实验水箱热工参数测量与控制装置的设计

水箱设计和水泵选择水箱的选择H=600mm,d=300mm，材料：有机玻璃总要求：液位高500mm，选用压力传感器或变送器，24V DC供电，二线制接法，电流4～20mA或电压1～5V输出水箱必须比要求稍微高点，直径节约材料，选择直径300mm，有机玻璃。

贮水槽的选择a=600mm,b=600mm,c=300mm，材料：有机玻璃。

必须比需要的水的总体积多，V=0.108(m3)。

水泵的选择螺杆泵是一种单螺杆式输运泵、它的主要工作部件是偏心螺旋体的螺杆(称转子)和内表面呈双线螺旋面的螺杆衬套(称定子)。

其工作原理是当电动机带动泵轴转动时,螺杆一方面绕本身的轴线旋转,另一方面它又沿衬套内表面滚动,于是形成泵的密封腔室。

螺杆每转一周,密封腔中的液体向前推进一个螺距。

随着螺杆的连续传动,液体以螺旋形方式从一个密封腔压向另一个密封腔,最后挤出泵体。

螺杆泵是一种新型的输送液体的机械,具有结构简单、工作安全可靠、使用维修方便、出液连续均匀、压力稳定等优点。

广泛应用于食品、冶金、建筑、制药、化工等工业。

型号：16CQ-8P参数水泵工作原理螺杆泵是利用螺杆的回转来吸排液体的。

图1表示三螺杆泵的剖视图。

图中，中间螺杆为主动螺杆，由原动机带动回转，两边的螺杆为从动螺杆，随主动螺杆作反向旋转。

主、从动螺杆的螺纹均为双头螺纹。

由于各螺杆的相互啮合以及螺杆与衬筒内壁的紧密配合，在泵的吸入口和排出口之间，就会被分隔成一个或多个密封空间。

随着螺杆的转动和啮合，这些密封空间在泵的吸入端不断形成，将吸入室中的液体封入其中，并自吸入室沿螺杆轴向连续地推移至排出端，将封闭在各空间中的液体不断排出，犹如一螺母在螺纹回转时被不断向前推进的情形那样，这就是螺杆泵的基本工作原理。

螺杆泵工作时，液体被吸入后就进入螺纹与泵壳所围的密封空间，当主动螺杆旋转时，螺杆泵密封容积在螺牙的挤压下提高螺杆泵压力，并沿轴向移动。

由于螺杆是等速旋转，所以液体出流流量也是均匀的。

螺杆泵有单螺杆泵、双螺杆泵和三螺杆泵。

螺杆泵特点为：螺杆泵损失小，经济性能好。

压力高而均匀，流量均匀，转速高，能与原动机直联。

螺杆泵可以输送润滑油，输送燃油，输送各种油类及高分子聚合物，用于输送黏稠液体。

压力传感器/变送器压力传感器概述将压力转换为电信号输出的传感器。

通常把压力测量仪表中的电测式仪表称为压力传感器。

压力传感器一般由弹性敏感元件和位移敏感元件（或应变计）组成。

弹性敏感元件的作用是使被测压力作用于某个面积上并转换为位移或应变，然后由位移敏感元件或应变计转换为与压力成一定关系的电信号。

有时把这两种元件的功能集于一体。

压力传感器广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。

压力传感器类型力学传感器的种类繁多，但常用的压力传感器有电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器，光纤压力传感器等。

应用最为广泛的是压阻式压力传感器，它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。

ZP3100扩散硅绝压/压力变送器产品简介测量介质：非腐蚀、无粉尘、干燥性气体标准量程：0～1kPa--0～700kPa过载压力：参见选型表输出信号：4～20mADC（二线制）0～10 mADC或0～5VDC（三线制）工作电压：14～36VDC（二线制）；12～36VDC（三线制）标准24VDC±5%，纹波小于1%环境温度：-25℃～85℃储存温度：-40℃～105℃负载电阻：4～20mA，（U-14）/0.02-RD 其中U为电源电压，RD为电缆内阻0～10 mA，R≤1 KΩ0～5V，R≥330Ω产品技术指标精度：±0.25%（量程＞2.5kPa、典型值；含非线性、迟滞、重复性）±0.5%（量程≤2.5kPa、典型值；含非线性、迟滞、重复性）零点迁移：最大正迁移值：最大量程与最小量程之差最大负迁移值：最大量程零点调节：输出量程的±20%量程调节：输出量程的±20%过压影响：不超过最大量程的0.5%电源影响：小于输出量程的0.01%/V负载影响：可忽略不计温度影响：最大量程的±1.5%（＞2.5kPa；包括零点和量程总的温度影响）最大量程的±3.0%（≤2.5 kPa；包括零点和量程总的温度影响）稳定性：最大量程的±0.25%/年（＞2.5kPa；典型值）最大量程的±0.5%/年（≤2.5kPa；典型值）数显仪表工作原理数字显示仪表概述用数字显示被测值的仪表。

把测量转化为数字量并以数字形式显示出来的仪表。

工业测量中被测量变或位移、电流、电压、空气压等模拟量，经模数转换器，把模似量换成数字量（简称模数转换）。

数字仪表以数字的形式显示被测量，读数直观。

一般包括:用标度盘和指针指示电量,用电磁力为基础的电括测量线路,模数转换和数字显示三部份。

数字仪表的主要技术指标(一)显示数位以十进制显示被测变量值的位数称为显示位数。

能够显示“0～9”的数字位称为“满位”。

(二)仪表的量程仪表标称范围的上，下限之差的模。

量程有效范围上限为满度值。

(三)精度目前数字显示仪表的精度表示法有三种：满度的±ａ%±ｎ字，读数的±ａ%±ｎ字，读数的±ａ%±ｎ满度的ｂ%，系数n是显示仪表读数最末一位数字的变化，一般n=1。

(四)分辨力和分辨率数字仪表的分辨力是指末位数字改变一个字所对应的被测变量的最小变化值，他表示了仪表能够检测到的被测量最小变化的能力。

分辨率指仪表现实的最小数值与最大数值之比。

(五)输入阻抗数字是显示仪表是一种高输入阻抗的仪表，输入阻抗可达1210Ω。

(六)抗干扰能力数字式显示仪表一般用串模干扰抑制比和共模干扰抑制来表征抗干扰能力大小。

数字显示仪表的特点1数字显示，读数不存在视觉误差。

2精确度一般较高，数字电工仪表由于没有机电类仪表的可动部分，所以机械摩檫，变形的影响极小，只要元器件的质量、性能上没问题，数字仪表是比较容易制成很高精准度的仪表，比如深圳科立恒电子有限公司的生产的KM显示表精度都已经达到了0.01%，，代理的CSS系列产品已经达到了十万分之一的精确度，而目前一般机电类仪表精准度达0.1%已很不容易，而数字仪表可轻易达到0.05%，目前有些数字仪表以达到0.01%的精确度。

3灵敏度高。

由于有些数字仪表内多设有各种放大线路或器件，所以可测量较小的信号，如1mA左右的电流信号号、0.01Hz的频率信号4输入阻抗高。

数字仪表一般本身有工作电源，除测量电流外，一般阻抗都可以制得较高，使在测量时对被测物理量影响很小。

5使用方便。

特别是实验室用便携式、台式仪表，可制成多量程（目前有-1999~9999显示量程的KM表系），多功能仪表（可测量电流电压频率功率线速转速）。

6性价比高7抗干扰性能教差，由于数字仪表灵敏度高，其副作用就是抗干扰性能差，外磁场和电场等变化容易引起读书变化，为了解决这一现象；深圳科立恒公司，在技术方面投入巨资，应用先进的表面贴装工艺和电磁隔离技术，弧型设计面板确保仪表的长期稳定。

8数字仪表的精确度，表示方法不同于指针式仪表，数字仪表一般多以上量限或读数值为基准值的百分数再加上几个数字来表示该表的精确度，比如KM系列数显仪表，系统精度0.1%(直流)，0.2%（交流）满刻度1字。

一般多功能，多量程的数字多用表的各功能、量程档位不同时，精确度也不一样。

数显仪表的选择SWP-LED系列智能仪表采用了集成度更高的IC路屏芯片和先进的SMT表面元件贴装工艺以及独特的电蔽技术，采用微机控制全自动数字调校系统，整机和机芯装配均采用卡入式结构，可带RS-232/RS-485或RS-422通讯接口，方便与上位机联机组成控制系统。

这里选用SWP—ND905-822-23数显调节仪器，具有数据采集、PID控制、自整定调节、RS485数据串行口通讯、+4～20mA 或1～5V信号制输入、输出，仪表图如下：一级参数CLK——进入二级参数的密码锁，设置值CLK=132。

AL1、AL2——第一、第二报警值；CON——设置CON=0，控制输出为PID控制；P——比例带（%），各个调节系统有不同的P整定参数（P=0为位式控制）；I——积分时间（S），各个调节系统有不同的I整定参数（I=0为取消积分）；D——微分时间（S），各个调节系统有不同的D整定参数（D=0为取消微分）；AT——积分分离，当PV值超出SV±AT范围时，取消积分作用，防止积分饱和。

二级参数SLO——输入分度号，当Pt100输入时，SLO=09；当1～5V输入时，SLO=14。

SL1——显示小数点，设置SL1=1，显示格式为XXXX•X。

SL6——滤波系数，对于液位、压力、流量信号可设置SL6=1～10次，防止显示值跳动。

DE——通讯时本仪表的设备号，二套实验装置分别为DE=1和DE=2。

bT——通讯波特率，出厂时bT=2，即1200bps（波特率）。

OUL——变送输出的量程下限，本仪表对水温变送，因此设置OUL=0.0℃。

OUH——变送输出的量程上限，本仪表对水温变送，因此设置OUL=100.0℃。

SUL——测量显示的量程下限，根据所配变送器的量程下限设置，液位测量时可适当零点迁移，其它都设置为0.0。

SUH——测量显示的量程上限，根据所配变送器的量程上限设置。

数显仪表的输入信号切换硬件切换——DIP切换开关SWP-ND905系列仪表为各种输入测量信号都可切换的显示调节仪，测量信号可分为热电偶（TC）、热电阻（RTD）、电压（V/mV）、电流（mA）四大类，它们通过改变输入印刷版的拨盘开关DIP1、DIP3、DIP4的位置（ON/OFF）不同来实现。

数显仪表的基本操作数显仪表面板见前页，PV为测量值，SV为设定值，SET为参数设定选择键，△、▽为设定值的增减键。

按压SET键，查看或设定一级参数。

在现实一级参数CLK=132时，同时按压SET键和△键30秒，则进入二级参数设定。

在一、二级参数设定后，按SET键30秒，则返回测量值显示。

在仪表自动控制输出下，同时按SET键和▽键，仪表将进入手动控制输出模式，A/M 指示灯亮，此时按△、▽键，可改变SV值，从而仪表自动跟踪输出量。

再同时按SET键和▽键，A/M指示灯灭，仪表进入自动控制输出模式。

变频器的选择变频器的基本结构变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆变成交流电。