自动检测技术及仪表控制系统课程设计报告.docx

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1、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压力检测与控制试验系统设计设计任务1、设计参数上位水箱尺寸：800X500600mm,上位水箱离地20Omm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（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

2、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,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：压力测量压力控制第一章前言1第二章系统总体设计11序言12变频器选型23水泵的选型54压力传感器的选型85调节器96调节阀107设计的系统回

3、路118开设的实验项目12总结1314参考文献第一章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

4、是不言而喻的，因此在压力容器设计、制造和压力试验过程中都有许多值得注意的问题。第二章系统总体设计1序言1.1 压力检测与控制试验系统的结构图:系统结构图1.2 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

5、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简单的压力检测系统示意图（下图）2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

6、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：n=60f(1s)p式中异步电动机的转速；f异步电动机的频率；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。50HZ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

7、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 .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

8、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：简单介绍特点 采用富士电机独自开发的动态转矩矢量控制方式，在05Hz时的起动转矩可达到 具有包括自整定功能在内的许多方便功能。 小型、全封闭防护结构(22KW),容量范围02400KW,机种规格齐全。电源与机型额定输入交流电压输入电压等级容量输入交流电压二相200V22kW以下200V230V5060Hz30kW以上200V220V50Hz220V*230V50Hz200V-230V60Hz三相400V22kW以下380V-480V5060Hz30kW以上380V-440V50H

9、z380V480V60Hz输入电源容许波动电压：+10%-15%频率：+5%-5%电压不平衡率：2%以内QEC61800-3(523)为标准)容量范围三相200V：0290kW三相400V：0.4-400kW3水泵的选型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遮消耗，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

10、能源消耗起了积极作用。3.1水泵选型的步骤3.L1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：CC)(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. 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

11、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%,50WnSWloO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%o(3) .如果基本数据只给重量流量，应换算成体积流量。3.2水泵的型号离心泵:D型系列多级离心泵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r水的液体之用.I厂扬程为H23至153.6米，流量为126-396m3h0液体的最高温度不得超过80C.D型系列多级离心泵适用范围:适用于工业和城市给排水

12、、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：流量：6.3-300m3h;扬程：3650m；功率：2.2-400KW；转速:1450-2950rmin;口径：50-200;温度范围：105C;工作压力：3.OMpa（单吸分段式离心泵型号意义80D125I叶轮的数届年级扬程12m不吸多级分段式内心系吸入”在整4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

13、，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4.1压力传感器的型号BPR-40电阻应变式压力传感器的详细介绍特点采用圆膜式弹性体结构，具有较高的抗振及抗冲击特性，使用寿命长。良好的静/动态特性.BPR-39采用铝合金材料制作.BPR-40采用不锈钢材料制作，抗腐蚀性强o主要技术指标灵敏度：11.5mVV非线性：0.5%额定值滞后误差：0.5%额定值重复性误差：0.5%额定值工作温度：-1065C温度零点变化：0.5%iC温度输出灵敏度变化：0.5%iC电桥初始不平衡性：2SC时，不大于5%额定输出值桥路电阻：350允许过载能力：50%额定值激励电压：最大

14、值15V，ACQC推荐值IOV,AC/DC5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。5.1 DDZ-III型调节器电路结构图:外给定值显示 也路软手动电踹硬手动电路5.2基型调节器PD控制规律图:R643DJ7D3dlR86调节阀又称控制阀（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

15、、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6.2 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设