热动专业课程实验指导书.doc

电 气 工 程 学 院 热动专业课程实验指导书冯胜强编写适用专业热能与动力工程：贵 州 大 学二00七 年 八 月前 言本课程主要介绍了煤的工业分析和煤的发热量，对煤的阐述是锅炉原理内容的一部分，所以把它称为专业课程实验。需要学生掌握的知识是：煤的水分、煤的灰分、煤的挥发分和煤的发热量，当然在此之前学生也应该了解煤样的选择以及煤粉的制作过程。所有实验均为综合性实验，完成本实验学生可以较全面了解煤的品质好坏，更好理解本实验的意义所在。在实验中学生要等待煤粉的水分被干燥的过程、看到在高温下煤粉的挥发分失掉的过程、煤粉的燃烧过程，在理性和感性两方面对煤有较充分的认识，也对培养学生认真、严谨工作态度有好处，受益匪浅。煤的水分分析主要介绍了煤在110下干燥15小时后所失掉的重量为水分的重量；煤的灰分主要介绍了煤在高温下充分燃烧后所剩下的成分为煤的灰分；煤的挥发分主要介绍了煤在高温缺氧的情况下所失掉的成分为水分和挥发分，间接可以得到煤的挥发分；煤的发热量介绍了标定热容量和测量发热量。汽轮机转子振动特性分析实验是为热能与动力工程专业必修课汽轮机原理配套开设的实验课，通过实验使学生加深理解课堂学习的基本原理和基本方法，了解转子的振动特性和现场动平衡的常用方法，并通过动手操作掌握实验步骤，仪器的使用方法和实验现象分析，培养学生动手能力和实验技能。几个实验训练和培养了学生进行煤的工业分析和发热量测量的技能。本书注重理论联系实际，内容具有较强针对性。贵州大学电气工程学院 冯胜强2007年8月目 录1、 实验一：煤的工业分析32、 实验二：煤的发热量测定63、 实验三：汽轮机转子振动特性分析104、实验四：过程控制135、附件五186、附件六19实验 一：煤的工业分析 实验学时：9实验类型：综合实验要求：必修一、实验目的1学会对煤进行工业分析；2学会对干燥箱、箱式电炉和电子分析天平的使用。二、实验内容1分析煤样内水分按下式计算Wf=100Wf分析煤样内水分 克G分析煤样质量 克G1分析煤样干燥后的质量 克2由测定结果按下式计算分析煤样灰分Af= 100Af分析煤样灰分%G1分析煤样质量 克G分析煤样灼烧后残留物质量 克3由测定结果按下式计算分析煤样挥发分Vf=100WfVf分析煤样挥发分 %G分析煤样质量 克G1分析煤样灼烧后的质量 克Wf分析煤样水分 %三、实验原理、方法和手段1煤的水分测定测定收到基水分即全水分的煤样，既可以由专用煤样来制备，也可以在制备分析煤样过程中分取。测定全水分煤样的粒度可以是.小于6mm，也可以是小于13mm,按国标GB/T2111996的规定，采用一步法时其称样量为500g,称准到0.5克，将其置于预先加热到105110的带鼓风干燥箱中，烟煤干燥2小时，无烟煤干燥3小时。然后取出趁热称重，称准到0.5克。 WtW+(100-Wf)Winh100式中Wt煤样的外在水分，；Winh煤样的内在水分，。在两次重复测定中，当Wt时，其差值应不超过.；而Wt时，其差值应不超过.。空干基水分（分析水分）的测定煤中空干基水分含量通常随煤的变质程度加深而减小。对于不同煤种，分析煤样中的水分宜采用不同的方法。在实验室中一般采用空气干燥法，其要点是：称取一定量的煤样，置于鼓风干燥箱中，在空气流中干燥至恒重，然后根据煤样的失重来计算出水分含量。该方法只适于烟煤及无烟煤。分析煤样内水分测定称取.克，粒度应小于.mm的试样放在预先烘干并已称重的烧杯里，置于鼓风干燥箱中15小时后取出，迅速放入干燥器中进行干燥冷却，冷却至室温后称量。（约需20分钟）有必要时可以进行检查性干燥试验，直到煤样的质量减小或增重小于0.001克为止。在后一种情况下采用增重前一次质量为计算依据，内水分在2以下时不进行检查性干燥试验。灰分的测定煤的灰分是煤质的最重要特性指标之一，煤中灰分含量的高低对电力生产的关系很大。煤中灰分的测定分为缓慢灰化法与快速灰化法。前者可作为仲裁方法；后者则作为例行分析方法。快速灰化法是：将装有煤样的灰皿由炉外逐步送入预先加热至81510的高温炉中灰化至质量恒定，测出灰分含量。实验步骤：称取10.1克分析煤样于恒重的灰皿中，轻轻晃动铺平，把灰皿放在灰皿架上，再放入已升温至500箱式电炉中（若煤样着火发生爆燃，试验作废），在自然通风下（炉门留缝隙15分钟）保持30分钟后，关闭炉门继续升温至81510，保持20分钟取出灰皿架，放在石棉板上冷却5分钟后，将灰皿放入干燥器继续冷却至室温（约20分钟）称量。每隔30分钟进行检查性灼烧试验，直到煤样的质量变化小于0.001克为止，采取最后一次质量为计算依据，灰分小于15%不行检查性灼烧试验。灰分测定的允许误差值如下表灰分Af %允许误差同一化验室不同化验室15.1530.3 挥发分的测定挥发分的测定是一项规范性很强的试验方法，其测定结果完全取决于所规定的试验条件，其中以加热温度及加热时间的控制最为重要。是将煤样在90010于隔绝空气的条件下，加热7分钟，由煤中有机物分解出来的液体（呈蒸气状态）及气体产物。称取10.1克分析试样于恒重的挥发坩埚中，轻轻晃动铺平后放在坩埚架上盖上盖子，使得煤粉在缺氧条件下被加热，将箱式电炉加热到920打开炉门，迅速将坩埚架放入炉内高温区，关闭炉门炉温必须在3分钟内回升到90010，实验才有效不到7分钟作好准备，取出坩埚架时正好7分钟，然后将其放在石棉板上，冷却5分钟后，将坩埚放入干燥器继续冷却至室温（约20分钟）称重。挥发分测定的允许误差值挥发分Vf %允许误差同一化验室不同化验室200.300.5020400.501.00400.801.50四、实验组织运行要求采用集中授课形式五、实验条件干燥箱1、箱式电炉1、分析天平1、干燥器1、金属浅盘2、玻璃称量瓶3、灰皿3、灰皿架1、挥发分坩埚3、坩埚架1、秒表4、坩埚钳1、托盘2。六、实验步骤1称取.克试样放在预先烘干并已称重的烧杯里，置于鼓风干燥箱中15小时后取出，迅速放入干燥器中进行干燥冷却，冷却至室温后称量。（约需20分钟）分析煤样内水分按下式计算Wf=100Wf分析煤样内水分 克G分析煤样质量 克G1分析煤样干燥后的质量 克2：称取10.1克分析煤样于恒重的灰皿中，轻轻晃动铺平，把灰皿放在灰皿架上，再放入已升温至500箱式电炉中（若煤样着火发生爆燃，试验作废），在自然通风下（炉门留缝隙15分钟）保持30分钟后，关闭炉门继续升温至81510，保持20分钟取出灰皿架，放在石棉板上冷却5分钟后，将灰皿放入干燥器继续冷却至室温（约20分钟）称量。实验结果由测定结果按下式计算分析煤样灰分Af= 100Af分析煤样灰分%G1分析煤样质量 克G分析煤样灼烧后残留物质量 克3称取10.1克分析试样于恒重的挥发坩埚中，轻轻晃动铺平后放在坩埚架上盖上盖子，将箱式电炉加热到920打开炉门，迅速将坩埚架放入炉内高温区，关闭炉门炉温必须在3分钟内回升到90010，实验才有效不到7分钟作好准备，取出坩埚架时正好7分钟，然后将其放在石棉板上，冷却5分钟后，将坩埚放入干燥器继续冷却至室温（约20分钟）称重。实验结果由测定结果按下式计算分析煤样挥发分Vf=100WfVf分析煤样挥发分 %G分析煤样质量 克G1分析煤样灼烧后的质量 克Wf分析煤样水分 %七、思考题1进行检查性干燥试验有必要吗？2挥发分实验中若不将坩埚盖上盖子也不把电炉门关严会有什么结果？八、实验报告实验要求基本内容详见附件5、附件九、其它说明煤的工业分析是以水分、灰分、挥发分、固定碳表示媒质分析四个项目的总称。其中水分与灰分是煤中不可燃组分，挥发分与固定碳是碳中可燃组分，它们之和构成了煤的全部组成。根据工业分析指标，可以基本掌握各种煤的性质与特点，并确定其在工业上的实用价值。在火电厂中，煤的工业分析是每天对入厂煤及如炉煤必测的常规检验项目。实验 二：煤的发热量测定 实验学时：4实验类型：综合实验要求：必修一、实验目的1熟悉氧弹热量计的使用。2掌握用氧弹热量计测量煤发热量的方法。3为燃烧设备的设计和改造提供重要依据。二、实验内容煤的发热量不仅是火电厂进煤的计价依据，也是火电厂计算标准煤耗的主要参数。测定煤的发热量，国内外普遍采用氧弹热量计。该方法沿用至今已有一个多世纪的历史，测热的原理虽未改变，但随着科学与技术的发展，热量计的结构与性能已有很大改进，操作自动化程度日异提高。先对量热系统标定热容量，所谓量热系统，是指发热量测定过程中，接受试样所放出热量的各个部件。热容量E的含义，就是指热量计量热系统升高1时所吸收的热量。Q=E(tn-t0)/m Q煤的发热量，J/gm试样量，gt0量热系统的起始温度，tn量热系统吸收煤样放出热量后的最终温度，E热量计的热容量，J/利用所测的热容量测量弹筒发热量，所谓弹筒发热量，是指在实验室中用热量计实测的发热量，用Q表示。Q=E(tn-t0)/m Q煤的发热量，J/gm试样量，gt0量热系统的起始温度，tn量热系统吸收煤样放出热量后的最终温度，E热量计的热容量，J/三、实验原理、方法和手段测定煤的发热量，是将一定量的试样置于密封的氧弹中，在充足的氧气条件下，令试样完全燃烧，燃烧所放出的热量被氧弹周围一定量的水（即内筒水）所吸收，其水的温升与试样燃烧所放出的热量成正比。Q=E(tn-t0)/m Q煤的发热量，J/gm试样量，gt0量热系统的起始温度，tn量热系统吸收煤样放出热量后的最终温度，E热量计的热容量，J/所谓量热系统，是指发热量测定过程中，接受试样所放出热量的各个部件。除了内筒水外，还包括内筒、氧弹及搅拌器、温度计与搅拌器的浸没深度以及环境温度等实验条件确定时，热容量C为一常数值。由上式变换一下E=Qm/(tn-t0)故热容量E的含义，就是指热量计量热系统升高1时所吸收的热量。煤发热量的高低，主要取决于煤中可燃物质的化学组成，同时也与燃烧条件有关。根据不同的燃烧条件，可将煤的发热量分为弹筒、高位及低位发热量。在这里我们只计算弹筒发热量。所谓弹筒发热量，是指在实验室中用热量计实测的发热量，用Q表示。在此条件下，煤中碳燃烧后生成二氧化碳；氢燃烧后生成水气，冷却后生成水；而煤中硫在高压氧气中燃烧生成三氧化硫，少量氮转变为氮氧化物，它们溶于水分别形成硫酸与硝酸。由于上述反应均为放热反应，因而弹筒发热量要高于煤在实际燃烧时放出的热量。操作方法与结果热量计热容量的测定：试剂和材料苯甲酸：已知热值，取其平均值26508J/g。擦镜纸：17480J/g作点火用的金属丝直径小于0.2毫米，将其切成长度约80120毫米的线段再把等长的1015根线段同时放在分析天平上称重，并计算出每根平均重量。镍铬丝：6000J/g。铁丝：6690J/g。氧气： 不应有氢和其他可燃物，禁止使用电解氧。四、实验组织运行要求采用集中授课形式五、实验条件氧弹热量计2套（设备图如上）六、实验步骤热量计的热容量用已知热值苯甲酸，在氧弹内用燃烧的方法测定用压片机将干燥的苯甲酸压成硬度适中的块，称取.克放入坩埚中，为了避免苯甲酸燃烧前对坩埚的腐蚀可用檫镜纸将坩埚垫充在氧弹中加入毫升蒸馏水，把盛有苯甲酸的坩埚固定在坩埚架上，再将一根点火丝的两端固定在两个电极上，其中段放在苯甲酸片上点火丝勿接触坩埚，拧紧氧弹上的盖，然后通过进气管通入氧气，直到弹内压力为大气压为止氧弹不应漏气将充有氧气的氧弹放入量热容器（内筒）中，加入蒸馏水克每次用量必须相同将测温探头插入内筒，测温探头和搅拌器均不得接触氧弹和内筒整个实验分为三个阶段：初期：这是试样燃烧以前的阶段在这一阶段观测和记录周围环境与量热体系在试验开始温度下的热交换关系每隔半分钟读取温度一次，共读取十一次，得出十个温度差（即十个间隔数）主期：燃烧定量的试样，产生的热量传给热量计，使热量计装置的各部分温度达到均匀在初期的最末一次读取温度的瞬间，按下点火键点火，然后开始读取主期温度，每半分钟读取一次，直到温度不再上升而开始下降的第一次温度为止末期：这一阶段的目的与初期相同，是观察在试验终了温度下的热交换关系在主期读取最后一次温度后，每半分钟读取温度一次，共读取十次作为实验的末期停止观测温度后，从热量计中取出氧弹，用放气帽缓缓压下放气阀，在1分钟左右放尽气体，拧开并取下氧弹盖，量出未燃完的点火线长度，计算其消耗的重量。随后仔细检查氧弹，如氧弹中有烟黑或未燃尽的试样微粒，此实验应作废。用干布将氧弹内外表面和弹盖拭净，最好用热风将弹盖及零件吹干。热容量的测定结果不得少于5次，每两次见的误差不应超过40焦耳，取其算术平均值作为最后结果。测定结果计算：（1）测定结果按下列公式计算：K=（Qa+gb+1.43*4.18*C）/t式中：K热量计的热容量 J/KQ苯甲酸的热值 J/ga苯甲酸重量 gg点火线的燃烧热 J/gb实际消耗的点火线重量 g1.43相当于1毫升0.1氢氧化钠溶液的硝酸生成热和溶解热。C滴定洗弹液所消耗的0.1N氢氧化钠溶液容积（2）热量计热交换校正值t，用奔特公式计算。t=（V+V1）*m/2+V1*r式中：V初期温度速度V1末期温度速度m在主期中每分钟温度上升不小于0.3的间隔数，第一个间隔不管温度升多少都计入m中r在主期每分钟温度上升小于0. 3的间隔数。（3）记录及计算示例：室内温度22.3外筒温度22.5内筒温度21.8所用苯甲酸的热值为26508J/g00.848120.8493 初期40.850560.851780.8529100.853 点火11.09021.930 m32.93042.61052.72262.78272.81782.837 r 主期92.849102.856112.860122.861132.862142.862152.86112.86022.85932.85842.85752.856 末期62.85572.85482.85392.852102.851V=(0.848-0.853)/10=-0.0005V1=（2.861-2.851）/10=0.001 t=（-0.0005+0.001）*3/2+0.001*12=0.01275a=1.1071 克gb=34 JC=4.01 毫升K=（26508*1.107+8+1.43*4.18*4.01）/（2.861-2.853+0.01275）=14533 J/K试样热值的测定：以煤为例：（1）称取粒度小于0.2mm的分析试样1.01.2克，放在垫有擦镜纸的坩埚中。（2）一般的煤可作粉状燃烧，挥发大的烟煤或褐煤作粉状燃烧时，可能溅出，故用擦镜纸包样燃烧，或先将试样压成片，碎成45块，粒度约13mm，然后进行测定。（3）实验步骤同于水当量的测定。（4）必须用氧弹法测定全硫含量以计算高位发热量时，应收集洗弹液，按重量法测定硫。否则不可收集。（5）发热量测定结果计算：测定结果按下列公式计算：Q=（K*T-gb）/GQ用弹筒法测定的分析试样的发热量 J/KG分析试样的重量 克 充氧与放气1 充氧：将单头氧弹立放在立式充氧器底板上，将铜管的自由端接在减压阀上，将氧弹进气嘴对准充氧器的出气嘴，手持操纵手柄，轻轻往下压，30秒钟即可充满氧弹，压力达到实验要求。放气：放气时，只需将放气帽套入氧弹进气嘴，轻轻下压放气帽，即可放气。七、思考题1标定的热容量的误差对煤的发热量结果产生怎样的影响？2在标定热容量和测量发热量时内桶水温一定需要一致吗？3实验不成功可能是那些问题？八、实验报告具体要求详见附件5、6九、其它说明实验 三：汽轮机转子振动特性分析实验学时：5实验类型：综合实验要求：必修一、实验目的1了解汽轮机转子的振动特性。2掌握振动测试的基本方法和转子的临界转速特性。3实验室模拟常见振动故障并观察其振动现象。二、实验内容1了解汽轮机转子的振动特性。2掌握振动测试的基本方法和转子的临界转速特性。3实验室模拟常见振动故障并观察其振动现象。三、实验原理、方法和手段本模拟转子试验台是一种用来模拟旋转机械振动的试验装置。主要用于实验室验证挠性转子轴系的强迫振动和自激振动特性。它能有效地再现大型旋转机械所产生的多种振动现象。通过不同的选择改变转子转速、轴系刚度、质量不平衡、轴承的摩擦或冲击条件以及联轴节的型式来模拟机器的运行状态，由配置的数据采集分析仪观察和记录转子的振动特性。采用光电传感器，电涡流传感器，数据采集分析仪与试验台配套，使实验能很方便地描绘出波特图（幅频和相频特性曲线）、频谱图。该试验台在ZXP-F16D转子试验台振动数据采集分析系统上能模拟出各种旋转机械的故障,包括不平衡，松动，摩擦等。并通过棒图、振动通频值、数据列表、幅值趋势图、时域波形、频谱图、轴心轨迹、波特图、趋势分析图、极坐标图、轴中心线图、层叠图、瀑布图等多种振动监测、分析图表反映出来。本试验台采用直流并励电动机驱动方案，电机轴经联轴器直接驱动转子，结构简单、调速范围宽，且平稳可靠。电机额定电流2.5A，输出功率250W。调速器将220VAC电源整流供电机励磁电压，同时经调压器调压并整流后供电机电枢电流，手动调整调压器输出电压可实现电机010000rpm范围的无级调速，升速率可达800rpm/min。试验台长1200mm，宽108mm，高145mm，质量约45kg。转轴直径均为9.5mm，有两种长度规格：320mm轴3根、500mm油膜振荡专用轴1根；最大挠曲不超过0.03mm；沿轴的轴向任何部位均可选作试验中的支承点。共配有六只转子，分为两种规格：7625mm和7619mm，质量分别为800g和600g，可根据实验需要选用。配有刚性联轴节和半挠性联轴节供选用。试验台最多可安装三跨转子，用8涡流传感器测量，测点数随转子数而定，每个转子可安装x及y方向各一个测点。试验临界转速因跨度、转子质量及位置等因素而各异，参考数据如下：使用320mm转轴，跨度为250mm，当一根轴上安装两个转子时，其一阶临界转速约为4400rpm。使用500mm转轴时，安装两个转子，其一阶临界转速约为2400rpm；试验台基本配置如图1所示。试验台调速器的使用，见操作手册和使用说明书。图1 模拟试验台基本配置四、实验组织运行要求采用集中授课形式五、实验条件多功能挠性转子实验台，ZXP-F16D转子试验台振动数据采集仪，电涡流传感器，速度传感器，加速度传感器，光电传感器，计算机，连接电缆。（1套）六、实验步骤1开机前的准备本实验台转速高，为确保人员和设备的安全，开机前请做下列工作：（1）仔细阅读附录“模拟转子实验台调速器使用说明”内容。（2）检查轴承座的安装是否牢固。（3）检查转子与轴的安装是否紧固。（2），（3）如有问题请学生不要开机，请实验老师进行转子的紧固。2安装转速测量（键相）传感器用数字转速计测量转子的转速，可使用电涡流传感器或光电传感器探头作为转速计的输入信号源。用电涡流传感器探头时，轴上必须装专用涡流键相套；用光电传感器探头时，轴上一般粘贴一定宽度的反光铝箔，转子每转一周输出一个脉冲信号，此信号既用于转速计量，又作为测量相位角的参考标志，因此该传感器又称为键相器。光电传感器使用时其探头端面与被测表面之间的距离为2050mm，电源电压为12VDC。使用时，请按下列步骤操作：（1）用502胶把5mm宽、20mm长的铝箔作反光材料沿轴向粘贴于电机联轴节套的凹槽中，注意粘贴牢固，不致因转速高时飞脱。铝箔表面应平整不得有皱折；（2）把光电传感器探头安装在电机座的传感器支架上，使光电传感器两只微型接收发射管呈水平方向对准联轴节套上铝箔标记；（3）接通光电传感器与有关测振仪器及电源的连线，开启仪表于工作状态；3安装电涡流传感器电涡流传感器用来测量轴对轴承座的相对位移或振动。本试验台配有涡流传感器支架，其上都有两个互相垂直（沿x、y轴）的10.5孔，用来安装8涡流传感器探头，本实验台可选用2个安装支架，根据需要安装传感器探头3-4个，安装前先检查转子外径的跳动量，然后按如下步骤操作：（1）固定传感器支架于所需位置，使探头安装孔中心线沿转子法线方向；（2）装上x、y方向的传感器探头；（3）分别将探头与前置器、前置器与测量仪表之间的连线接好；（4）接通仪表及传感器电源，使呈工作状态； （5）调整探头前端面与转子外表面间的距离，使其约为1.0mm，调至前置器输出电压为10V左右；（6）借助于两个M101六角螺母紧固探头；4打开ZXP-F16D振动数据采集分析系统电源，打开调速器电源，低速启动使转子处于低速运转状态，检查转子运转声音是否异常，检查光电传感器和电涡流传感器的输出是否正常，并经实验老师确认后，方可继续升速。5 打开计算机，点击桌面的“振动数据采集与分析系统”图标。启动振动数据采集分析软件，可以通过组态棒图、振动通频值、数据列表、幅值趋势图、时域波形、频谱图、轴心轨迹、波特图、趋势分析图、极坐标图、轴中心线图、层叠图、瀑布图等多种形式，观察转子的振动特性6参考附录“模拟转子实验台调速器使用说明”要求，平稳改变实验台转速，观察转子振动特性和临界转速，并进行相关的实验记录。7 可以根据学生情况进行摩擦和不平衡故障的模拟。8 实验结束后，确保转子降速至零，关闭调速器电源和采集仪电源，关闭计算机。七、思考题1 利用波特图可以观察到振动的哪些特征？2大功率汽轮机设计的转子是属于挠性转子还是刚性转子？3汽轮机转子启动过程中，过临界转速应注意哪些问题？4转子出现摩擦故障，其振动现象有哪些特征？八、实验报告具体要求详见附件5、6九、其它说明1为保证实验的顺利进行，必须在实验前预习实验指导书。2准备阶段完成，传感器连接好后，必须请实验指导老师检查后方能开机实验。3 多功能转子实验台为高速旋转精密设备，为保证实验设备和实验人员的安全，请仔细阅读附录“模拟转子实验台调速器使用说明”内容。4 按实验要求作好测试记录并整理。实验 四: 过程控制（单容水箱液位PID控制系统）实验学时：6实验类型：综合实验要求：必修一、 实验目的1了解本实验装置的结构与组成。2掌握液位、压力传感器的使用方法。3掌握实验装置的基本操作与变送器仪表的调整方法。4通过实验熟悉单回路反馈控制系统的组成和工作原理。5研究系统分别用P、PI和PID调节器时的阶跃响应。6研究系统分别用P、PI和PID调节器时的抗扰动作用。7定性地分析P、PI和PID调节器的参数变化对系统性能的影响。二、实验内容1设备组装与检查：1将GK-07-2、GK-06、GK-04挂件由左至右依次挂于实验屏上。并将挂件的三芯蓝插头插于相应的插座中。2检查挂件的电源开关是否关闭。3用万用表检查挂件的电源保险丝是否完好。2系统接线1直流部分：将一台GK04的PID调节器的自动/手动切换开关拨到“手动”位置，并将其“输出”接GK06的控制电压“输入”；GK06的“电枢电压”和“励磁电压”输出端分别接GK01的直流他励电动机的“电枢电压” 和“励磁电压”输入端 。 2交流部分：将另一台GK04的PID调节器的自动/手动切换开关拨到“手动”位置，并将其“输出”端接GK-07-2变频器的“2”与“5”接线端； 将GK-07-2变频器的输出“A、B、C”接GK-01上三相异步电机的“A、B、C”输入端；将三相异步电机接成三角形，即“A”接“Z” 、“B”接“X” 、“C”接“Y”；GK-07-2 的“SD”接“STR”使电机正转打水，（若此时电机为反转则“SD”接“STF” ）。3启动实验装置：1将实验装置电源插头接到220V市电电源。2打开电源空气开关与电源总钥匙开关。3按下电源控制屏上的启动按钮，即可开启电源，交流电压表指示220V。4仪表调整：（仪表的零位与增益调节 ）在GK-02装置结构展示屏的左侧，有五组传感器检测信号输出：LT1、PT、LT2、FT、TT（输出标准信号DC05V），它们旁边分别设有数字显示器，以显示相应的输出值。在LT1、PT、LT2数字显示器的右边各有二个电位器，可通过这些电位器调整相应传感器的零位和增益，在每次实验进行之前，必须作好这些准备工作。三、实验原理、方法和手段1、单容水箱液位控制系统单容水箱液位控制系统的方块图 上图为单容水箱液位控制系统。这是一个单回路反馈控制系统，它的控制任务是使水箱液位等于给定值所要求的高度；减小或消除来自系统内部或外部扰动的影响。单回路控制系统由于结构简单、投资省、操作方便、且能满足一般生产过程的要求，故它在过程控制中得到广泛地应用。 当一个单回路系统设计安装就绪之后，控制质量的好坏与控制器参数的选择有着很大的关系。合适的控制参数，可以带来满意的控制效果。反之，控制器参数选择得不合适，则会导致控制质量变坏，甚至使系统不能正常工作。因此，当一个单回路系统组成以后，如何整定好控制器的参数是一个很重要的实际问题。一个控制系统设计好以后，系统的投运和参数整定是十分重要的工作。系统由原来的手动操作切换到自动操作时，必须为无扰动，这就要求调节器的输出量能及时地跟踪手动的输出值，并且在切换时应使测量值与给定值无偏差存在。一般言之，用比例（P）调节器的系统是一个有差系统，比例度的大小不仅会影响到余差的大小，而且也与系统的动态性能密切相关。比例积分（PI）调节器，由于积分的作用，不仅能实现系统无余差，而且只要参数，Ti选择合理，也能使系统具有良好的动态性能。比例积分微分（PID）调节器是在PI调节器的基础上再引入微分D的作用，从而使系统既无余差存在，又能改善 图6-3、P、PI和PID调节的阶跃响应曲线系统的动态性能（快速性、稳定性等）。在单位阶跃作用下，P、PI、PID调节系统的阶跃响应分别如图6-3中的曲线、所示。四、实验组织运行要求采用集中授课形式五、实验条件1THGK-1型过程控制实验装置： GK-04 GK-06 GK-07-22万用表一只3秒表一只4计算机系统六、实验步骤调试步骤如下：1将三根6的橡皮导气管（约0.6m长）的一端分别竖直地插入上、下水箱底部（上水箱两根，下水箱一根），再将它们的另一端接到三个差压传感器（MPX2010DP）的正压室。2打开阀1、阀3，关闭阀7、阀8，（或者打开阀7、阀8，关闭阀1、阀3）关闭阀2、阀4、阀5、阀6，然后开启变频器（或直流调速器），启动一个齿轮泵，给上、下水箱供水，使其液面均上升至10cm高度，关闭变频器（或直流调速器）。3将各增益调节电位器置于中间位置，然后调节零位调节电位器，使LT1两端的输出电压为3.33V(显示器显示10.00)，LT2两端的输出电压为3.33V(显示器显示10.00)，PT两端的输出电压为3.33V（显示器显示980）。4零位调节 a、打开阀2、阀4，排空上、下水箱中的水，关闭阀2、阀4。 b、调节“零位调节”电位器，使LT1、LT2和PT输出为零伏，显示器显示为00.00cm。注：稳定几分钟后进入下一步。5开始增益调节： a、启动齿轮泵，使上、下水箱水位上升至于10cm高度，然后再关闭齿轮泵。 b、调节“增益调节”电位器，使LT1、LT2显示器显示10.00cm，Pa显示器显示980Pa。6重复实验步骤4、5，反复调整零位和增益，使上、下水箱水位为零时，LT1、LT2、PT输出都为0V（显示器显示00.00）；上、下水箱水位上升至于10cm高度时，LT1两端的输出电压为3.33V(显示器显示10.00)，LT2两端的输出电压为3.33V(显示器显示10.00)，PT两端的输出电压为3.33V（显示器显示980）。（一）、比例（P）调节器控制1按图6-1所示，将系统接成单回路反馈系统（接线参照实验一）。其中被控对象是上水箱，被控制量是该水箱的液位高度h1。 2启动工艺流程并开启相关的仪器，调整传感器输出的零点与增益。3在老师的指导下，接通单片机控制屏，并启动计算机监控系统，为记录过渡过程曲线作好准备。4在开环状态下，利用调节器的手动操作开关把被控制量“手动”调到等于给定值（一般把液位高度控制在水箱高度的50%点处）。5观察计算机显示屏上的曲线，待被调参数基本达到给定值后，即可将调节器切换到纯比例自动工作状态（积分时间常数设置于最大，积分、微分作用的开关都处于“关”的位置，比例度设置于某一中间值，“正-反”开关拔到“反”的位置，调节器的“手动”开关拨到“自动”位置），让系统投入闭环运行。6待系统稳定后，对系统加扰动信号（在纯比例的基础上加扰动，一般可通过改变设定值实现）。记录曲线在经过几次波动稳定下来后，系统有稳态误差，并记录余差大小。7减小，重复步骤6，观察过渡过程曲线，并记录余差大小。8增大，重复步骤6，观察过渡过程曲线，并记录余差大小。9选择合适的值就可以得到比较满意的过程控制曲线。10注意：每当做完一次试验后，必须待系统稳定后再做另一次试验。（二）、比例积分