檢測與儀表課程設(shè)計(jì)

1、自動(dòng)檢測技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 題目名稱：壓力檢測與控制試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專業(yè)： 班級(jí)： 姓名： 學(xué)號(hào)： 時(shí)間_2015_年_12_月_28_日指導(dǎo)教師_壓力檢測與控制試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè) 計(jì) 任 務(wù)1、 設(shè)計(jì)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(jì)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

2、名稱、型號(hào)、性能指標(biāo)等）；（3）設(shè)備選型要有一定的理論計(jì)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(jì)評(píng)語設(shè)計(jì)報(bào)告成績（30%）設(shè)計(jì)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(gè)十分重要的環(huán)節(jié),很多情況下除需要隨時(shí)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(dòng)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(dāng)被控壓力下降到(或低于)下限壓力值時(shí),控制電機(jī)啟動(dòng),進(jìn)行壓力調(diào)節(jié),而當(dāng)壓力升高到上限壓力值時(shí),電機(jī)則自動(dòng)停止工作,這就將壓力自動(dòng)限制在一定的范圍內(nèi)。 關(guān)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)的系統(tǒng)回路118 開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目12總結(jié)13參考文獻(xiàn)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(lǐng)域，它以自身的自動(dòng)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(dòng)態(tài)壓力計(jì)量測試在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用分析,對(duì)動(dòng)態(tài)壓力計(jì)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(guān)的所有領(lǐng)域中，通過水箱壓力的測量是必不可少的，

4、即使是發(fā)達(dá)國家也不例外。它性能的優(yōu)良與否關(guān)系直接關(guān)系到企業(yè)的生產(chǎn)安全和效益。同時(shí)對(duì)提高我國電站輔機(jī)設(shè)備的設(shè)計(jì)水平和運(yùn)行可靠性都具有較大的意義. 壓力試驗(yàn)的重要性是不言而喻的，因此在壓力容器設(shè)計(jì)、制造和壓力試驗(yàn)過程中都有許多值得注意的問題。第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)1 序言 1.1壓力檢測與控制試驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖：1.2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)算，用壓力傳感器對(duì)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&#

5、177;1%，則需對(duì)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(hào)控制執(zhí)行器的動(dòng)作，改變調(diào)節(jié)閥閥芯和閥座間的流通面積，同時(shí)控制變頻器對(duì)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%。1.3一個(gè)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(gè)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(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(duì)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(duì)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

6、供電的頻率來達(dá)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(gè)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(chǔ)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(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速表達(dá)式位： n60 f(1s)/p式中 n異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速； f異步電動(dòng)機(jī)的頻率； s電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率； p電動(dòng)機(jī)極對(duì)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(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)頻率f在050Hz的范圍內(nèi)變化時(shí)，電動(dòng)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(dòng)機(jī)電源頻率實(shí)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(shí)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。 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(shí)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(duì)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(shí)有可能發(fā)生。 4) 在使用變頻器驅(qū)動(dòng)高速電機(jī)時(shí)，由于高速電機(jī)的電抗小，高次諧波增加導(dǎo)致輸出電流值增大。因此用于

8、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(shí)，此時(shí)要采取措施抑制長電纜對(duì)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(duì)于一些特殊的應(yīng)用場合，如高溫，高海拔，此時(shí)會(huì)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(hào)：3水泵的選型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(jì)，我國泵產(chǎn)量達(dá)525.6萬臺(tái)。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(duì)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(jì)研制了許多高效節(jié)能產(chǎn)品，如IHF、CQB、FSB、UHB等型號(hào)的泵類產(chǎn)品，對(duì)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(shí)對(duì)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(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(duì)于ns>100的大流量低其不意揚(yáng)程泵，流量余量取5%，對(duì)ns<50的小流量高揚(yáng)和泵，流量余量取10%，50ns100的泵，流量余量也取5%，對(duì)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)只給重量流量，應(yīng)換算成體積流量。3.2 水泵的型號(hào)D型系列多級(jí)離心泵系單

11、吸多級(jí)分段式離心泵，供輸送請(qǐng)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(jí)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；溫度范圍：105；工作壓力：3.0Mpa。單吸分段式離心泵型號(hào)意義 4 壓力傳感器的選型應(yīng)變式壓力傳感器是由彈性元件、應(yīng)變片以及

12、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(gè)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4.1 壓力傳感器的型號(hào)5調(diào)節(jié)器在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中，調(diào)節(jié)器是構(gòu)成自動(dòng)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(hào)與給定信號(hào)相比較，并對(duì)由此產(chǎn)生的片產(chǎn)進(jìn)行比例、積分或微分處理后，輸出調(diào)節(jié)信號(hào)控制執(zhí)行器的動(dòng)作，以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同被測或被控參數(shù)壓力的自動(dòng)調(diào)節(jié)作用。5.1 DDZ-III型調(diào)節(jié)器電路結(jié)構(gòu)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(gè)局部阻力可變的節(jié)流元件。閥芯移動(dòng)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。6.1 調(diào)節(jié)閥型號(hào)6.2 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(hào)，借助動(dòng)力操作去改變流體流量。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(dòng)力，調(diào)節(jié)閥可以分為電動(dòng)、氣動(dòng)、液動(dòng)三種，即以電為動(dòng)力源的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，以壓縮空氣為動(dòng)力源的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，以液體介質(zhì)(如油等)壓力為動(dòng)力的電液動(dòng)調(diào)節(jié)

14、閥。竺奧公司生產(chǎn)的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥閥體可任意與竺奧公司生產(chǎn)的電動(dòng)執(zhí)行器匹配，組合為電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。同時(shí)亦可與各種電動(dòng)直行程及氣動(dòng)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(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)回路8 開設(shè)的試驗(yàn)項(xiàng)目應(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(jì)電子秤的方法。 二、實(shí)驗(yàn)儀器:         

15、60;YJ-SL-I型實(shí)驗(yàn)儀、應(yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０澹姌?、差?dòng)）、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)?/p>

16、板的輸出與差動(dòng)放大器的輸入相連，差動(dòng)模快的輸出與YJ-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(shí)，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(dòng)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):          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、實(shí)驗(yàn)完畢后，關(guān)閉電源，依次拆卸電路。 總結(jié):(1).能夠根據(jù)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)(2).掌握壓力課程設(shè)計(jì)的原理和方法(3).對(duì)