实验七 离心泵恒流量控制实验.doc

实验七 离心泵恒流量控制实验一实验目的1测定离心泵恒流量控制系统在阶跃干扰作用下，离心泵出口流量的过渡过程，利用最大偏差、余差、衰减比、振荡周期和过渡时间等参数评价离心泵恒流量控制系统的控制质量。2掌握比例度P、积分时间I参数在流量控制系统中的作用和对过渡过程品质指标的影响。二、实验原理图7-1离心泵恒流量控制系统图离心泵恒流量控制系统图如图7-1所示，被控变量冷水泵流量F1，操纵变量换热器壳程流量，执行器电动调节阀V14，FC流量控制器。图7-2离心泵恒流量控制方框图离心泵恒流量控制方框图如图7-2所示。图中被控变量为泵出口流量，执行器为电动调节阀。离心泵恒流量控制系统为单回路控制系统，安装在离心泵出口管路上涡轮流量变送器FT将离心泵出口流量转换成脉冲信号，其脉冲频率经频率/电压转换器转换成电压信号后输出至流量调节器FC，FC将流量测量信号Fm与流量给定值Fs比较后，按PI调节规律输出420mA控制信号u，驱动电动调节阀改变开度，达到恒定离心泵出口流量的目的。控制参数如下：1 被控变量y：离心泵出口流量Q。2 给定值(或设定值)Fs：对应于被控变量所需保持的工艺参数值，在本实验中取1.5 L/s。3 测量值Fm：为冷水泵出口流量值Q。4 操纵变量：为冷水泵出口流量。使用电动调节阀作为执行器对离心泵出口流量进行控制。电动调节阀的输入信号范围：420mA；输出：阀门开度0-16mm。5 干扰变量f：在实验中采用突然改变离心泵转速的方法，改变离心泵出口压力，人为模拟外界扰动给控制变量造成干扰。6偏差信号e：被控变量的实际值与给定值之差， e=Fs-Fm。Fm离心泵出口流量值Q。Fs离心泵出口流量设定值。7控制信号u：流量调节器FC将偏差PI控制规律计算得到的输出量。离心泵恒流量控制系统采用比例积分控制规律(P1)对离心泵流量进行控制。比例积分控制规律是比例与积分两种控制规律的组合， 理想的PID调节规律的数学表达式为：假定在时间t=0之前，系统稳定，且离心泵的出口流量Q等于设定值。若在t=0时刻，外加压力阶跃干扰如图7-3，离心泵出口流量按衰减振荡的规律经过一段时间后，离心泵出口流量逐渐趋于稳定。完成了一次过渡过程。 压力 P 0 t0 时间t图7-3 阶跃干扰信号三、实验步骤1将压力表“11-2”流量设置为：设定值SV=2.0 L/s，比例带P=300，积分常数I=4；2打开阀门V06、V10，关闭其他阀门，使冷流体走壳程，流程见图7-1；3灌泵：打开自来水阀门V02，旋开冷水泵排气阀放净空气，待放完泵内空气后关闭，保证离心泵中充满水，再关闭自来水阀门V02；4逆时针转动压力调节旋钮“11-8”至零位，顺时针转动流量调节旋钮“11-9” 至全开，打开流量调节阀；5关闭阀门V12，V13；6开启工控机，运行组态王进入实验程序，选择“离心泵恒流量控制实验”，进入实验程序界面，单击“清空数据”按钮清空数据库；7启动冷水泵：将水泵运行方式开关 “11-7” 旋向 “变频”，选择变频运转方式，然后按下冷水泵启动按钮“11-11”，分别转动压力调节旋钮“11-8”和流量调节旋钮“11-9”，使冷水泵出口压力（表11-4）保持在0.45MPa，泵出口流量（表11-2）为2.0 L/s，按下控制方式按钮“11-3”；8点击“记录数据”按钮，开始记录数据；9施加干扰，转动压力调节旋钮“11-8”使泵出口压力 改变0.05Mpa，观察流量恢复过程