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

1、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：800X 500X 600mm上位水箱離地200mm安裝，通過(guò)直徑為 20mm勺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)壓力示值的土 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)；(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)，畫出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；(5) 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(jì)評(píng)語(yǔ)設(shè)計(jì)

2、報(bào)告成 績(jī)(30%)設(shè)計(jì)過(guò)程成績(jī)(30%)答辯成績(jī)(40%)總成績(jī)目錄第一章 31. 1壓力檢測(cè)與控制試驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖 31.2總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思路 41.3完整的壓力檢測(cè)系統(tǒng) 4第二章 52.1變頻器的工作原理 52.2變頻器選型 52.3變頻器所選型號(hào) 6第三章 73.1水泵選型的步驟 73.2水泵的型號(hào) 8第四章 9第五章 10第六章 11第七章 13課程設(shè)計(jì)總結(jié) 14第一章壓力傳感器是現(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

3、產(chǎn)廠商開始研制生產(chǎn)新型傳感器，并增加自動(dòng)化生產(chǎn)線，提高生產(chǎn)效率， 剛醫(yī)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，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，A/D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)兼具有鍵盤輸入，LEE顯示與

4、超限報(bào)警功能。1.1壓力檢測(cè)與控制試驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖:r： /; 挖制樂(lè)工J W二1.2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)壓力示值的土 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)壓力示值的土 1%

5、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）圖2壓力儀表引壓管路5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(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、

6、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：n = 60 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)。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(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)

7、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

8、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。2.3變頻器所選型號(hào):G11翹刪殉強(qiáng)級(jí)勰S器呻點(diǎn) *芳用富士電機(jī)迤自押生觸熔轉(zhuǎn)柜BE畛：1繪在j田哺的起桶粧?cǎi)馓?H1春用B包摘自楚定期癱內(nèi)的許奉傾刷I卜寧科閉PfP結(jié)怕V莖評(píng)）宕毎茁舊叮T呢環(huán)靳科扭粘K氣輕導(dǎo)三 tBBDOV2沏出T2UQW2工IV30ZW 和上D0V，2X)7*SJH32211?-3r)7C0(Et2CO1W3O 蜩 b下頸卩w XMIHs3tikwm380V-4g7i7*3Hfa電圧：*10耳-一 II珈茲率:旳陣 一玖刨聲平福軍I 2閥內(nèi)【3

9、3血叫妙235溺電a*R）OV : 20kW三：.4U00L冒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(guó)防各部門，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3.1.1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

10、) .介質(zhì)中所含因體的顆粒直徑、含量多少。(3) .介質(zhì)溫度：C)(4) .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(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)。3.1.2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 ns100的大流量低其不意揚(yáng)程泵，流量余量

11、取5%對(duì)ns50的小流量高揚(yáng)和泵, 流量余量取10% 50ns 100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%9(3) .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(hào)離卜泵:0型系列多級(jí)離心泵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 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 C .D型系列多級(jí)離心泵 適用范圍：液體之用適用于工業(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

12、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50- $ 200 ;溫度范圍：W 105 C;工作壓力：W 3.0Mpa。單吸分段式離心泵型號(hào)意義SO D 13 X 5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(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)┰趶椥栽?，且?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)：BPR-40teESS式壓力的訐細(xì)介雜

13、特點(diǎn)采甬劃膜武禪性擁結(jié)枸具有技高的刪?？箾_擊特性，使用壽命圧. 良好的靜/動(dòng)態(tài)特性.BPR- 29采用鋁合金材料制作.BPR- 40用不誘朋飆制作抗庸蝕性強(qiáng)豐要技術(shù)指標(biāo)農(nóng)敏度：l-l.SmnV/V非綸性:霰定佰滯后誤差： 0.5%定值重專世饃羞:占艱走值工性渥度：-+ sor謐度雪點(diǎn)愛化： 0.5%/T：遍度輸岀靈瞰度夷化:V 土0,9%八C電橋韌陽(yáng)不平循性；+ 20-CBT -不丈于3%霰走輸岀值橋路電阻；35OQ處詳過(guò)我能力:50%定值徽勵(lì)電壓：杲犬值苗AC/DC推薦值1CW, AC/DC產(chǎn)品名稱；BPR-10電祖匝養(yǎng)式展古傳馬器產(chǎn)品型號(hào)：BPR-4D圖511第五章在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中，調(diào)

14、節(jié)器是構(gòu)成自動(dòng)控制系統(tǒng)的核心儀表， 它的基本功能 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:17基型調(diào)節(jié)器PD控制規(guī)律圖:圖7R5R64 3DJ7善廠R8第六章又稱控制閥（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)

15、閥型號(hào):產(chǎn)品名稱;小圣氣動(dòng)套惜謂蒞國(guó)產(chǎn)品型號(hào):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(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:13訓(xùn)我制釆況則路占第七章應(yīng)變式壓

16、力傳感器特性實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、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(jì)電子秤的方法實(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?dòng)）、應(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(lái)。檢查電路無(wú)誤后，打開電源開關(guān)。調(diào)節(jié) RW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?碼逐一取下，記錄輸出電壓。利用逐差法求出傳感器的靈敏度。 即，。2、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(dòng)放大器的輸入相連，差動(dòng)模快的輸出與YJ-SL-I實(shí)驗(yàn)儀的“測(cè)量”相連。當(dāng) 秤盤當(dāng)秤盤中無(wú)任何重物時(shí)，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(dòng)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，直至電壓表的讀數(shù)與秤盤上的砝碼質(zhì)量一致。四、注意事項(xiàng)：1、必須在連接完實(shí)驗(yàn)裝置后，才能打開電源開關(guān)。2、加放砝碼注意