检测与仪表课程设计[优选材料]

1、二类优质# 自动检测技术及仪表控制系统课程设计报告自动检测技术及仪表控制系统课程设计报告 题目名称：压力检测与控制试验系统设计题目名称：压力检测与控制试验系统设计 专业：专业： 班级：班级： 姓名：姓名： 学号：学号： 时间时间_2015_年年_12_月月_28_日日 指导教师指导教师_ 二类优质# 二类优质# 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

2、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） 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 二类优质# 摘要摘要 在工业生产中,压力的测量和控制是一个十分重要的环节,很多情况下除需要随时 了解生产过程中介质压力的变化外,

3、还需要将压力自动保持在一定的范围内。下面介 绍的压力测量和控制装置可满足上述要求,当被控压力下降到(或低于)下限压力值时, 控制电机启动,进行压力调节,而当压力升高到上限压力值时,电机则自动停止工作,这 就将压力自动限制在一定的范围内。 关键词：关键词：压力测量 压力控制 二类优质# 第一章第一章 前言前言.1 第二章第二章 系统总体设计系统总体设计.1 1 序言 .1 2 变频器选型 .2 3 水泵的选型 .5 4 压力传感器的选型 .8 5 调节器 .9 6 调节阀 .10 7 设计的系统回路 .11 8 开设的实验项目 .12 总结总结.13 参考文献参考文献.14 二类优质# 第一章第

4、一章 前言前言 水箱控制系统已不仅仅局限于大型的电厂、煤炭、钢铁等大型企业领域，它以自 身的自动化控制系统的安全优势，已经慢慢深入到一些民用水箱产品。但是目前阶段， 它的成本还很高。通过水箱动态压力计量测试在电力系统中的应用分析,对动态压力 计量测试在电力工业的发展和前景作了展望，水箱压力测量有大规模推广的前景。我 国仍然处于生产型发展中国家，所有几乎在能源相关的所有领域中，通过水箱压力的 测量是必不可少的，即使是发达国家也不例外。它性能的优良与否关系直接关系到企 业的生产安全和效益。同时对提高我国电站辅机设备的设计水平和运行可靠性都具有 较大的意义. 压力试验的重要性是不言而喻的，因此在压力

5、容器设计、制造和压力试验过程中 都有许多值得注意的问题。 第二章第二章 系统总体设计系统总体设计 1 1 序言序言 1.1 压力检测与控制试验系统的结构图：压力检测与控制试验系统的结构图： 1.2 总体结构设计的思路：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 二类优质# 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

6、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 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) 设备 取压口 压力仪表 引压管路 二类优质# 2 2 变频器选型变频器选型 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

7、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； 二类优质# f异步电动机的频率； s电动机转差率； p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，当频率 f 在 050Hz

8、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 变变频频器器选选型型时时要要确确定定以以下下几几点点： 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

9、.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。 二类优质# 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。 2.3 变频器所选型号：变频器所选型号： 二类优质# 3 3 水泵的选型水泵的选型 水泵是一种面大

10、量广的通用型机械设备，它广泛地应用于石油、化工、 电力冶金、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。 3.13.1 水泵选型的步骤水泵选型的步骤 二类优质# 3.1.13.1.1 选泵列出基本数据：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

11、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）。 3.1.23.1.2 选泵确定流量、扬程流量选泵确定流量、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 ns1

12、00 的大流量低其不意扬程泵，流量余量取 5%，对 ns50 的小流量高 二类优质# 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，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。 3.23.2 水泵的型号水泵的型号 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

13、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/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 二类优质# 4 4 压力传感器的选型压力传感器的选型 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

14、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 4.14.1 压力传感器的型号压力传感器的型号 二类优质# 5 5 调节器调节器 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 二类优质# 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。 5.1 DDZ-III 型调节器电路结构图：型调节器电路结构图： 5.2 基型调节器基型调节器 PD 控制规律图：控制规律图： 6 6 调节阀调节阀 又称控制阀(或调节阀)，是一个局部阻力可变的

15、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 二类优质# 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、阀杆、填料和 压板等构成。为适应多种使用要求，阀芯和阀体有不同的结构，使用的 材料也各不相同。 6.1 调节阀型号调节阀型号 6.26.2 调节阀又称控制阀，是通用的末端执行机构，通过接受调节控制单 元输出的控制信号，借助动力操作去改变流体流量。调节阀一般由执行 机构和阀门组成。如果按其所配执行机构使用的动力，调节阀可以分为 电动、气动、液动三种，即以电为动力源的电动调节阀，以压缩空气为 动力源的气动调节阀，以液体介质(如油等)压力为动力

16、的电液动调节阀。 竺奥公司生产的电动调节阀阀体可任意与竺奥公司生产的电动执行器匹 配，组合为电动调节阀。同时亦可与各种电动直行程及气动薄膜执行器 联接匹配，并可根据各品牌执行器定做接口， 7 7 设计的控制系统回路设计的控制系统回路 二类优质# 8 8 开设的试验项目开设的试验项目 应变式压力传感器特性实验应变式压力传感器特性实验 一、实验目的: 1、了解金属箔式应变片的应变效应和性能。 2、掌握使用 YJ-SL-I 型实验仪设计电子秤的方法。 二、实验仪器: YJ-SL-I 型实验仪、应变传感器实验模板（电桥、差动）、应变压力实 验装置、连接线若干。 三、实验内容: 二类优质# 1、用导线将

17、 YJ-SL-I 型实验仪和应变传感器实验电桥模板及实验装置 连接起来。检查电路无误后，打开电源开关。调节 RW1 旋钮，使输 出为零。按顺序增加砝码数量，每次 200g，记 录每次加载后的输出电压值 U。再以相反的次序将砝码逐一取下，记录 输出电压。利用逐差法求出传感器的灵敏度。即，S=。 2、利用应变压力传感器制作电子秤。将压力传感器电桥实验模板的输 出与差动放大器的输入相连，差动模快的输出与 YJ-SL-I 实验仪的“测量” 相连。当秤盘当秤盘中无任何重物时，调节调整旋钮使电压表的读数为 零。秤盘上加 1000g 的砝码，调节差动放大器的放大倍数旋钮，使电压 表的读数为 1.000V。重复以上步骤，直至电压表的读数与秤盘上的砝码 质量一致。 四、注意事项: 1、必须在连接完实验装置后，才能打开电源开关。 2、加放砝码注意要放在盘中部，勿使盘边缘被压斜到一边。 3、实验完毕后，关闭电源，依次拆卸电路。 总结总结: (1).能够根据所学知识进行分析设计 (2).掌握压力课程设计的原理和方法 二类优质# (3