东南大学过程控制实验报告三

东南大学自动化学院实验报告课程名称： 过程控制 第三次实验实验名称： 被控过程的电动调节阀实验 院（系）：自动化专业：自动化 姓名： 学号: 同组人员： 实验时间： 2017年5月13日评定成绩： 审阅教师： TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"一.实验目的 3\o"CurrentDocument"二•实验内容 3实验步骤 3\o"CurrentDocument"实验现象 3\o"CurrentDocument"五•思考题 6一、实验目的1、了解执行器的功能和组成；2、掌握电动调节阀的使用方法，并完成调节阀特性的测定工作；3、熟练掌握调节器的参数设置和手动、自动的操作方法。二、实验内容1、仪表的配线操作；2、本实验的仪表配线图见图1.2，对实验控制台上的2#、3#调节器的输入、输出、电源进行插棒连线（6根弱电，4根强电）；3、调节器参数的设置；记录曲线，运用组态王中的历史趋势曲线，曲线下方操作按钮的作用参看附录二。三、实验步骤1、 了解P909智能调节器的工作原理P909介绍；2、 掌握P909智能调节器的使用方法P909及其使用；3、 掌握力控组态过程控制实验平台的使用方法力控软件；4、 理解电动调节阀特性电动调节阀的使用；5、 当液位平衡后，改变进水阀的开度，一般变化10%左右，等待液位再次平衡，并且记录下改变阀位的时刻。四、实验现象1、电动调节阀的使用与评价（1）使用注意事项在工业自动化仪表中，电动调节阀算是一种极其笨重的仪表设备，因其结构简单，主要元部件又被壳体笼罩，加之安装在工艺管道上，所以往往不被人们重视。但是，它的工作状态的好坏会直接影响自动控制过程，如调节阀一旦出现问题，操作人员就会忙手忙脚，还会涉及系统投运、生产安全、产品质量、环境污染等等。为了确保电动调节阀能够正常工作，使生产系统安全运行，新阀在安装之前，应首先检查阀上的铭牌标记是否与设计要求相符。同时还应对其基本误差限、全行程偏差、回差、死区、泄漏量（在要求严格的场合时进行）等项目进行调试。如果是对原生产系统中调节阀进行了大修，除了对上述各项进行校验外，还应对旧阀的填料函和连接处等部位进行密封性检查。调节阀在现场使用中，很多情况往往不是因为调节阀本身质量所引起，而是调节阀的安装使用不当所造成，如安装环境、安装位置及方向不当或者是管路不清洁等原因所致。因此电动调节阀在安装使用时要注意以下几方面：调节阀属于现场仪表，要求环境温度应在－20〜60°C范围，相对湿度W85%；调节阀一般应垂直安装，特殊情况下可以倾斜；安装调节阀的管道一般不要离地面或操作平面太高，在管道高度大于2m时应尽量设置平台，以利于操作到手轮和便于进行维护检修；调节阀安装前应对管路进行清洗，排除污物和焊渣。安装后，为保证不使杂质残留在阀体内，还应再次对阀门进行清洗，即通入介质时应使所有阀门开启，以免杂质卡住。在使用手轮机构后，应恢复到原来的空档位置；为了使调节阀在发生故障或维修的情况下使生产过程能继续进行，调节阀应加旁通管路。同时还应特别注意，调节阀的安装位置是否符合工艺过程的要求。使用注意事项：为避免电源线的干扰，信号线采用屏蔽电缆，并与电源线屏蔽；电源配线要有足够的容量以满足执行器额定电流及起动电流的要求；安装地线、连接电源及信号线时，应先切断电源以防触电；连接电源的接线端子，爬电距离及电气间隙应大于8mm；定期检查密封圈的老化问题，及时更换；维修时需断开电源后再开盖，严防短路。（2）评价优点：⑴电源既方便又节约，省去了建立气源站的一系列费用；⑵用“气动阀+电气阀门定位器+气源”的复杂方式，它不只是增加了费用，反而带来了可靠性的下降（环节越多，可靠性差的因素增加）；⑶从经济性上看，除省去气源站的费用外，还省去电气阀门定位器的费用：一台好的进口的电气阀门定位器，通常在5000〜6000元以上，更好的在8000〜10000的价位上，而这个价位基本上可购回上述高可靠的电子式执行机构；⑷环节减少了，相应减少了维修工作量。缺点：电机运行产生的内热会导致热保护，使调节阀停止工作；由于电机必须经过多级减速才能输出力矩，所以运行速度还不是很快，在有些要求快速启闭的场合还不适用，大力矩和高速，还是一个比较难以解决的矛盾；由于运动部件多，相对容易产生故障，尤其在调节频繁的工况，容易产生电机热保护、减速齿轮损坏、模块可控硅烧毁等故障，在这种工况下，最好还是选用气动调节阀比较适宜。2、绘出电动调节阀特性曲线（1）阀门开度与时间的关系

过渡时间(S)02223232423阀门开度(%)01020304050仪表显示(mA)4.095.547.058.5310.3011.77过渡时间(s)2522232323阀门开度(%)60708090100仪表显示(mA)13.3214.8116.3817.8519.34表1阀门开度与时间的关系数据其中从开始改变P909设定值到仪表数值变化有2s延迟。阀门开度与时间变化夫系1JU201000 20 40 £JO EQ 120 1^10IM'IfiDZOO220时间/m201000 20 40 £JO EQ 120 1^10IM'IfiDZOO220时间/mSO30/U2AD可得到由曲线可知，阀门开度与时间呈线性变化，将每次改变的2s延迟时间去掉后,阀门开度与时间变换的数学关系：2AD可得到100%K=(228-10*2)=20&%2)阀门开度与电流的关系阀门开度与电流关系2J口2J口!317l51il4l3l2lllDmE<<四用tf图2阀门开度与电流的关系由曲线可知，变送器输出电流与阀门开度呈线性变化，可得到阀门开度与时间变换的数学关系：五、思考题I=4.09+学关系：五、思考题I=4.09+(19.34—4.09)100K=4.09+0.1525K(m4)1、本实验电磁调节阀的种类、特性、型号，说明作用；答：电磁调节阀：MODELUW-15,VOLTS220V,ORIFICE15,CYCLES60Hz,PIPESIZE1/211，OFERATINGPRESSUREMINI0kg/cm2—MAX8kg/cm2图3电磁阀电磁阀(Electromagneticvalve)是用电磁控制的工业设备，是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器，并不限于液压、气动。用在工业控制系统中调整介质的方向、流量、速度和其他的参数。电磁阀可以配合不同的电路来实现预期的控制，而控制的精度和灵活性都能够保证。电磁阀有很多种，不同的电磁阀在控制系统的不同位置发挥作用，最常用的是单向阀、安全阀、方向控制阀、速度调节阀等。工作原理：电磁阀里有密闭的腔，在不同位置开有通孔，每个孔连接不同的油管，腔中间是活塞，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀体的移动来开启或关闭不同的排油孔，而进油孔是常开的，液压油就会进入不同的排油管，然后通过油的压力来推动油缸的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞杆带动机械装置。这样通过控制电磁铁的电流通断就控制了机械运动。2、电动调节阀的作用、类型、型号、工作原理；答：电动调节阀：型号2DYP-16P压力1.6MPa，输入信号4-20mA，口径2.5mm,电源220V,反馈信号4-20mA，阀门控制精度0.1%-8%可调。图4电动调节阀电动调节阀是工业自动化过程控制中的重要执行单元仪表。与传统的气动调节阀相比具有明显的优点：电动调节阀节能（只在工作时才消耗电能），环保（无碳排放），安装快捷方便（无需复杂的气动管路和气泵工作站）。工作电源：DC24V,AC220V,AC380V等电压等级。输入控制信号：DC4-20MA或者DC1-5V。反馈控制信号：DC4-20MA（负载电阻碍500欧姆以下）通过接收工业自动化控制系统的信号（如：4~20mA）来驱动阀门改变阀芯和阀座之间的截面积大小控制管道介质的流量、温度、压力等工艺参数。实现自动化调节功能。新型电动调节阀执行器内含饲服功能，接受统一的4-20mA或1-5V・DC的标准信号，将电流信号转变成相对应的直线位移，自动地控制调节阀开度，达到对管道内流体的压力、流量、温度、液位等工艺参数的连续调节。3、从管道流量、压力、阻力，流速，截面积等方面了解说明基本参量的关系；Q=xAxj2P/p式中：Q是流量，单位m3/S是流量系数，与阀门或管子的形状有关，一般在0.6~0.65之间A是管道截面积，单位m2P是通过阀门前后的压力，单位Pa或kg/m2p是流体的密度，单位kg/m3Q=vxA式中：Q是流量，单位m3/SA是管道截面积，单位m2V是平均流速，单位m/S4、设计电动调节阀控制电路。£[■—■©M门AC晌£[■—■©M门AC晌并国Hl位开變簣闻阳隹开关；跻QOffPt图5阀门电