压力检测与控制试验系统设计

1、XXXXXXXX 大学大学 XXXXXX 学院学院检测技术与控制仪表课程设计报告检测技术与控制仪表课程设计报告题目题目 压力检测与控制试验系统设计 专专 业业 班班 级级 姓姓 名名 学学 号号 指导教师指导教师 年年 月月 日日压力检测与控制试验系统设计压力检测与控制试验系统设计设设 计计 任任 务务1、 设计参数设计参数上位水箱尺寸：800500600mm，上位水箱离地 200mm 安装，通过直径为 20mm 的 PVC 管道与其他设备相连，设备离地 30mm，要求测量设备入口处的压力。测量误差不超过压力示值的1%。2、设计要求设计要求（1）上位水箱通过水泵供水，通过变频器控制水泵的转速；

2、（2） 通过查阅相关设备手册或上网查询，选择压力传感器、调节器、调节阀、变频器、水泵等设备（包括设备名称、型号、性能指标等） ；（3）设备选型要有一定的理论计算；（4）用所选设备构成实验系统，画出系统结构图；（5）列出所能开设的实验，并写出实验目的、步骤、要求等。课程设计评语设计报告成绩（30%）设计过程成绩（30%）答辩成绩（40%）总成绩摘 要压力传感器是现代工业社会最常用的传感器之一，被广泛的应用于航空航天、石油化工，汽车制造等领域。随着现代工业的发展，对于压力传感器的需求量越来越大，要求也越来越高，传统的传感器生产及性能已逐渐不能满足需求，各个传感器生产厂商开始研制生产新型传感器，并增

3、加自动化生产线，提高生产效率，减少成本，以提高市场竞争力和适应现代工业的应用。传统的传感器的测量方法大都采用手工操作，特别是压力传感器，基本上都是采用手动油压或气压标定。尽管近几年也从国外引进了部分标定设备，但价格昂贵，不易推广。本系统应设计出的智能压力检测系统，成本低廉，使用方便，精度也比较高。系统硬件设计有压力传感器测量压力，并将测量的信号输入放大器，然后送至AD转换器，AD转换器将输入的模拟信号转换为数宇信号送至单片机。单片机根据已编制好的程序，对压阻元件非线性测量误差进行修正并对修正后的数据进行处理。同时该系统兼具有键盘输入，LED显示与超限报警功能。关键词：压力传感器，新型，现代工业

4、ABSTRACTPressure sensor is one of the most commonly used sensors in modern industrial society, is widely used in aerospace, petrochemical, automobile manufacturing and other fields. With the development of modern industry, the growing demand for pressure sensor, also more and more demanding, traditi

5、onal sensor production and performance has been gradually cannot meet the demand, each sensor manufacturers began to produce new type of sensor, and increase the automation production line, improve the production efficiency, reduce costs, in order to improve the market competitiveness and adapt to t

6、he modern industrial applications.Traditional sensor measurements are mostly USES the manual operation, especially the pressure sensor, basically is to use manual hydraulic or air pressure calibration. Although also introduced part of the calibration equipment from abroad in recent years, but the pr

7、ice is expensive, not easy to promote. The system shall be designed the intelligent pressure detection system, low cost, easy to use, has a high accuracy.The hardware of the system is designed to measure the pressure of the pressure sensor, and the measured signal is input to the amplifier, and then

8、 sent to the A / D converter, the A / D converter converts the input analog signal to a digital signal to the microcontroller. According to the program which has been compiled, the single chip microcomputer is used to correct the nonlinear measurement error of the piezoresistive element and process

9、the corrected data. At the same time, the system alsohas a keyboard input, LED display and overrun alarm function.KEY WORDS：pressure sensor，new type，modern industrial目录第一章第一章 压力传感器压力传感器.1 1.1 压力检测与控制试验系统的结构图.1 1.2 总体结构设计的思路.1 1.3 完整的压力检测系统.1第二章第二章 变频器变频器.2 2.1 变频器的工作原理.2 2.2 变频器选型.3 2.3 变频器所选型号.4第三章

10、第三章 水泵水泵.5 3.1 水泵选型的步骤.5 3.1.1 选泵列出基本数据 .5 3.1.2 选泵确定流量、扬程流量: .5 3.2 水泵的型号.6第四章第四章 变压式传感器变压式传感器.7第五章第五章 调节器调节器.8第六章第六章 控制阀控制阀.9课程设计总结课程设计总结.10参考文献参考文献.110第 1 章 压力传感器1.1 压力检测与控制试验系统的结构图：图 1.11.2 总体结构设计的思路：第一步：根据课设要求选取合适的器件，并通过相应的理论计算进行选取第二步：进行控制系统回路的连接第三步：在连接好相应地回路后，根据给定的数值进行理论计算，用压力传感器对设备入口处压力进行测量，通

11、过调节器使测得的值和给定值进行比较，若测得的值使测量误差超过压力示值的1%，则需对产生的偏差进行比例、积分或微分处理后，输出调节信号控制执行器的动作，改变调节阀阀芯和阀座间的流通面积，同时控制变频器对水泵的控制，调节水泵的转速以达到适当的进水速度，从而使测量误差不超过压力示值的1%。1.3 完整的压力检测系统一个完整的压力检测系统包括：取压口；引压管路和压力检测仪表 一个简单的压力检测系统示意图(下图) 11设备取压口压力仪表引压管路图 1.2第二章 变频器变频器是把工频电源(50Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成

12、直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆成交流电。变频调速是通过改变电机定子绕组供电的频率来达到调速的目的。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4 个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT 三相桥式逆变器，且输出为 PWM 波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。2.1 变频器的工作原理 我们知道，交流电动机的同步转速表达式位： n60 f(1s)/p 式中 n异步电动机的转速； f异步电动机的频率； s电动机转差率； 12p电动机极对数。 由上式可知，转速 n 与频率 f 成正比，只要改变频率 f 即可改变电动机的转速

13、，当频率 f 在 050Hz 的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。2.2 变频器选型变频器选型时要确定以下几点：1) 采用变频的目的；恒压控制或恒流控制等。 2) 变频器的负载类型；如叶片泵或容积泵等，特别注意负载的性能曲线，性能曲线决定了应用时的方式方法。 3) 变频器与负载的匹配问题； I.电压匹配；变频器的额定电压与负载的额定电压相符。 II. 电流匹配；普通的离心泵，变频器的额定电流与电机的额定电流相符。对于特殊的负载如深水泵等则需要参考电机性能参数，以最大电流确定变频器电流和过载能力。 III

14、.转矩匹配；这种情况在恒转矩负载或有减速装置时有可能发生。 4) 在使用变频器驱动高速电机时，由于高速电机的电抗小，高次谐波增加导致输出电流值增大。因此用于高速电机的变频器的选型，其容量要稍大于普通电机的选型。 5) 变频器如果要长电缆运行时，此时要采取措施抑制长电缆对地耦合电容的影响，避免变频器出力不足，所以在这样情况下，变频器容量要放大一档或者在变频器的输出端安装输出电抗器。 6) 对于一些特殊的应用场合，如高温，高海拔，此时会引起变频器的降容，变频器容量要放大一挡。 132.3 变频器所选型号：图 2.114第三章 水泵水泵是一种面大量广的通用型机械设备，它广泛地应用于石油、化工、电力冶

15、金、矿山、选船、轻工、农业、民用和国防各部门，在国民经济中占有重要的地位。据统计，我国泵产量达 525.6 万台。泵的电能消耗占全国电能消耗的 21%以上。因此大力降低泵有能源消耗，对节约能源具用十分重大的意义。近年来，我们泵行业设计研制了许多高效节能产品，如 IHF、CQB、FSB、UHB 等型号的泵类产品，对降低泵的能源消耗起了积极作用。 3.1 水泵选型的步骤 3.1.1 选泵列出基本数据： (1).介质的特性：介质名称、比重、粘度、腐蚀性、毒性等。 (2).介质中所含因体的颗粒直径、含量多少。 (3).介质温度：（） (4).所需要的流量一般工业用泵在工艺流程中可以忽略管道系统中的泄漏

16、量，但必须考虑工艺变化时对流量的影响。农业用泵如果是采用明渠输水，还必须考虑渗漏及蒸发量。 (5).压力：吸水池压力，排水池压力，管道系统中的压力降（扬程损失）。 (6).管道系统数据（管径、长度、管道附件种类及数目，吸水池至压水池的几何标高等）。 3.1.2 选泵确定流量、扬程流量: (1).如果生产工艺中已给出最小、正常、最大流量，应按最大流量考虑。 (2).如果生产工艺中只给出正常流量，应考虑留有一定的余量。对于 ns100 的大流量低其不意扬程泵，流量余量取 5%，对 ns50 的小流量高扬和泵，流量余量取 10%，50ns100 的泵，流量余量也取 5%，对质量低劣和运行条件恶劣的泵

17、，流量余量应取 10%。 (3).如果基本数据只给重量流量，应换算成体积流量。153.2 水泵的型号D 型系列多级离心泵系单吸多级分段式离心泵，供输送请水及物理化学性质类似于水的 液体之用。本泵扬程为 H23 至 153.6 米，流量为 12.6-39.6m3/h。液体的最高 温度不得超过 80.D 型系列多级离心泵适用范围：适用范围：适用于工业和城市给排水、高层建筑增压供水，园林喷灌、消防增压、远距离送水、采暖、浴室等冷暖水循环增压及设备配套等，尤其适用于小型锅炉给水 技术参数：技术参数：流量：6.3-300m3/h；扬程：13-650m；功率：2.2-400KW；转速：1450-2950r

18、/min；口径：50-200；温度范围：105；工作压力：3.0Mpa。单吸分段式离心泵型号意义图 3.116第四章 变压式传感器应变式压力传感器是由弹性元件、应变片以及相应的测量电路组成。非粘性应变式压力传感器是直接使用电阻丝(应变元件)在弹性元件上，且构成一个简单桥路。粘贴式应变式压力传感器是将电阻丝或片粘贴在压力敏感元件上，当敏感元件经受压力作用而产生应变，使得粘贴在其上的电阻丝或片的电阻值发生相应的变化。压力传感器的型号：图 4.417第五章 调节器在实际工业生产应用中，调节器是构成自动控制系统的核心仪表，它的基本功能是将来自变送器的测量信号与给定信号相比较，并对由此产生的片产进行比例、积分或微分处理后，输出调节信号控制执行器的动作，以实现对不同被测或被控参数压力的自动调节作用。DDZ-III 型调节器电路结构图：图 5.1基型调节器 PD 控制规律图：图 5.218第六章 控制阀又称控制阀(或调节阀)，是一个局部阻力可变的节流元件。阀芯移动改变了阀芯与阀座间的流通面积，即改变了阀的阻力系数，使被控介质流量相应改变。调节阀结构由上阀盖、下阀盖、阀体、阀座、阀芯