壓力檢測與控制試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計

1、 壓力檢測與控制試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計任務(wù)1、設(shè)計參數(shù)上位水箱尺寸：800X500X600mm,上位水箱離地200mm安裝，通過直徑為20mm的PVC管道與其他設(shè)備相連，設(shè)備離地30mm,要求測量設(shè)備入口處的壓力。測量誤差不超過壓力示值的土1%。2、設(shè)計要求上位水箱通過水泵供水，通過變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速；通過查閱相關(guān)設(shè)備手冊或上網(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、性能指標(biāo)等)；設(shè)備選型要有一定的理論計算；用所選設(shè)備構(gòu)成實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，畫出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；列出所能開設(shè)的實(shí)驗(yàn)，并寫出實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、步驟、要求等。課程設(shè)計評語設(shè)計報告成績(30%)設(shè)計過程成績(30%)答辯成績

2、(40%)總成績目錄TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 第一章3 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 1壓力檢測與控制試驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖3 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 1.2總體結(jié)構(gòu)設(shè)計的思路4 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 1.3完整的壓力檢測系統(tǒng)4第二章5 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 2.1變頻器的工作原理5

3、HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 2.2變頻器選型5 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 2.3變頻器所選型號6 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 第三章7 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 3.1水泵選型的步驟7 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 3.2水泵的型號8 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document

4、 第四章9 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 第五章10第六章11 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 第七章13 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 課程設(shè)計總結(jié)14第一章壓力傳感器是現(xiàn)代工業(yè)社會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，汽車制造等領(lǐng)域。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，對于壓力傳感器的需求量越來越大，要求也越來越高，傳統(tǒng)的傳感器生產(chǎn)及性能已逐漸不能滿足需求，各個傳感器生產(chǎn)廠商開始研制生產(chǎn)新型傳感器，并增加自動化生產(chǎn)線，提高生產(chǎn)效率，

5、剛醫(yī)成本，以提高市場競爭力和適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)的應(yīng)用。傳統(tǒng)的傳感器的測量方法大都采用手工操作，特別是壓力傳感器，基本上都是采用手動油壓或氣壓標(biāo)定。盡管近幾年也從國外引進(jìn)了部分標(biāo)定設(shè)備，但價格昂貴，不易推廣。本系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計出的智能壓力檢測系統(tǒng)，成本低廉，使用方便，精度也比較高。系統(tǒng)硬件設(shè)計有壓力傳感器測量壓力，并將測量的信號輸入放大器，然后送至A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)宇信號送至單片機(jī)。單片機(jī)根據(jù)已編制好的程序，對壓阻元件非線性測量誤差進(jìn)行修正并對修正后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。同時該系統(tǒng)兼具有鍵盤輸入，LED顯示與超限報警功能。11壓力檢測與控制試驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖:夕被測爪丿j測壓元件乞:

6、L力撿測扌空制；統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1.2總體結(jié)構(gòu)設(shè)計的思路：第一步：根據(jù)課設(shè)要求選取合適的器件，并通過相應(yīng)的理論計算進(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)行理論計算，用壓力傳感器對設(shè)備入口處壓力進(jìn)行測量，通過調(diào)節(jié)器使測得的值和給定值進(jìn)行比較，若測得的值使測量誤差超過壓力示值的土1%,則需對產(chǎn)生的偏差進(jìn)行比例、積分或微分處理后，輸出調(diào)節(jié)信號控制執(zhí)行器的動作，改變調(diào)節(jié)閥閥芯和閥座間的流通面積,同時控制變頻器對水泵的控制，調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速以達(dá)到適當(dāng)?shù)倪M(jìn)水速度，從而使測量誤差不超過壓力示值的土1%。13完整的壓力檢測系統(tǒng)一個完整的壓力檢測系統(tǒng)包括：取壓口；引壓管路和壓

7、力檢測儀表一個簡單的壓力檢測系統(tǒng)示意圖（下圖）壓力儀表引壓管路引壓管路第二章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)的變速運(yùn)行的設(shè)備，其中控制電路完成對主電路的控制，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)速是通過改變電機(jī)定子繞組供電的頻率來達(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、直流儲能和緩沖無功功率。21變頻器的工作原理我們知道，交流電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速表達(dá)式

8、位：n=60f(ls)/p式中n異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速；f異步電動機(jī)的頻率；s電動機(jī)轉(zhuǎn)差率；p電動機(jī)極對數(shù)。由上式可知，轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比，只要改變頻率f即可改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)頻率f在050Hz的范圍內(nèi)變化時，電動機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻器就是通過改變電動機(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要確定以下幾點(diǎn)：采用變頻的目的；恒壓控制或恒流控制等。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)用時的方式方法。變頻器與負(fù)載的匹配問題；I.電壓匹配；變頻器的額定電壓與負(fù)載的額定電壓相符。電流匹配；普通的離心泵，變頻

9、器的額定電流與電機(jī)的額定電流相符。對于特殊的負(fù)載如深水泵等則需要參考電機(jī)性能參數(shù)，以最大電流確定變頻器電流和過載能力。轉(zhuǎn)矩匹配；這種情況在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載或有減速裝置時有可能發(fā)生。4）在使用變頻器驅(qū)動高速電機(jī)時，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）變頻器如果要長電纜運(yùn)行時，此時要采取措施抑制長電纜對地耦合電容的影響，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）對于一些特殊的應(yīng)用場合，如高溫，高海拔，此時會引起變頻器的降容，變頻器容量要放大一擋。23變頻器所選型號：

10、Gll列低噪聲高性能雪功能孌頻器Gll列低噪聲高性能雪功能孌頻器簡單介紹特點(diǎn)采用富士電機(jī)獨(dú)自開發(fā)的動戀轉(zhuǎn)拒矢星控制方式，在QdHz時的起動轉(zhuǎn)矩可達(dá)到2叩眩。具有包括自整定功能在內(nèi)的許多方便功能。小型、全封閉防護(hù)結(jié)構(gòu)（22KW）,客量范圍0.2-400KW,機(jī)種規(guī)格齊全。電源與機(jī)型額定輸人交疣電壓輸入電壓等級容星輸人交疣電壓三相2QUV22kW以下200V-230V50/60HZ30kWlil上SOOV-SLIVOHe2207-2311.|5122007-2311.|612三相40UV22kW以下3gOV-3llV50/60Hz30kW以上SgOV-ZiV/JOHESSLIV-SLIVOHe輸入

11、電源客許波動電壓：+10%”-15%頻率：+5%-5%電壓不平衡率：2%以內(nèi)（IEC61S00-3（5.2.3）標(biāo)淮）客量范圍三相2QQW:0.290kW三相:0.4400kW第三章水泵是一種面大量廣的通用型機(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)、民用和國防各部門，在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位。據(jù)統(tǒng)計，我國泵產(chǎn)量達(dá)525.6萬臺。泵的電能消耗占全國電能消耗的21%以上。因此大力降低泵有能源消耗，對節(jié)約能源具用十分重大的意義。近年來，我們泵行業(yè)設(shè)計研制了許多高效節(jié)能產(chǎn)品，如IHF、CQB、FSB、UHB等型號的泵類產(chǎn)品，對降低泵的能源消耗起了積極作用。31水泵選型的步驟

12、3.1.1選泵列出基本數(shù)據(jù):.介質(zhì)的特性：介質(zhì)名稱、比重、粘度、腐蝕性、毒性等。.介質(zhì)中所含因體的顆粒直徑、含量多少。.介質(zhì)溫度：(C).所需要的流量一般工業(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對流量的影響。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。.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)。.管道系統(tǒng)數(shù)據(jù)(管徑、長度、管道附件種類及數(shù)目，吸水池至壓水池的幾何標(biāo)高等)。3.1.2選泵確定流量、揚(yáng)程流量：.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。.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。對于ns100的大流

13、量低其不意揚(yáng)程泵，流量余量取5%，對ns50的小流量高揚(yáng)和泵，流量余量取10%,50WnsW100的泵，流量余量也取5%,對質(zhì)量低劣和運(yùn)行條件惡劣的泵，流量余量應(yīng)取10%。.如果基本數(shù)據(jù)只給重量流量，應(yīng)換算成體積流量。3.2水泵的型號離心泵:D型系列多級離心泵D型系列多級離心泵系單吸多級分段式離心泵，供輸送請水及物理化學(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/ho液體的最高溫度不得超過80C.D型系列多級離心泵適用范圍：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

14、爐給水技術(shù)參數(shù)：流量：6.3-300m3/h；揚(yáng)程：13-650m；功率：2.2-400KW；轉(zhuǎn)速：1450-2950r/min；口徑：少50呷200；溫度范圍：W105C；工作壓力：W3.0Mpa。單吸分段式離心泵型號意義第四章應(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)變元件）在彈性元件上，且構(gòu)成一個簡單橋路粘貼式應(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：BPR-40電阻應(yīng)麥?zhǔn)綁毫鞲姓a的詳堀介紹特點(diǎn)采用圓膜式彈性體結(jié)構(gòu)，具有

15、較高的抗振及抗沖擊特性，使用壽命長口良好的靜/動態(tài)特性-BPR-39采用鋁合金材料制作-采用不銃鋼材料制作，抗腐蝕性強(qiáng)主要技術(shù)指標(biāo)靈敏度：1-1.5mV/V非線性：0.5定值滯后誤差：0.5%定值重復(fù)性誤差：0.5%定值工作溫度：-山+601C溫度零點(diǎn)變化：0.5%/iC溫度輸出靈敏度變化：0.5%/V：電橋初始不平衡性：+201C時，不大于5%頷定輸出值橋路電阻：350Q允許過我能力：50%定值激勵電壓：攝大值157,凸匚/D匚推薦值MW，匚產(chǎn)品名稱：BPR-40電陰應(yīng)吏式壓力僅感器產(chǎn)品型號：BPR-40第五章在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中，調(diào)節(jié)器是構(gòu)成自動控制系統(tǒng)的核心儀表，它的基本功能是將來自變送

16、器的測量信號與給定信號相比較，并對由此產(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)信號控制執(zhí)行器的動作，以實(shí)現(xiàn)對不同被測或被控參數(shù)壓力的自動調(diào)節(jié)作用。DDZ-III型調(diào)節(jié)器電路結(jié)構(gòu)圖:外給定值測量信號II外給定值測量信號II顯乎電路圖6輸出電路基型調(diào)節(jié)器PD控制規(guī)律圖:圖73DJ7圖73DJ7GiSH第八章又稱控制閥（或調(diào)節(jié)閥），是一個局部阻力可變的節(jié)流元件。閥芯移動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:產(chǎn)品

17、名稱:忑田1備小翌三動套骨謂節(jié)閥產(chǎn)品型號:ZJHM圖8調(diào)節(jié)閥又稱控制閥，是通用的末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過接受調(diào)節(jié)控制單元輸出的控制信號，借助動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)和閥門組成。如果按其所配執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用的動力，調(diào)節(jié)閥可以分為電動、氣動、液動三種，即以電為動力源的電動調(diào)節(jié)閥，以壓縮空氣為動力源的氣動調(diào)節(jié)閥，以液體介質(zhì)（如油等）壓力為動力的電液動調(diào)節(jié)閥。竺奧公司生產(chǎn)的電動調(diào)節(jié)閥閥體可任意與竺奧公司生產(chǎn)的電動執(zhí)行器匹配，組合為電動調(diào)節(jié)閥。同時亦可與各種電動直行程及氣動薄膜執(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)計的控制系統(tǒng)回路:圖9第七章應(yīng)變式壓力傳感器特性實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、

18、了解金屬箔式應(yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)和性能。2、掌握使用YJ-SL-I型實(shí)驗(yàn)儀設(shè)計電子秤的方法。二、實(shí)驗(yàn)儀器：YJ-SL-I型實(shí)驗(yàn)儀、應(yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０澹姌?、差動）、?yīng)變壓力實(shí)驗(yàn)裝置、連接線若干。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1、用導(dǎo)線將YJ-SL-I型實(shí)驗(yàn)儀和應(yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)電橋模板及實(shí)驗(yàn)裝置連接起來。檢查電路無誤后，打開電源開關(guān)。調(diào)節(jié)RW1旋鈕，使輸出為零。按順序增加砝碼數(shù)量，每次200g，記錄每次加載后的輸出電壓值U。再以相反的次序?qū)㈨来a逐一取下，記錄輸出電壓。利用逐差法求出傳感器的靈敏度。即，2心。2、利用應(yīng)變壓力傳感器制作電子秤。將壓力傳感器電橋?qū)嶒?yàn)?zāi)０宓妮敵雠c差動放大器的輸入相連，差動?？斓妮敵雠cYJ-SL-I實(shí)驗(yàn)儀的“測量”相連。當(dāng)秤盤當(dāng)秤盤中無任何重物時，調(diào)節(jié)調(diào)整旋鈕使電壓表的讀數(shù)為零。秤盤上加1000g的砝碼，調(diào)節(jié)差動放大器的放大倍數(shù)旋鈕，使電壓表的讀數(shù)為1.000V。重復(fù)以上步驟，直