检测与仪表课程设计

自动检测技术及仪表控制系统课程设计报告题目名称：压力检测与控制试验系统设计

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时间___2015____年___12____月____28_____日

指导教师______________

压力检测与控制试验系统设计

设计任务

1、设计参数

上位水箱尺寸：800×500×600mm，上位水箱离地200mm安装，通过直径为20mm的PVC管道与其他设备相连，设备离地30mm，要求测量设备入口处的压力。测量误差不超过压力示值的±1%。

2、设计要求

（1）上位水箱通过水泵供水，通过变频器控制水泵的转速；

（2）通过查阅相关设备手册或上网查询，选择压力传感器、调节器、调节阀、变频器、水泵等设备（包括设备名称、型号、性能指标等）；

（3）设备选型要有一定的理论计算；

（4）用所选设备构成实验系统，画出系统结构图；

（5）列出所能开设的实验，并写出实验目的、步骤、要求等。

摘要

在工业生产中,压力的测量和控制是一个十分重要的环节,很多情况下除需要随时了解生产过程中介质压力的变化外,还需要将压力自动保持在一定的围。下面介绍的压力测量和控制装置可满足上述要求,当被控压力下降到(或低于)下限压力值时,控制电机启动,进行压力调节,而当压力升高到上限压力值时,电机则自动停止工作,这就将压力自动限制在一定的围。

关键词：压力测量压力控制

第一章前言 (1)

第二章系统总体设计 (1)

1 序言 (1)

2 变频器选型 (2)

3 水泵的选型 (5)

4 压力传感器的选型 (8)

5 调节器 (9)

6 调节阀 (10)

7 设计的系统回路 (11)

8 开设的实验项目 (12)

总结 (13)

参考文献 (14)

第一章前言

水箱控制系统已不仅仅局限于大型的电厂、煤炭、钢铁等大型企业领域，它以自身的自动化控制系统的安全优势，已经慢慢深入到一些民用水箱产品。但是目前阶段，它的成本还很高。通过水箱动态压力计量测试在电力系统中的应用分析,对动态压力计量测试在电力工业的发展和前景作了展望，水箱压力测量有大规模推广的前景。我国仍然处于生产型发展中国家，所有几乎在能源相关的所有领域中，通过水箱压力的测量是必不可少的，即使是发达国家也不例外。它性能的优良与否关系直接关系到企业的生产安全和效益。同时对提高我国电站辅机设备的设计水平和运行可靠性都具有较大的意义.

压力试验的重要性是不言而喻的，因此在压力容器设计、制造和压力试验过程中都有许多值得注意的问题。

第二章系统总体设计

1 序言

1.1压力检测与控制试验系统的结构图：

1.2 总体结构设计的思路：

第一步：根据课设要求选取合适的器件，并通过相应的理论计算进行选取第二步：进行控制系统回路的连接

第三步：在连接好相应地回路后，根据给定的数值进行理论计算，用压力传感器对设备入口处压力进行测量，通过调节器使测得的值和给定值进行比较，若测得的值使测量误差超过压力示值的±1%，则需对产生的偏差进行比例、积分或微分处理后，输出调节信号控制执行器的动作，改变调节阀阀芯和阀座间的流通面积，同时控制变频器对水泵的控制，调节水泵的转速以达到适当的进水速度，从而使测量误差不超过压力示值的±1%。

1.3一个完整的压力检测系统包括：取压口；引压管路和压力检测仪表

一个简单的压力检测系统示意图(下图)

2 变频器选型

变频器是把工频电源(50Hz)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

路将直流电再逆成交流电。变频调速是通过改变电机定子绕组供电的频率

来达到调速的目的。

变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分

组成。整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT 三相桥

式逆变器，且输出为PWM 波形，中间直流环节为滤波、直流储能和

缓冲无功功率。

2.1变频器的工作原理

我们知道，交流电动机的同步转速表达式位：

n ＝60 f(1－s)/p

式中

n ——异步电动机的转速；

压力仪表

f——异步电动机的频率；

s——电动机转差率；

p——电动机极对数。

由上式可知，转速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机的转速，当频率f在0～50Hz的围变化时，电动机转速调节围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的，是一种理想的高效率、高性能的调速手段。

2.2变频器选型时要确定以下几点：

1) 采用变频的目的；恒压控制或恒流控制等。

2) 变频器的负载类型；如叶片泵或容积泵等，特别注意负载的性能曲线，性能曲线决定了应用时的方式方法。

3) 变频器与负载的匹配问题；

I.电压匹配；变频器的额定电压与负载的额定电压相符。

II. 电流匹配；普通的离心泵，变频器的额定电流与电机的额定电流相符。对于特殊的负载如深水泵等则需要参考电机性能参数，以最大电流确定变频器电流和过载能力。

III.转矩匹配；这种情况在恒转矩负载或有减速装置时有可能发生。

4) 在使用变频器驱动高速电机时，由于高速电机的电抗小，高次谐波增加导致输出电流值增大。因此用于高速电机的变频器的选型，其容量要稍大于普通电机的选型。

5) 变频器如果要长电缆运行时，此时要采取措施抑制长电缆对地耦合电容的影响，避免变频器出力不足，所以在这样情况下，变频器容量要放大一档或者在变频器的输出端安装输出电抗器。

6) 对于一些特殊的应用场合，如高温，高海拔，此时会引起变频器的降容，变频器容量要放大一挡。

2.3变频器所选型号：