一、实验目的
1)、了解各种流量计的结构及其使用方法。
2)、熟悉单回路流量控制系统的组成。
3)、试了解比值控制在工业上的应用。
二、实验设备
1)、CS2000型过程控制实验装置:上位机软件、计算机、RS232-485转换器1只、串口线1根。
2)、万用表一只
三、比值系统组成原理
在各种生产过程中,需要使两种物料的流量保持严格的比例关系是常见的,例如,在锅炉的燃烧系统中,要保持燃料和空气量的一定比例,以保证燃烧的经济性。而且往往其中一个流量随外界负荷需要而变,另一个流量则应由调节器控制,使之成比例地改变,保证二者之比值不变。否则,如果比例严重失调,就可能造成生产事故,或发生危险。又如,以重油为原料生产合成氨时,在造气工段应该保持一定的氧气和重油比率,在合成工段则应保持氢和氮的比值一定。这些比值调节的目的是使生产能在理想的工况下进行。本实验比值调节系统的组成原理如下图所示:
图2.3.11.1系统原理图
四、实验原理:
对于节流元件来说,压差与流量的平方成正比,即
ΔP∝Q2
对于图13-1单闭环比值调节系统,A,B 两个管路上的ΔP可分别写为
ΔPA=KAQA2
ΔPB=KBQB2
其中, KA、KB为放大系数。
变送器送出的信号为4-20mA电流信号,那么F1,FA有如下关系:
F1-4=CAΔPA
FA-4=CBΔPB
式中CA、CB是变送器的放大系数, F1,FA是变送器的输出信号电流。比值器的输出关系为:
F2-4=KC( F1-4)
KC为比值器的放大系数。
则有:
F2-4=KCCA KAQA2
FA-4=CBKBQB2
由于调节器为比例积分调节,在稳态下它可保持FA =F2,故有
KC CA KAQA2 = CB KBQB2
即 (QA/QB)2=KCCB KB/CA KA
从上式可知,为使流量QA、QB的比值满足工艺要求,只要适当地调整比值器的放大系数KC即可。
注:Ctrl=5,AI808(2)作为手动操作器和伺服放大器。
CF=8 AI808(1)为外接定,Sn=32 AI808 输入接通道2,外接定接通道1。
五、实验内容与步骤
1、设备的连接和检查:
(1)、检查电源开关是否关闭。
(2)、关闭储水箱放水阀将CS2000 实验对象的储水箱灌满水(至最高高度)。
(3)、开通以威乐泵、电动调节阀、孔板流量计以及上水箱进水所组成的水路系统,开通以威乐泵、变频器、涡轮流量计以及上水箱进水所组成的水路系统,关闭通往其他对象的切换阀关闭通往其他对象的切换阀。系统连线图:
图2.3.11.2实验接线
1)、连接好比值调节实验硬件连线。
2)、启动工艺流程并开启相关仪器和计算机系统。
3)、AI808(1)设置:CF=8,DIH=100,Sn=32;AI808(2)Ctrl=5,DIH=100。
4)、运行MCGS组态软件,进入实验系统相关的实验,如图2.3.11.3示:
5)、调节比值器的放大系数,在上位机上实现,软件设定放大系数。
6)、观察计算机显示屏上实时的响应曲线,改变放大系数,待系统稳定后
记录过渡过程曲线。记录各项参数。
图2.3.11.3实验软件界面
六、实验报告要求。
1)、画出比值控制系统的方框图。
2)、用临界比例度法整定三种调节器的参数,并分别作出系统在这三种调节器控制下的阶跃响应曲线。
3)、作出比值器控制时,不同KC值时的阶跃响应曲线?得到结论是什么?
4)、分析PI调节器控制时,不同P和I值对系统性能的影响?
七、注意事项
1)、实验线路接好后,必须经指导老师检查认可后方可接通电源。
2)、系统连接好以后,在老师的指导下,运行温度控制实验。
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