壓力檢測(cè)與控制試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)講解

1、XXXX大學(xué) XXX學(xué)院檢測(cè)技術(shù)與控制儀表課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目壓力檢測(cè)與控制試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師年月日壓力檢測(cè)與控制試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)1、設(shè)計(jì)參數(shù)上位水箱尺寸： 800×500× 600mm，上位水箱離地 200mm 安裝，通過(guò)直徑為 20mm 的 PVC 管道與其他設(shè)備相連，設(shè)備離地 30mm，要求測(cè)量設(shè)備入口處的壓力。測(cè)量誤差不超過(guò)壓力示值的± 1%。2、設(shè)計(jì)要求（ 1）上位水箱通過(guò)水泵供水，通過(guò)變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速；（2） 通過(guò)查閱相關(guān)設(shè)備手冊(cè)或上網(wǎng)查詢，選擇壓力傳感器、 調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)閥、變頻器、水泵等設(shè)備（包括設(shè)備名稱、型號(hào)、性能指標(biāo)等）；（

2、3）設(shè)備選型要有一定的理論計(jì)算；（ 4）用所選設(shè)備構(gòu)成實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，畫(huà)出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；（ 5）列出所能開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)，并寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、步驟、要求等。課程設(shè)計(jì)評(píng)語(yǔ)設(shè)計(jì)報(bào)告成績(jī)?cè)O(shè)計(jì)過(guò)程成績(jī)答辯成績(jī)總成績(jī)（30%）（30%）（ 40%）摘 要壓力傳感器是現(xiàn)代工業(yè)社會(huì)最常用的傳感器之一，被廣泛的應(yīng)用于航空航天、石油化工，汽車(chē)制造等領(lǐng)域。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，對(duì)于壓力傳感器的需求量越來(lái)越大，要求也越來(lái)越高，傳統(tǒng)的傳感器生產(chǎn)及性能已逐漸不能滿足需求，各個(gè)傳感器生產(chǎn)廠商開(kāi)始研制生產(chǎn)新型傳感器， 并增加自動(dòng)化生產(chǎn)線， 提高生產(chǎn)效率，減少成本，以提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)的應(yīng)用。 傳統(tǒng)的傳感器的測(cè)量方法大都采用手工操作，

3、 特別是壓力傳感器， 基本上都是采用手動(dòng)油壓或氣壓標(biāo)定。盡管近幾年也從國(guó)外引進(jìn)了部分標(biāo)定設(shè)備，但價(jià)格昂貴，不易推廣。本系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)出的智能壓力檢測(cè)系統(tǒng)，成本低廉，使用方便，精度也比較高。系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)有壓力傳感器測(cè)量壓力， 并將測(cè)量的信號(hào)輸入放大器， 然后送至 A D轉(zhuǎn)換器，AD轉(zhuǎn)換器將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)宇信號(hào)送至單片機(jī)。 單片機(jī)根據(jù)已編制好的程序， 對(duì)壓阻元件非線性測(cè)量誤差進(jìn)行修正并對(duì)修正后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。同時(shí)該系統(tǒng)兼具有鍵盤(pán)輸入， LED顯示與超限報(bào)警功能。關(guān)鍵詞：壓力傳感器，新型，現(xiàn)代工業(yè)ABSTRACTPressuresensorisone ofthe most commonlyuse

4、dsensorsin modernindustrialsociety,iswidelyusedinaerospace,petrochemical,automobilemanufacturingandotherfields.Withthedevelopmentof modern industry,the growingdemand for pressure sensor, also more and more demanding,traditionalsensorproductionand performancehasbeengradually cannotmeetthe demand,each

5、 sensormanufacturersbeganto produce new type of sensor, and increasethe automationproductionline, improvetheproductionefficiency,reducecosts, in order to improve the market competitivenessandadaptto themodernindustrialapplications.TraditionalsensormeasurementsaremostlyUSESthe manualoperation,especia

6、llythepressuresensor,basicallyistousemanualhydraulicorair pressurecalibration.Althoughalsointroducedpart ofthecalibrationequipment from abroadinrecent years,butthe priceis expensive,noteasy to promote. The system shall be designedthe intelligentpressuredetectionsystem, low cost,easyto use, has a hig

7、h accuracy.The hardwareofthesystemis designedto measurethepressureofthepressure sensor,andthe measuredsignal is inputtotheamplifier,and then sent to theA /D converter, theA /D converterconverts theinputanalog signaltoa digital signal to the microcontroller.Accordingtothe program which has been compi

8、led, the single chip microcomputerisusedto correctthenonlinear measurement error ofthepiezoresistiveelementand processthecorrecteddata. Atthesametime,the systemalsohasa keyboardinput,LED display and overrun alarm function.KEY WORDS：pressure sensor ， new type ，modern industrial目錄第一章壓力傳感器11.1 壓力檢測(cè)與控制試

9、驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖11.2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思路11.3 完整的壓力檢測(cè)系統(tǒng)1第二章變頻器22.1 變頻器的工作原理22.2 變頻器選型32.3 變頻器所選型號(hào)4第三章水泵53.1 水泵選型的步驟5選泵列出基本數(shù)據(jù)5選泵確定流量、揚(yáng)程流量:53.2 水泵的型號(hào)6第四章變壓式傳感器7第五章調(diào)節(jié)器8第六章控制閥9課程設(shè)計(jì)總結(jié).參考文獻(xiàn) .第一章 壓力傳感器1.1 壓力檢測(cè)與控制試驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖：圖 1.11.2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思路：第一步：根據(jù)課設(shè)要求選取合適的器件，并通過(guò)相應(yīng)的理論計(jì)算進(jìn)行選取第二步：進(jìn)行控制系統(tǒng)回路的連接第三步：在連接好相應(yīng)地回路后， 根據(jù)給定的數(shù)值進(jìn)行理論計(jì)算， 用壓力傳感器對(duì)設(shè)備

10、入口處壓力進(jìn)行測(cè)量， 通過(guò)調(diào)節(jié)器使測(cè)得的值和給定值進(jìn)行比較， 若測(cè)得的值使測(cè)量誤差超過(guò)壓力示值的± 1%，則需對(duì)產(chǎn)生的偏差進(jìn)行比例、 積分或微分處理后，輸出調(diào)節(jié)信號(hào)控制執(zhí)行器的動(dòng)作， 改變調(diào)節(jié)閥閥芯和閥座間的流通面積，同時(shí)控制變頻器對(duì)水泵的控制， 調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速以達(dá)到適當(dāng)?shù)倪M(jìn)水速度， 從而使測(cè)量誤差不超過(guò)壓力示值的± 1%。1.3 完整的壓力檢測(cè)系統(tǒng)一個(gè)完整的壓力檢測(cè)系統(tǒng)包括：取壓口；引壓管路和壓力檢測(cè)儀表一個(gè)簡(jiǎn)單的壓力檢測(cè)系統(tǒng)示意圖 ( 下圖 )1壓力儀表設(shè)備引壓管路取壓口圖 1.2第二章變頻器變頻器是把工頻電源 (50Hz) 變換成各種頻率的交流電源， 以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變速

11、運(yùn)行的設(shè)備，其中控制電路完成對(duì)主電路的控制， 整流電路將交流電變換成直流電，直流中間電路對(duì)整流電路的輸出進(jìn)行平滑濾波， 逆變電路將直流電再逆成交流電。變頻調(diào)速是通過(guò)改變電機(jī)定子繞組供電的頻率來(lái)達(dá)到調(diào)速的目的。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4 個(gè)部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT 三相橋式逆變器，且輸出為 PWM波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲(chǔ)能和緩沖無(wú)功功率。2.1 變頻器的工作原理我們知道，交流電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速表達(dá)式位：n60 f(1 s)/p 式中n 異步電動(dòng)機(jī) 的轉(zhuǎn)速；f 異步電動(dòng)機(jī)的頻率；s電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率；p電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)。12由上式可知，轉(zhuǎn)速

12、n 與頻率 f 成正比，只要改變頻率 f 即可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)頻率 f 在 050Hz 的范圍內(nèi)變化時(shí)， 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。 變頻器就是通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)電源頻率實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的， 是一種理想的高效率、 高性能的調(diào)速手段。2.2 變頻器選型變頻器選型時(shí)要確定以下幾點(diǎn)：1) 采用變頻的目的；恒壓控制或恒流控制等。2) 變頻器的負(fù)載類型；如葉片泵或容積泵等，特別注意負(fù)載的性能曲線，性能曲線決定了應(yīng)用時(shí)的方式方法。3) 變頻器與負(fù)載的匹配問(wèn)題；I. 電壓匹配；變頻器的額定電壓與負(fù)載的額定電壓相符。II. 電流匹配；普通的離心泵，變頻器的額定電流與電機(jī)的額定電流相符。對(duì)于特殊的負(fù)載如深水泵等則需

13、要參考電機(jī)性能參數(shù)，以最大電流確定變頻器電流和過(guò)載能力。III. 轉(zhuǎn)矩匹配；這種情況在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載或有減速裝置時(shí)有可能發(fā)生。4) 在使用變頻器驅(qū)動(dòng)高速電機(jī)時(shí)，由于高速電機(jī)的電抗小，高次諧波增加導(dǎo)致輸出電流值增大。因此用于高速電機(jī)的變頻器的選型，其容量要稍大于普通電機(jī)的選型。5) 變頻器如果要長(zhǎng)電纜運(yùn)行時(shí)， 此時(shí)要采取措施抑制長(zhǎng)電纜對(duì)地耦合電容的影響，避免變頻器出力不足，所以在這樣情況下，變頻器容量要放大一檔或者在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。6) 對(duì)于一些特殊的應(yīng)用場(chǎng)合，如高溫，高海拔，此時(shí)會(huì)引起變頻器的降容，變頻器容量要放大一擋。132.3 變頻器所選型號(hào)：圖 2.114第三章水泵水泵是一種面

14、大量廣的通用型機(jī)械設(shè)備， 它廣泛地應(yīng)用于石油、 化工、電力冶金、礦山、選船、輕工、農(nóng)業(yè)、民用和國(guó)防各部門(mén)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)泵產(chǎn)量達(dá) 525.6 萬(wàn)臺(tái)。泵的電能消耗占全國(guó)電能消耗的 21% 以上。因此大力降低泵有能源消耗，對(duì)節(jié)約能源具用十分重大的意義。近年來(lái)，我們泵行業(yè)設(shè)計(jì)研制了許多高效節(jié)能產(chǎn)品，如 IHF、CQB、FSB、 UHB等型號(hào)的泵類產(chǎn)品，對(duì)降低泵的能源消耗起了積極作用。3.1 水泵選型的步驟選泵列出基本數(shù)據(jù)：(1). 介質(zhì)的特性：介質(zhì)名稱、比重、粘度、腐蝕性、毒性等。(2). 介質(zhì)中所含因體的顆粒直徑、含量多少。(3). 介質(zhì)溫度：（）(4). 所需要的流量一

15、般工業(yè)用泵在工藝流程中可以忽略管道系統(tǒng)中的泄漏量， 但必須考慮工藝變化時(shí)對(duì)流量的影響。 農(nóng)業(yè)用泵如果是采用明渠輸水， 還必須考慮滲漏及蒸發(fā)量 。(5). 壓力：吸水池壓力，排水池壓力，管道系統(tǒng)中的壓力降（揚(yáng)程損失）。(6). 管道系統(tǒng)數(shù)據(jù)（管徑、長(zhǎng)度、管道附件種類及數(shù)目，吸水池至壓水池的幾何標(biāo)高等）。選泵確定流量、揚(yáng)程流量:(1). 如果生產(chǎn)工藝中已給出最小、正常、最大流量，應(yīng)按最大流量考慮。(2). 如果生產(chǎn)工藝中只給出正常流量，應(yīng)考慮留有一定的余量。對(duì)于 ns>100 的大流量低其不意揚(yáng)程泵，流量余量取 5%，對(duì) ns<50 的小流量高揚(yáng)和泵，流量余量取 10%，50ns100

16、 的泵，流量余量也取 5%，對(duì)質(zhì)量低劣和運(yùn)行條件惡劣的泵，流量余量應(yīng)取 10%。(3). 如果基本數(shù)據(jù)只給重量流量，應(yīng)換算成體積流量。153.2 水泵的型號(hào)D型系列多級(jí)離心泵 系單吸多級(jí)分段式 離心泵 ，供輸送請(qǐng)水及物理化學(xué)性質(zhì)類似于水的液體之用。本泵揚(yáng)程為 H23 至 153.6 米，流量為 12.6-39.6m3/h 。液體的最高 溫度不得超過(guò) 80 .D 型系列多級(jí)離心泵適用范圍：適用于工業(yè)和城市給排水、高層建筑增壓供水，園林噴灌、消防增壓、遠(yuǎn)距離送水、采暖、浴室等冷暖水循環(huán)增壓及設(shè)備配套等，尤其適用于小型鍋爐給水技術(shù)參數(shù)：流量： 6.3-300m3/h ；揚(yáng)程： 13-650m ；功率

17、： 2.2-400KW ；轉(zhuǎn)速： 1450-2950r/min ；口徑： 50- 200 ；溫度范圍：105；工作壓力：3.0Mpa 。單吸分段式離心泵型號(hào)意義圖 3.116第四章變壓式傳感器應(yīng)變式壓力傳感器是由彈性元件、應(yīng)變片以及相應(yīng)的測(cè)量電路組成。非粘性應(yīng)變式壓力傳感器是直接使用電阻絲 ( 應(yīng)變?cè)?) 在彈性元件上，且構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)單橋路。粘貼式應(yīng)變式壓力傳感器是將電阻絲或片粘貼在壓力敏感元件上， 當(dāng)敏感元件經(jīng)受壓力作用而產(chǎn)生應(yīng)變， 使得粘貼在其上的電阻絲或片的電阻值發(fā)生相應(yīng)的變化。壓力傳感器的型號(hào)：圖 4.417第五章調(diào)節(jié)器在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中， 調(diào)節(jié)器是構(gòu)成自動(dòng)控制系統(tǒng)的核心儀表， 它的

18、基本功能是將來(lái)自變送器的測(cè)量信號(hào)與給定信號(hào)相比較， 并對(duì)由此產(chǎn)生的片產(chǎn)進(jìn)行比例、積分或微分處理后， 輸出調(diào)節(jié)信號(hào)控制執(zhí)行器的動(dòng)作， 以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同被測(cè)或被控參數(shù)壓力的自動(dòng)調(diào)節(jié)作用。DDZ-III 型調(diào)節(jié)器電路結(jié)構(gòu)圖：圖 5.1基型調(diào)節(jié)器 PD控制規(guī)律圖：圖 5.218第六章控制閥又稱控制閥 ( 或調(diào)節(jié)閥 ) ，是一個(gè)局部阻力可變的節(jié)流元件。閥芯移動(dòng)改變了閥芯與閥座間的流通面積， 即改變了閥的阻力系數(shù)， 使被控介質(zhì)流量相應(yīng)改變。調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)由上閥蓋、下閥蓋、閥體、閥座、閥芯、閥桿、填料和壓板等構(gòu)成。為適應(yīng)多種使用要求， 閥芯和閥體有不同的結(jié)構(gòu)， 使用的材料也各不相同。調(diào)節(jié)閥型號(hào)：圖 6.1調(diào)節(jié)閥又稱控制閥， 是通用的末端執(zhí)行機(jī)構(gòu) ，通過(guò)接受調(diào)節(jié)控制單元輸出的控制信號(hào)，借助動(dòng)力操作去改變流體流量。 調(diào)節(jié)閥一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥門(mén)組成。如果按其所配執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用的動(dòng)力，調(diào)節(jié)閥可以分為電動(dòng)、氣動(dòng)、液動(dòng)三種，即以電為動(dòng)力源的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥， 以壓縮空氣為動(dòng)力源的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥， 以液體介質(zhì) ( 如油等 ) 壓力為動(dòng)力的電液動(dòng)調(diào)節(jié)閥。 竺奧公司生產(chǎn)的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥閥體可任意與竺奧公司生產(chǎn)的電動(dòng)執(zhí)行器匹配， 組合為電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。 同時(shí)亦可與各種電動(dòng)直行程及氣動(dòng)薄膜執(zhí)行器聯(lián)接匹配，并可根據(jù)各品牌執(zhí)行器定做接口。設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)回路：圖 6.119課程設(shè)計(jì)總結(jié)(1). 能夠根據(jù)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析設(shè)