压力检测与控制试验系统设计

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1、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、

2、步骤、要求等。课程设计评语设计报告成绩（30%）设计过程成绩（30%）答辩成绩（40%）总成绩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

3、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)设备取压口压力仪表引压管路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

4、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＝60f(1－s)/p式中　n——异步电动机的转速；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的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。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。

5、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

6、，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：3水泵的选型水泵是一种面大量广的通用型机械设备，它广泛地应用于石油、化工、电力冶金、矿山、选船、轻工、农业、民用和国防各部门，在国民经济中占有重要的地位。据统计，我国泵产

7、量达525.6万台。泵的电能消耗占全国电能消耗的21%以上。因此大力降低泵有能源消耗，对节约能源具用十分重大的意义。近年来，我们泵行业设计研制了许多高效节能产品，如IHF、CQB、FSB、UHB等型号的泵类产品，对降低泵的能源消耗起了积极作用。3.1水泵选型的步骤   3.1.1选泵列出基本数据：    (1).介质的特性：介质名称、比重、粘度、腐蚀性、毒性等。    (2).介质中所含因体的颗粒直径、含量多少。    (3).介质温度：（℃）(4).所需要的流量一般工业用泵在工艺流程中可以忽略管道系统中的泄漏量，但必须考虑工艺变化时对流量的影

8、响。农业用泵如果是采用明渠输水，还必须考虑渗漏及蒸发量。(5).压力：吸水池压力，排水池压力，管道系统中的压力降（扬程损失）。(6).管道系统数据（管