过程控制课程设计完整版

《过程仪表课程设计》任务书设计题目：气罐压力控制系统

专业：自动化

学生姓名: 学号:

起迄日期: 2011年11月30日~2011年12月30日指导教师:

目录

1 系统简介 (3)

2 设计方案及仪表选型 (4)

2.1设计方案 (4)

2.2.2 压力变送器接线图 (5)

2.2.3 KVHV电动V型调节球阀 (6)

2.2.4伺服放大器的选择 (7)

2.2.5隔离配电器 (8)

2.2.6 DDZ—Ⅲ型电动调节器 (9)

2.3控制器正反作用的选择 (10)

2.4控制系统仪表配接图及说明 (10)

2.5控制器仪表的选择 (10)

2.6仪表清单 (12)

3、设计心得 (12)

4、参考文献 (13)

1系统简介

压力控制是控制系统中最为常见的控制类型之一。对于以气体或液态管道或气体容器中的压力为被控量的反馈控制系统，在生产过程中，保持恒定的压力或一定的真空度常是正常生产的必要条件。很多化学反应需要在恒定下进行，为保持流量不变也常需要控制压力恒定。根据不同应用场合，压力控制可采用不同的方式。当控制性能要求不高的时候，可采用比较简单的控制装置，如压力调节阀等；而对性能要求较高的或生产过程比较复杂的，需要采用压力控制系统。压力控制系统是闭环的，反馈的，主要由压力传感器（压力变送器）、压力调节器、执行装置（调节阀）、被控对象四个部分组成。本设计使用PID控制器控制气罐压力，其基本构成如下：

图1-1 压力控制系统方框图

压力传感器测量被控压力，并转换成便于利用的信号形式，比较装置将反映压力大小的信号与给定压力值比较，产生偏差信号。偏差信号通过压力控制器作用到压力调节机构上，按照消除偏差的方向来改变被测点的压力，将其调节到给定的希望值本。PID控制器控制气罐压力，使气罐内气压维持恒定,并无残差；为了使信号统一，这里全部使用DDZ-Ⅲ型仪表完成设计,为了系统的稳定,在控制器,执行器和变送器的基础上加入隔离配电器。

2 设计方案及仪表选型

2.1设计方案

在生产过程中，保持恒定的压力或一定的真空度常是正常生产的必要条件。很多化学反应需要在恒定下进行，为保持流量不变也常需要控制压力恒定。

气罐作为化工生产以及要求流量平衡的重要装置之一，它的作用就是控制气罐内的压力使得输入输出保持一定的平衡稳定的状态，以保证下道工序的顺利进行。因此，选出口压力作为被控参数、入口流量为控制变量，构成如图1-2所示的压力控制系统，控制系统框图如图1-1所示。影响出口流量Qd的干扰有输入流量Qi。该系统根据出口压力变化来控制输入流量阀门开度，通过改变输入流量将出口压力控制在给定的数值上，是一个简单控制系统。

V-2

图2-1 气罐单回路压力控制系统

⏹2.2仪表选型

⏹2.2.1 压力变送器

型号：YBS

主要技术参数:

输出信号：4～20mA；基本误差: 0.5%、0.2%

输出负载: 4～20mA 0～550Ω（24V供电时）电源电压: 24VDC（18～36VDC 使用环境: 温度: 防1爆: -20～+50℃；液晶表头：-10～+50℃；其它：-40～+60℃；相对湿度：5～95%

与膜片接触介质温度＜100℃（高温介质可通过引压管降温引入）

压力过载≤2FS（最大量程）重量：1Kg

量程分档：单位MPa

量程序号 1 2 3 4

1 -0.10 ～ 0.1 -0.10～0.16 -0.10～0.20 -0.10～0.25

2 0～0.1 0～0.16 0～0.20 0～0.25

3 0～0.

4 0～0.60 0～1.00 0～1.60

4 0 ～ 2.00 0～2.

5 0～4.00 0～6.00

5 0～10.0 0～1

6 0～20.00 0～25.00

2.2.2 压力变送器接线图

图2-2-1 压力变送器接线图

2.2.3 KVHV电动V型调节球阀

型号：KVHV-V

主要技术参数:

阀体：

公称通径：25-300mm 公称压力：PN1.6，4.0，6.4MPa

连接形式：法兰式按JB/T79.2-94凹或按JB78-5P对夹式法兰连接

材料：WCB ZG1Gr18Ni9Ti CF3M

填料：V型聚四氟乙烯填料，含浸聚四氟乙烯填料，石棉纺织填料。耐高温碳纤维填料温度：常温：-20℃~+120℃散热：+200℃~+450℃

阀内组件：

阀芯形式：V形缺口半球体

流量特性：近似等百分比或近似直线特性及快开特性。

球体阀杆材料：2Cr131Gr18Ni9Ti oCr17NI17Mo2（316L）

金属阀座材料：与阀杆材料相同，密封堆焊钴铬硬质合金

非金属阀材料：增强聚四氟乙烯。

执行机构：

可选用PSQ系列、3810系列或NB系列电子式角行程执行机构。

接线图:

图2-2-2 执行器接线图

2.2.4伺服放大器的选择

伺服放大器也叫伺服驱动器，是用来控制伺服电机的一种控制器。其作用类似于变频器作用于普通交流马达。主要应用于高精度的定位系统。

所选用的伺服放大器型号为DFC-2100架装式Ⅲ型

DFC-2100Ⅲ型的工作原理：

伺服放大器由输入隔离级、磁放大器电路、比较放大电路、功率输出电路、信号断失判别控制电路、报警触点输出电路和状态显示等部分组成。伺服放大器的输入信号一般有两路，一路为控制信号Ic，由调节器或其它控制器提供，另一路为位置反馈信号If，由电动执行机构的位置发送器提供。伺服放大器的输出电有两路，可分别控制伺服电动机正、反转。当Ic-If>0(且超过死区)时，伺服放大器有正向输出，当Ic-If<0(且超过死区)时，伺服放大器有反向输出，当 Ic-If=0(或不超过死区)时，伺服放大器无输出。

2.2.4.2 DFC-2100Ⅲ型的主要技术指标：

○1输入信号：4～20mA DC。

○2输入通道：三个

○3输入通道阻抗：Ⅱ型200Ω；Ⅲ型250Ω。

○4死区可调节范围：1%～3%

○5断信号识别：＜2mA DC

○6电源：单相电压～220V 50Hz

○7使用环境：温度：0～50℃相对湿度：<85%大气压力：86～106KPa、周围空气中无腐蚀性介质。

2.2.4.3 DFC-2100Ⅲ型的端子接线图：

图2-2-3：DFC-2100架装式Ⅲ型伺服放大器的端子接线图