CN201037966Y - 过程设备与控制基本实验综合实验台 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种教学实验装置，具体为一种过程设备与控制基本实验综合实验台。本实验台的主水泵(12)出水口与高位槽(2)的入水口相连，高位槽(2)的出水口与加压容器(4)的进水口相连，加压容器(4)的出水口与主水泵(12)的入水口相连，承压容器(9)的出水口与主水泵(12)的入水口相连，主水泵(12)的出水口还与加压容器(4)的出水口相连。在主水泵的入水口、出水口都设置有压力传感器，在主水泵的出水口还设置有流量传感器，各传感器通过数据线与控制台相连。控制台里边配备有工控机，工控机可根据给定的控制方式来控制某个参数。本实用新型不仅可满足本科生作多种实验，而且操作维修比较方便。

Description

过程设备与控制基本实验综合实验台

技术领域

本实用新型是一种教学实验装置，具体为一种过程设备与控制基本实验综合实验台。

背景技术

化工设备与机械专业是工科高校的一个传统专业，从1999年起，全国“化工设备与机械”专业改为“过程装备与控制工程”专业，专业实验是本专业一项十分重要的教学内容。原“化工设备与机械”专业的专业实验主要是设备和机器的性能测试实验，这些实验内容过于单一，已不能满足“过程装备与控制工程”专业的实验要求。目前，本专业在进行不同实验时要在不同的实验装置上完成，这种分散的实验装置不仅功能单一，而且所占用的实验室面积大、设备投资高、每种设备的利用率低。

实用新型内容

为了克服上述缺陷，本发明提供了一种过程设备与控制基本实验综合实验台。该实验台将设备实验、过程实验和控制实验有机地结合为一体。本实验设备可以完成离心泵性能测定实验、内压和外压薄璧容器稳定实验等六种实验，具有实验功能多、综合性能强、利用率高的特点。

为了达到上述目的，本实用新型采用了如下技术方案。主要包括有通过管道相互连通的主水泵12、副水泵1、加压容器4、高位槽2、承压容器9和控制台13。其中，主水泵12的出水口依次通过电动调节阀10、第七阀门F7与高位槽2相连，高位槽2的出水口依次通过第一阀门F1、第二阀门F2与加压容器4的进水口相连，加压容器4的出水口依次通过第三阀门F3、第四阀门F4与主水泵12的入水口相连，加压容器4的出水口还依次通过第三阀门F3、第五阀门F5、第九阀门F9与承压容器9的入水口相连，承压容器9的出水口通过第六阀门F6与主水泵12的入水口相连；主水泵12的出水口还依次通过电动调节阀10、第八阀门F8、第五阀门F5、第三阀门F3与加压容器4的出水口相连，主水泵12的出水口还通过电动调节阀10、第八阀门F8、第九阀门F9与承压容器9的入水口相连；高位槽2的出水口还通过第十一阀门F11与副水泵1的入水口相连，副水泵1的出水口与第一阀门F1和第二阀门F2之间的管道相连。

所述的主水泵12是具有变频调速器功能的水泵。

在主水泵12的入水口、出水口都设置有压力传感器11，在主水泵的出水口还设置有流量传感器，在加压容器4上设置有压力传感器5和液位传感器6，在高位槽2上设置有液位传感器3，各传感器通过数据线与控制台13相连。

加压容器4还通过第十阀门F10与承压容器9的入水口相连。

在本实验台上可以实施的实验包括：①离心泵恒转速性能测定实验；②离心泵恒流量控制实验；③离心泵恒压力控制实验；④内压薄壁容器应力测定实验；⑤外压薄壁容器稳定性实验；⑥液位对象特征测定实验。在进行不同实验时，要对本系统的阀门进行切换操作，进体操作如下：

1)进行离心泵恒转速性能测定实验时，打开阀门F1、F2、F3、F4、F6、F7，关闭阀门F5、F8、F9、F10、F11。

2)进行离心泵恒流量控制实验时，打开阀门F1、F2、F3、F4、F6、F7、F9、F10，关闭阀门F5、F8、F11。在进行该实验时，为了使主水泵12的出口流量恒定，主水泵12的出口处的流量传感器将水泵出口流量传送至流量调节器，流量调节器将该流量信号与流量给定值比较后，按PI调节规律输出控制信号，驱动电动调节阀10改变其开度，达到恒定出口流量的目的。

3)进行离心泵恒压力控制实验时，打开阀门F1、F2、F3、F4、F6、F7、F9、F10，关闭阀门F5、F8、F11。

4)进行内压薄壁容器应力测定实验时，打开阀门F1、F2、F3、F4、F7、F8、F9，关闭阀门F5、F6、F10、F11。

5)进行外压薄壁容器稳定性实验时，打开F1、F3、F5、F6、F8、F10，关闭F2、F4、F7、F9、F11。将待测试件放入加压容器中。

6)液位对象特征测定实验，包括有自恒特性的单容液位对象实验、无自恒特性的单容液对象实验和双容液位对象实验，阀门操作分别如下：

i)在进行有自恒特性的单容液位对象实验时，打开阀门F1、F2、F3、F5、F6、F7、F9、F10，关闭阀门F4、F8、F11。其中打开阀门F10的作用是：当加压容器内的水流过高时，可以外溢到承压容器。

ii)在进行无自恒特性的单容液对象实验时，打开阀门F2、F3、F5、F6、F7、F9、F10、F11，关闭阀门F1、F4、F8。

iii)进行双容液位对象实验时，打开阀门F1、F2、F3、F5、F6、F7、F9、F10，关闭阀门F4、F8、F11。

本实用新型不仅可满足本科生作多种实验，而且操作维修比较方便。

附图说明

图1实用新型的结构示意图

图2控制台功能图

图中：1、副水泵，2、高位槽，3、液位传感器，4、加压容器，5、压力传感器，6、液位传感器，7、压力传感器，8、流量传感器，9、承压容器，10、电动调节阀，11、压力传感器，12、主水泵，13、控制台。

具体实施方式

下面结合附图1～2对本实施例作详细的描述。

本实施例主要包括有主水泵12、副水泵1、加压容器4、高位槽2、承压容器9；其中，主水泵12的出水口通过电动调节阀10、流量传感器8、第七阀门F7与高位槽2相连，高位槽2的出水口通过第一阀门F1、第二阀门F2与加压容器4的进水口相连，加压容器4的出水口通过第三阀门F3、第四阀门F4与主水泵12的入水口相连，加压容器4的出水口还通过第三阀门F3、第五阀门F5、第九阀门F9与承压容器9的入水口相连，承压容器9的出水口通过第六阀门F6与主水泵12的入水口相连；主水泵12的出水口还通过电动调节阀10、流量传感器8、第八阀门F8、第五阀门F5、第三阀门F3与加压容器4的出水口相连，主水泵12的出水口还通过电动调节阀10、流量传感器8、第八阀门F8、第九阀门F9与承压容器9的入水口相连；高位槽2的出水口还通过第十一阀门F11与副水泵1的入水口相连，副水泵1的出水口与第一阀门F1和第二阀门F2之间的管道相连通。其中，压力传感器11、7、5，流量传感器8，液位传感器3、6通过数据线与控制台13相连。主水泵12是安装了变频调速器的水泵。在主水泵12的入水口、出水口都设置有压力传感器，在主水泵的出水口还设置有流量传感器，在加压容器4上设置有压力传感器和液位传感器，在高位槽2上设置有液位传感器。

加压容器4还通过第十阀门F10与承压容器9的入水口相连，当加压容器4的水位过高时，可以通过该管道外溢至承压容器9。

控制台是一个双联机柜，里边配备有工控机、显示器、稳压电源、电气控制系统、交流变频调速器、信号调理模块、A/D和D/A转换卡、智能工业调节器、转速数字显示表。压力传感器、流量传感器、液位传感器通过数据线与控制台相连，传感器把得到的信号传给工控机，不仅可以通过仪表实施显示，而且可以根据给定的控制方式达到控制某个参数的目的。控制台13的功能面板如图2所示。

11-1——主水泵转速显示；

11-2——主水泵流量显示；

11-3——主水泵出水口流量自动/手动控制按钮，弹起时为手动，按下后为自动；(在手动模式下，是通过调节流量调节旋钮11-8来改变主水泵出水口流量；自动模式下，是通过改变流量显示仪表参数，反馈给上位机，就是本实验装置里的工控机，上位机来驱动电动调节阀10改变主水泵出水口流量)

11-4——主水泵出口压力显示；

11-5——压力自动/手动控制按钮，弹起时为手动，按下后为自动；(在手动模式下，是通过调节压力调节旋钮11-7，改变主水泵的交流供电频率，来改变主水泵出水口压力；自动模式下，是通过改变压力显示仪表参数，反馈给上位机，就是本实验装置里的工控机，上位机来驱动电动变频器改变主水泵出水口压力)；

11-6——控制方式选择按钮DCS/DDC(DCS全称是分布式控制系统，DDC全称是计算机数字直接控制系统。DCS可以实现现场控制，可以直接在仪表上设定控制参数来调节控制方式和控制质量，主要是PID控制；DDC是通过计算机实现控制方式的，用于以后对DCS进行扩展，从而实现模糊控制等控制方式)；

11-7——压力调节旋钮(调节主水泵的转速)；

11-8——流量调节旋钮(调节电动调节阀的开度)；

11-9——主水泵运行选择开关，向左为变频调速运转方式，向右为直接运

转方式，中间为空档；

11-10——主水泵关按钮；

11-11——主水泵开按钮；

11-12——副水泵关按钮；

11-13——副水泵开按钮；

11-14——总控制开关，顺时针旋转为开，逆时针旋转为关。

为了更清楚地说明本实施例的技术特点和实施过程，下面通过外压薄壁容器稳定性实验并结合附图，对本实验进一步阐述。

本实验操作步骤如下：

1)向右扳动控制台面板上的总控开关“11-14”，启动控制台；

2)流量自动/手动控制按钮“11-3”置于手动位置，顺时针旋转“11-8”旋钮，打开电动调节阀10；

3)向右扳动选择开关“11-13”，将水泵运行设置成变频启动方式(调速运行方式)，

按下主水泵启动按钮“11-10”启动变频器；

4)顺时针旋转压力调节旋钮“11-7”使主水泵开始运转，将加压罐内充水，按下主水泵关闭按钮“11-9”关闭主水泵，同时关闭阀门F3，保持加压罐内水位不变。

5)试件装入加压罐内；

6)打开阀门F3，按下主水泵启动按钮“11-10”启动主水泵。

7)顺时针旋转压力调节旋钮“11-7”，使主水泵给加压罐缓慢加压，直至听到“砰”的响声，则表明试件失稳。

8)试件时稳后，迅速按下主水泵关闭按钮“11-9”关闭主水泵。将压力调节旋钮“11-7”回零，以免水从加压罐溢出；

9)取出试件，观察和记录失稳后的波形及特点。

Claims (5)

1.过程设备与控制基本实验综合实验台，其特征在于：主要包括有通过管道相互连通的主水泵(12)、副水泵(1)、加压容器(4)、高位槽(2)、承压容器(9)和控制台(13)；其中，主水泵(12)的出水口依次通过电动调节阀(10)、第七阀门(F7)与高位槽(2)相连，高位槽(2)的出水口依次通过第一阀门(F1)、第二阀门(F2)与加压容器(4)的进水口相连，加压容器(4)的出水口依次通过第三阀门(F3)、第四阀门(F4)与主水泵(12)的入水口相连，加压容器(4)的出水口还依次通过第三阀门(F3)、第五阀门(F5)、第九阀门(F9)与承压容器(9)的入水口相连，承压容器(9)的出水口通过第六阀门(F6)与主水泵(12)的入水口相连；主水泵(12)的出水口还依次通过电动调节阀(10)、第八阀门(F8)、第五阀门(F5)、第三阀门(F3)与加压容器(4)的出水口相连，主水泵(12)的出水口还依次通过电动调节阀(10)、第八阀门(F8)、第九阀门(F9)与承压容器(9)的入水口相连；高位槽(2)的出水口还通过第十一阀门(F11)与副水泵(1)的入水口相连，副水泵(1)的出水口与第一阀门(F1)和第二阀门(F2)之间的管道相连。

2.根据权利要求1所述的过程设备与控制基本实验综合实验台，其特征在于：所述的主水泵(12)是具有变频调速器功能的水泵。

3.根据权利要求1所述的过程设备与控制基本实验综合实验台，其特征在于：在主水泵(12)的入水口、出水口都设置有压力传感器(11)，在主水泵(12)的出水口还设置有流量传感器(8)，在加压容器(4)上设置有压力传感器(5)和液位传感器(6)，在高位槽(2)上设置有液位传感器(3)，各传感器通过数据线与控制台(13)相连。

4.根据权利要求1所述的过程设备与控制基本实验综合实验台，其特征在于：加压容器(4)还通过第十阀门(F10)与承压容器(9)的入水口相连。

5.根据权利要求3所述的过程设备与控制基本实验综合实验台，其特征在于：所述的控制台是一个里边配备有工控机和显示器、各传感器把得到的信号传给工控机并通过仪表实施显示、还可以根据给定的控制方式来控制某个参数的双联机柜。

Images