只在工作時(shí)才消耗電能），環(huán)保（無碳排放），安裝快捷方便（無需復(fù)雜的氣動(dòng)管路和氣泵工作站）。工作電源：DC24V,AC220V,AC380V等電壓等級(jí)。輸入控制信號(hào)：DC4-20MA或者DC1-5V。反饋控制信號(hào)：DC4-20MA（負(fù)載電阻礙500歐姆以下）通過

11、接收工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的信號(hào)（如：420mA）來驅(qū)動(dòng)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)化調(diào)節(jié)功能。新型電動(dòng)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1-5VDC的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，將電流信號(hào)轉(zhuǎn)變成相對(duì)應(yīng)的直線位移，自動(dòng)地控制調(diào)節(jié)閥開度，達(dá)到對(duì)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=A2P/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0.60.65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/m2 是流體的密度，單位kg/m3Q=vA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(jì)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制電路。