壓力檢測與控制試驗系統(tǒng)設計要點

壓力檢測與限制試驗系統(tǒng)設計設計任務設計參數(shù)上位水箱尺寸：800×500×600mm，上位水箱離地200mm安裝，通過直徑為20mm的PVC管道與其他設備相連，設備離地30mm，要求測量設備入口處的壓力。測量誤差不超過壓力示值的±1%。2、設計要求（1）上位水箱通過水泵供水，通過變頻器限制水泵的轉速；（2）通過查閱相關設備手冊或上網(wǎng)查詢，選擇壓力傳感器、調(diào)整器、調(diào)整閥、變頻器、水泵等設備（包括設備名稱、型號、性能指標等）；（3）設備選型要有肯定的理論計算；（4）用所選設備構成試驗系統(tǒng)，畫出系統(tǒng)結構圖；（5）列出所能開設的試驗，并寫出試驗目的、步驟、要求等。課程設計評語設計報告成果（30%）設計過程成果（30%）答辯成果（40%）總成果1序言1.1壓力檢測與限制試驗系統(tǒng)的結構圖：1.2總體結構設計的思路：第一步：依據(jù)課設要求選取合適的器件，并通過相應的理論計算進行選取其次步：進行限制系統(tǒng)回路的連接第三步：在連接好相應地回路后，依據(jù)給定的數(shù)值進行理論計算，用壓力傳感器對設備入口處壓力進行測量，通過調(diào)整器使測得的值和給定值進行比較，若測得的值使測量誤差超過壓力示值的±1%，則需對產(chǎn)生的偏差進行比例、積分或微分處理后，輸出調(diào)整信號限制執(zhí)行器的動作，變更調(diào)整閥閥芯和閥座間的流通面積，同時限制變頻器對水泵的限制，調(diào)整水泵的轉速以達到適當?shù)倪M水速度，從而使測量誤差不超過壓力示值的±1%。1.3一個完整的壓力檢測系統(tǒng)包括：取壓口；引壓管路和壓力檢測儀表一個簡潔的壓力檢測系統(tǒng)示意圖(下圖)設備設備取壓口壓力儀表引壓管路2變頻器選型變頻器是把工頻電源(50Hz)變換成各種頻率的溝通電源，以實現(xiàn)電機的變速運行的設備，其中限制電路完成對主電路的限制，整流電路將溝通電變換成直流電，直流中間電路對整流電路的輸出進行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆成溝通電。變頻調(diào)速是通過變更電機定子繞組供電的頻率來達到調(diào)速的目的。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和限制4個部分組成。整流部分為三相橋式不行控整流器，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。2.1變頻器的工作原理我們知道，溝通電動機的同步轉速表達式位：n＝60f(1－s)/p式中n——異步電動機的轉速；f——異步電動機的頻率；s——電動機轉差率；p——電動機極對數(shù)。由上式可知，轉速n與頻率f成正比，只要變更頻率f即可變更電動機的轉速，當頻率f在0～50Hz的范圍內(nèi)變更時，電動機轉速調(diào)整范圍特別寬。變頻器就是通過變更電動機電源頻率實現(xiàn)速度調(diào)整的，是一種志向的高效率、高性能的調(diào)速手段。2.2變頻器選型時要確定以下幾點：1)采納變頻的目的；恒壓限制或恒流限制等。2)變頻器的負載類型；如葉片泵或容積泵等，特殊留意負載的性能曲線，性能曲線確定了應用時的方式方法。3)變頻器與負載的匹配問題；I.電壓匹配；變頻器的額定電壓與負載的額定電壓相符。II.電流匹配；一般的離心泵，變頻器的額定電流與電機的額定電流相符。對于特殊的負載如深水泵等則須要參考電機性能參數(shù)，以最大電流確定變頻器電流和過載實力。III.轉矩匹配；這種狀況在恒轉矩負載或有減速裝置時有可能發(fā)生。4)在運用變頻器驅(qū)動高速電機時，由于高速電機的電抗小，高次諧波增加導致輸出電流值增大。因此用于高速電機的變頻器的選型，其容量要稍大于一般電機的選型。5)變頻器假如要長電纜運行時，此時要實行措施抑制長電纜對地耦合電容的影響，避開變頻器出力不足，所以在這樣狀況下，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。2.3變頻器所選型號：3水泵的選型水泵是一種面大量廣的通用型機械設備，它廣泛地應用于石油、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)濟中占有重要的地位。據(jù)統(tǒng)計，我國泵產(chǎn)量達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)約能源具用特別重大的意義。近年來，我們泵行業(yè)設計研制了很多高效節(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主動作用。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).所須要的流量一般工業(yè)用泵在工藝流程中可以忽視管道系統(tǒng)中的泄漏量，但必需考慮工藝變更時對流量的影響。農(nóng)業(yè)用泵假如是采納明渠輸水，還必需考慮滲漏及蒸發(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（揚程損失）。(6).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高等）。選泵確定流量、揚程流量:

(1).假如生產(chǎn)工藝中已給出最小、正常、最大流量，應按最大流量考慮。

(2).假如生產(chǎn)工藝中只給出正常流量，應考慮留有肯定的余量。對于ns>100的大流量低其不意揚程泵，流量余量取5%，對ns<50的小流量高揚和泵，流量余量取10%，50≤ns≤100的泵，流量余量也取5%，對質(zhì)量低劣和運行條件惡劣的泵，流量余量應取10%。(3).假如基本數(shù)據(jù)只給重量流量，應換算成體積流量。3.2水泵的型號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性質(zhì)類似于水的液體之用。本泵揚程為H23至153.6米，流量為12.6--39.6m3/h。液體的最高溫度不得超過80℃.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、遠距離送水、采暖、浴室等冷暖水循環(huán)增壓及設備配套等，尤其適用于小型鍋爐給水技術參數(shù)：流量：6.3-300m3/h；揚程：13-650m；功率：2.2-400KW；轉速：1450-2950r/min；口徑：φ50-φ200；溫度范圍：≤105℃；工作壓力：≤3.0Mpa。單吸分段式離心泵型號意義4壓力傳感器的選型應變式壓力傳感器是由彈性元件、應變片以及相應的測量電路組成非粘性應變式壓力傳感器是干脆運用電阻絲(應變元件)在彈性元件上，且構成一個簡潔橋路粘貼式應變式壓力傳感器是將電阻絲或片粘貼在壓力敏感元件上，當敏感元件經(jīng)受壓力作用而產(chǎn)生應變，使得粘貼在其上的電阻絲或片的電阻值發(fā)生相應的變更4.1壓力傳感器的型號5調(diào)整器在實際工業(yè)生產(chǎn)應用中，調(diào)整器是構成自動限制系統(tǒng)的核心儀表，它的基本功能是將來自變送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)進行比例、積分或微分處理后，輸出調(diào)整信號限制執(zhí)行器的動作，以實現(xiàn)對不同被測或被控參數(shù)壓力的自動調(diào)整作用。5.1DDZ-III型調(diào)整器電路結構圖：5.2基型調(diào)整器PD限制規(guī)律圖：6調(diào)整閥:又稱限制閥(或調(diào)整閥)，是一個局部阻力可變的節(jié)流元件。閥芯移動變更了閥芯與閥座間的流通面積，即變更了閥的阻力系數(shù)，使被控介質(zhì)流量相應變更。調(diào)整閥結構由上閥蓋、下閥蓋、閥體、閥座、閥芯、閥桿、填料和壓板等構成。為適應多種運用要求，閥芯和閥體有不同的結構，運用的材料也各不相同。6.1調(diào)整閥型號6.2調(diào)整閥又稱限制閥，是通用的末端執(zhí)行機構，通過接受調(diào)整限制單元輸出的限制信號，借助動力操作去變更流體流量。調(diào)整閥一般由執(zhí)行機構和閥門組成。假如按其所配執(zhí)行機構運用的動力，調(diào)整閥可以分為電動、氣動、液動三種，即以電為動力源的電動調(diào)整閥，以壓縮空氣為動力源的氣動調(diào)整閥，以液體介質(zhì)(如油等)壓力為動力的電液動調(diào)整閥。竺奧公司生產(chǎn)的電動調(diào)整閥閥體可隨意與竺奧公司生產(chǎn)的電動執(zhí)行器匹配，組合為電動調(diào)整閥。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，并可依據(jù)各品牌執(zhí)行器定做接口，7設計的限制系統(tǒng)回路8開設的試驗項目應變式壓力傳感器特性試驗一、試驗目的:

1、了解金屬箔式應變片的應變效應和性能。

2、駕馭運用YJ-SL-I型試驗儀設計電子秤的方法。二、試驗儀器:

YJ-SL-I型試驗儀、應變傳感器試驗模板（電橋、差動）、應變壓力試驗裝置、連接線若干。

三、試驗內(nèi)容:

1、用導線將YJ-SL-I型試驗儀和應變傳感器試驗電橋模板及試驗裝置連接起來。檢查電路無誤后，打開電源開關。調(diào)整RW1旋鈕，使輸出為零。按依次增加砝碼數(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，S=。

2、利用應變壓力傳感器制作電子秤。將壓力傳感器電橋試驗模板的輸出與差動放大器的輸入相連，差動?？斓妮敵雠cYJ-SL-I試驗儀的“測量”相連。當秤盤當秤盤中無任何重物時，調(diào)整調(diào)整旋鈕使電壓表的讀數(shù)為零。秤盤上加1000g的砝碼，調(diào)整差動放大器的放大倍數(shù)旋鈕，使電壓表的讀數(shù)為1.000V。重復以上步驟，直至電壓表的讀數(shù)與秤盤上的砝碼質(zhì)量一樣。

四、留意事項:

1、必需在連接完試驗裝置后，才能打開電源開關。

2、加放砝碼留意要放在盤中部，勿使盤邊緣被壓斜到一邊。

3、試驗完畢后，關閉電源，依次拆卸電路。9課程設計總結(1)