專利名稱：過程設備與控制基本實驗綜合實驗臺的制作方法
技術領域：
本實用新型是一種教學實驗裝置，具體為一種過程設備與控制基本實驗 綜合實驗臺。
背景技術：
化工設備與機械專業(yè)是工科高校的一個傳統專業(yè)，從1999年起，全國"化 工設備與機械"專業(yè)改為"過程裝備與控制工程"專業(yè)，專業(yè)實驗是本專業(yè) 一項十分重要的教學內容。原"化工設備與機械"專業(yè)的專業(yè)實驗主要是設 備和機器的性能測試實驗，這些實驗內容過于單一，已不能滿足"過程裝備 與控制工程"專業(yè)的實驗要求。目前，本專業(yè)在進行不同實驗時要在不同的 實驗裝置上完成，這種分散的實驗裝置不僅功能單一，而且所占用的實驗室 面積大、設備投資高、每種設備的利用率低。
實用新型內容
為了克服上述缺陷，本發(fā)明提供了一種過程設備與控制基本實驗綜合實 驗臺。該實驗臺將設備實驗、過程實驗和控制實驗有機地結合為一體。本實 驗設備可以完成離心泵性能測定實驗、內壓和外壓薄璧容器穩(wěn)定實驗等六種 實驗，具有實驗功能多、綜合性能強、利用率高的特點。
為了達到上述目的，本實用新型采用了如下技術方案。主要包括有通過 管道相互連通的主水泵12、副水泵l、加壓容器4、高位槽2、承壓容器9和 控制臺13。其中，主水泵12的出水口依次通過電動調節(jié)閥10、第七閥門F7 與高位槽2相連，高位槽2的出水口依次通過第一閥門Fl、第二閥門F2與加 壓容器4的進水口相連，加壓容器4的出水口依次通過第三閥門F3、第四閥 門F4與主水泵12的入水口相連，加壓容器4的出水口還依次通過第三閥門 F3、第五閥門F5、第九閥門F9與承壓容器9的入水口相連，承壓容器9的出 水口通過第六閥門F6與主水泵12的入水口相連；主水泵12的出水口還依次 通過電動調節(jié)閥IO、第八閥門F8、第五閥門F5、第三閥門F3與加壓容器4 的出水口相連，主水泵12的出水口還通過電動調節(jié)閥10、第八閥門F8、第 九閥門F9與承壓容器9的入水口相連；高位槽2的出水口還通過第十一閥門 Fll與副水泵1的入水口相連，副水泵1的出水口與第一閥門Fl和第二閥門 F2之間的管道相連。
所述的主水泵12是具有變頻調速器功能的水泵。
在主水泵12的入水口、出水口都設置有壓力傳感器ll，在主水泵的出水 口還設置有流量傳感器,在加壓容器4上設置有壓力傳感器5和液位傳感器6， 在高位槽2上設置有液位傳感器3，各傳感器通過數據線與控制臺13相連。
加壓容器4還通過第十閥門F10與承壓容器9的入水口相連。
在本實驗臺上可以實施的實驗包括①離心泵恒轉速性能測定實驗；② 離心泵恒流量控制實驗；③離心泵恒壓力控制實驗；④內壓薄壁容器應力測 定實驗；⑤外壓薄壁容器穩(wěn)定性實驗；⑥液位對象特征測定實驗。在進行不 同實驗時，要對本系統的閥門進行切換操作，進體操作如下
1) 進行離心泵恒轉速性能測定實驗時，打開閥門F1、 F2、 F3、 F4、 F6、 F7，關閉閥門F5、 F8、 F9、 FIO、 Fll。
2) 進行離心泵恒流量控制實驗時，打開閥門F1、 F2、 F3、 F4、 F6、 F7、 F9、 FIO，關閉閥門F5、 F8、 Fll。在進行該實驗時，為了使主水泵12的出口 流量恒定，主水泵12的出口處的流量傳感器將水泵出口流量傳送至流量調節(jié) 器，流量調節(jié)器將該流量信號與流量給定值比較后，按PI調節(jié)規(guī)律輸出控制 信號，驅動電動調節(jié)閥10改變其開度，達到恒定出口流量的目的。
3) 進行離心泵恒壓力控制實驗時，打開閥門F1、 F2、 F3、 F4、 F6、 F7、 F9、 FIO，關閉閥門F5、 F8、 Fll。
4) 進行內壓薄壁容器應力測定實驗時，打開閥門F1、 F2、 F3、 F4、 F7、 F8、 F9，關閉閥門F5、 F6、 FIO、 Fll。
5) 進行外壓薄壁容器穩(wěn)定性實驗時，打開F1、 F3、 F5、 F6、 F8、 FIO，
關閉F2、 F4、 F7、 F9、 Fll。將待測試件放入加壓容器中。
6)液位對象特征測定實驗，包括有自恒特性的單容液位對象實驗、無自 恒特性的單容液對象實驗和雙容液位對象實驗，閥門操作分別如下
i) 在進行有自恒特性的單容液位對象實驗時，打開閥門F1、 F2、 F3、 F5、 F6、 F7、 F9 、 FIO，關閉閥門F4、 F8、 Fll。其中打開閥門F10的作用是當 加壓容器內的水流過高時，可以外溢到承壓容器。
ii) 在進行無自恒特性的單容液對象實驗時，打開閥門F2、 F3、 F5、 F6、 F7、 F9 、 FIO、 Fll，關閉閥門F1、 F4、 F8。
iii) 進行雙容液位對象實驗時，打開閥門F1、 F2、 F3、 F5、 F6、 F7、 F9 、 FIO，關閉閥門F4、 F8、 Fll。
本實用新型不僅可滿足本科生作多種實驗，而且操作維修比較方便。

圖1實用新型的結構示意圖 圖2控制臺功能圖
圖中1、副水泵，2、高位槽，3、液位傳感器，4、加壓容器，5、壓力 傳感器，6、液位傳感器，7、壓力傳感器，8、流量傳感器，9、承壓容器， 10、電動調節(jié)閥，11、壓力傳感器，12、主水泵，13、控制臺。
具體實施方式

以下結合附圖1 2對本實施例作詳細的描述。
本實施例主要包括有主水泵12、副水泵l、加壓容器4、高位槽2、承壓 容器9;其中，主水泵12的出水口通過電動調節(jié)閥10、流量傳感器8、第七 閥門F7與高位槽2相連，高位槽2的出水口通過第一闊門F1、第二閥門F2 與加壓容器4的進水口相連，加壓容器4的出水口通過第三閥門F3、第四閥 門F4與主水泵12的入水口相連，加壓容器4的出水口還通過第三閥門F3、 第五閥門F5、第九閥門F9與承壓容器9的入水口相連，承壓容器9的出水口 通過第六閥門F6與主水泵12的入水口相連；主水泵12的出水口還通過電動調節(jié)閥IO、流量傳感器8、第八閥門F8、第五閥門F5、第三閥門F3與加壓 容器4的出水口相連，主水泵12的出水口還通過電動調節(jié)閥10、流量傳感器 8、第八閥門F8、第九閥門F9與承壓容器9的入水口相連；高位槽2的出水 口還通過第十一閥門Fll與副水泵1的入水口相連，副水泵1的出水口與第 一閥門F1和第二閥門F2之間的管道相連通。其中，壓力傳感器ll、 7、 5， 流量傳感器8，液位傳感器3、 6通過數據線與控制臺13相連。主水泵12是 安裝了變頻調速器的水泵。在主水泵12的入水口、出水口都設置有壓力傳感 器，在主水泵的出水口還設置有流量傳感器，在加壓容器4上設置有壓力傳 感器和液位傳感器，在高位槽2上設置有液位傳感器。加壓容器4還通過第十閥門F10與承壓容器9的入水口相連，當加壓容 器4的水位過高時，可以通過該管道外溢至承壓容器9?？刂婆_是一個雙聯機柜，里邊配備有工控機、顯示器、穩(wěn)壓電源、電氣 控制系統、交流變頻調速器、信號調理模塊、A/D和D/A轉換卡、智能工業(yè) 調節(jié)器、轉速數字顯示表。壓力傳感器、流量傳感器、液位傳感器通過數據 線與控制臺相連，傳感器把得到的信號傳給工控機，不僅可以通過儀表實施 顯示，而且可以根據給定的控制方式達到控制某個參數的目的?？刂婆_13的 功能面板如圖2所示。ll-l——主水泵轉速顯示；11-2——主水泵流量顯示；11-3——主水泵出水口流量自動/手動控制按鈕，彈起時為手動，按下后 為自動；(在手動模式下，是通過調節(jié)流量調節(jié)旋鈕11-8來改變主水泵出水 口流量；自動模式下，是通過改變流量顯示儀表參數，反饋給上位機，就是 本實驗裝置里的工控機，上位機來驅動電動調節(jié)閥10改變主水泵出水口流量)11-4——主水泵出口壓力顯示；11-5——壓力自動/手動控制按鈕，彈起時為手動，按下后為自動；(在手 動模式下，是通過調節(jié)壓力調節(jié)旋鈕11-7,改變主水泵的交流供電頻率，來
改變主水泵出水口壓力；自動模式下，是通過改變壓力顯示儀表參數，反饋 給上位機，就是本實驗裝置里的工控機，上位機來驅動電動變頻器改變主水 泵出水口壓力)；11-6——控制方式選擇按鈕DCS/DDC (DCS全稱是分布式控制系統，DDC全 稱是計算機數字直接控制系統。DCS可以實現現場控制，可以直接在儀表上設 定控制參數來調節(jié)控制方式和控制質量，主要是PID控制；DDC是通過計算機 實現控制方式的，用于以后對DCS進行擴展，從而實現模糊控制等控制方式)；11-7——壓力調節(jié)旋鈕(調節(jié)主水泵的轉速)；11-8——流量調節(jié)旋鈕(調節(jié)電動調節(jié)閥的開度)；11-9——主水泵運行選擇開關，向左為變頻調速運轉方式，向右為直接運轉方式，中間為空檔； 11-10——主水泵關按鈕； 11-11——主水泵開按鈕； 11-12——副水泵關按鈕； 11-13——副水泵開按鈕；11-14——總控制開關，順時針旋轉為開，逆時針旋轉為關。 為了更清楚地說明本實施例的技術特點和實施過程，下面通過外壓薄壁 容器穩(wěn)定性實驗并結合附圖，對本實驗進一步闡述。 本實驗操作步驟如下1) 向右扳動控制臺面板上的總控開關"n—i4"，啟動控制臺；2) 流量自動/手動控制按鈕"11一3"置于手動位置，順時針旋轉"11一8"旋鈕，打開電動調節(jié)閥10;3) 向右扳動選擇開關"11一13"，將水泵運行設置成變頻啟動方式(調速運行 方式)，按下主水泵啟動按鈕"11一10"啟動變頻器；4) 順時針旋轉壓力調節(jié)旋鈕"11一7"使主水泵開始運轉，將加壓罐內充水， 按下主水泵關閉按鈕"11一9"關閉主水泵，同時關閉閥門F3，保持加壓罐內 水位不變。5) 試件裝入加壓罐內；6) 打開闊門F3，按下主水泵啟動按鈕"11一10"啟動主水泵。7) 順時針旋轉壓力調節(jié)旋鈕"11一7"，使主水泵給加壓罐緩慢加壓，直至聽 到"砰"的響聲，則表明試件失穩(wěn)。8) 試件時穩(wěn)后，迅速按下主水泵關閉按鈕"11一9"關閉主水泵。將壓力調 節(jié)旋鈕"11—7"回零，以免水從加壓罐溢出；9) 取出試件，觀察和記錄失穩(wěn)后的波形及特點。
權利要求1、 過程設備與控制基本實驗綜合實驗臺，其特征在于主要包括有通過管道 相互連通的主水泵(12)、副水泵(1)、加壓容器(4)、高位槽(2)、承壓容 器(9)和控制臺(13);其中，主水泵(12)的出水口依次通過電動調節(jié)閥(10)、第七閥門(F7)與高位槽(2)相連，高位槽(2)的出水口依次通過 第一閥門(Fl)、第二閥門(F2)與加壓容器(4)的進水口相連，加壓容器(4)的出水口依次通過第三閥門(F3)、第四閥門(F4)與主水泵(12)的 入水口相連，加壓容器(4)的出水口還依次通過第三閥門(F3)、第五閥門(F5)、第九閥門(F9)與承壓容器(9)的入水口相連，承壓容器(9)的出 水口通過第六閥門(F6)與主水泵(12)的入水口相連；主水泵(12)的出 水口還依次通過電動調節(jié)閥(10)、第八閥門(F8)、第五閥門(F5)、第三閥 門(F3)與加壓容器(4)的出水口相連，主水泵(12)的出水口還依次通過 電動調節(jié)閥(10)、第八閥門(F8)、第九閥門(F9)與承壓容器(9)的入水 口相連；高位槽(2)的出水口還通過第十一閥門(F11)與副水泵(1)的入 水口相連，副水泵(1)的出水口與第一閥門(Fl)和第二闊門(F2)之間的 管道相連。
2、 根據權利要求1所述的過程設備與控制基本實驗綜合實驗臺，其特征在于 所述的主水泵(12)是具有變頻調速器功能的水泵。
3、 根據權利要求1所述的過程設備與控制基本實驗綜合實驗臺，其特征在于 在主水泵(12)的入水口、出水口都設置有壓力傳感器(11)，在主水泵(12) 的出水口還設置有流量傳感器(8)，在加壓容器(4)上設置有壓力傳感器(5) 和液位傳感器(6)，在高位槽(2)上設置有液位傳感器(3)，各傳感器通過 數據線與控制臺(13)相連。
4、 根據權利要求1所述的過程設備與控制基本實驗綜合實驗臺，其特征在于 加壓容器(4)還通過第十閥門(F10)與承壓容器(9)的入水口相連。
5、 根據權利要求3所述的過程設備與控制基本實驗綜合實驗臺，其特征在于: 所述的控制臺是一個里邊配備有工控機和顯示器、各傳感器把得到的信號傳 給工控機并通過儀表實施顯示、還可以根據給定的控制方式來控制某個參數 的雙聯機柜。
專利摘要本實用新型是一種教學實驗裝置，具體為一種過程設備與控制基本實驗綜合實驗臺。本實驗臺的主水泵(12)出水口與高位槽(2)的入水口相連，高位槽(2)的出水口與加壓容器(4)的進水口相連，加壓容器(4)的出水口與主水泵(12)的入水口相連，承壓容器(9)的出水口與主水泵(12)的入水口相連，主水泵(12)的出水口還與加壓容器(4)的出水口相連。在主水泵的入水口、出水口都設置有壓力傳感器，在主水泵的出水口還設置有流量傳感器，各傳感器通過數據線與控制臺相連?？刂婆_里邊配備有工控機，工控機可根據給定的控制方式來控制某個參數。本實用新型不僅可滿足本科生作多種實驗，而且操作維修比較方便。
文檔編號G09B25/02GK201037966SQ20072014894
公開日2008年3月19日 申請日期2007年4月27日 優(yōu)先權日2007年4月27日
發(fā)明者戴凌漢, 金廣林, 錢才富 申請人:北京化工大學