熱工自動化過程控制實驗裝置認識實驗
熱工自動化過程控制實驗裝置將現場對象系統和二次儀表操作臺結合為一體，在操作對象系統的同時，可以就地查看顯示儀表的相關信息。實驗裝置中配備有壓力、流量、溫度、液位傳感器，除溫度輸出阻值外，其它三種均有相應的變送器對傳感器輸出信號進行變送，以輸出電流信號給儀表（或遠傳）使用。為實現對上述四大熱工參數的自動調節，本套裝置中，還配備有相應的調節執行器--- ---電動調節閥和調壓模塊，前者可以對壓力、流量和液位進行自動調節控制，后者可實現溫度的平滑連續調節。控制箱中裝有兩塊工業常用的儀表，可以采集溫度及常規工業規范信號。本套裝置還配備上位機監控系統，對本套實驗裝置中所有的參數，本軟件工程都對應開發了相應的自動控制實驗項目，另外還可自行開發實驗項目。
1.1.1 系統結構流程圖如下：
圖1-1-1對象系統流程圖
1.2 實驗裝置硬件組成
本套裝置為對象和現場變送器顯示二次儀表一體式結構設計，對象系統中由液位水箱、復合加熱水箱、儀表控制箱、各類檢測裝置、兩套執行器、一套水路動力系統以及一個接線箱組成。
1.2.1 液位水箱：
液位水箱采用淡藍色優質有機玻璃，不但堅實耐用，而且透明度高，便于學生直接觀察液位的變化。為嚴格按照壓力變送器量程需要，水箱高度需與傳感器量程對應起來，水箱尺寸為：直徑*高=250*550mm。水箱由緩沖槽、工作槽、采壓孔、出水管和溢流管組成，進水時水管中的水先流入緩沖槽，出水時工作槽的水經隔板邊緣流入出水管，這樣經過緩沖和線性化的處理，工作槽的液位較為穩定，便于觀察。水箱底部連接有電容式、擴散硅和差壓液位壓力變送器，可對水箱的壓力和液位進行檢測和變送。儲水箱由不銹鋼板制成，尺寸為：長×寬×高=66cm×35㎝×43㎝，能同時滿足液位水箱和復合加熱水箱的實驗供水需要。儲水箱內部有橢圓形塑料過濾網罩，以防雜物進入水泵和管道。
1.2.2 復合加熱水箱：
復合加熱水箱由兩層水箱結構組成，內層為加熱水箱，配備有500W電加熱管，尺寸為：直徑*高=200*370mm。其頂蓋上還布有一條進水管路和PT100溫度傳感器，還有溢流保護口，保護頂蓋不承受較大壓力。整個內層加熱水箱位于外層有機玻璃水箱中，加熱筒底部由一圈接觸面積很小的圓形支架固定在外層有機玻璃水箱內。
外層冷卻水箱同樣擁有獨立的進水管路和溢流保護出水管，可以有效降低內層加熱水箱內液體水的溫度，其體積較大，外圓尺寸為：直徑*高=35cm*35cm。
1.2.3 儀表顯示控制箱：
控制面板部分包含的主要器件：
1.2.3.1 單相帶漏電保護斷路器：
本套裝置為單相三線220V±10％/50Hz供電，整機容量<1.5KW，如發生漏電現象，該斷路器會自動跳閘，以切斷進線電源。本套實驗系統需進行接地，單相三芯插座中含有地線，可使設備機殼直接與大地相連，接地后漏電壓不大于AC3V。
1.2.3.2 電源指示燈：
當裝置電源插座接入三相電網時，把三相空氣開關合上，電源指示燈顯示現在設備有無接入電網。
1.2.3.3 二位旋鈕開關：
在控制箱中有兩個二位旋鈕開關位于電壓表下面，它們分別控制著離心泵和單相調壓器的電源。向左即為關，向右即為開，它為雙觸點常閉式結構。
1.2.3.4 直流24V電壓輸出：
在控制箱內部有標準直流24V開關電源模塊，規格為：AC220V±10％/50Hz輸入，DC24V/2A輸出，本套裝置總計使用直流24V電源的額定電流不超過1A。面板中的數顯表用于顯示當前開關電源輸出電壓值的大小，右側有兩個端子用于輸出直流24V電壓，以供其它外部設備使用，但總容量不得超過1A。
1.2.4 檢測裝置：
1.2.4.1 擴散硅液位變送器：
傳感器為擴散硅壓阻材料，用于測量由水箱液位高度而產生的壓力，為直流24V供電、4～20mA變送輸出、標準兩線制接線、精度0.5級，是常見普通型傳感器、變送器一體式結構的壓力檢測裝置。
1.2.4.4 渦輪流量計：
傳感器為渦輪結構，是一種速度式檢測儀表，本套裝置中用于檢測水流量大小，在小流量時擁有很高的精度，變送器為直流24V供電、4～20mA變送輸出、標準兩線制接線、精度1.0級，是高精度型傳感器、變送器一體式結構的流量檢測裝置。
1.2.4.9 PT100鉑電阻溫度傳感器：
本套裝置中共有兩只PT100鉑電阻溫度傳感器，一只安裝在孔板節流裝置的下游管道中，用以檢測流過節流裝置的介質水的溫度；另一只安裝在復合加熱水箱的頂蓋上，用以檢測加熱系統介質水的溫度。
1.2.5 執行器：
1.2.5.1 電動調節閥：
采用智能直行程電動調節閥，用來對控制回路的流量進行調節。它具有精度高、技術先進、體積小、重量輕、推動力大、功能強、控制單元與電動執行機構一體化、可靠性高、操作方便等優點，電源為單相220V，控制信號為DC4～20mA，使用和校正非常方便。
1.2.5.2 單相調壓模塊：
單相調壓模塊安裝在控制箱內部，它為單相交流220V輸入，輸出為單相交流220V平滑可調，控制信號為DC4～20mA，利用智能調節儀的輸出信號可控制調壓模塊的輸出電壓，從而使加熱介質水的溫度最終穩定在某一數值，實現溫度的自動控制。
1.2.6 水路動力系統：
本套系統的水路動力系統為離心泵，它的性能好壞影響到整套裝置信號檢測的優良，本套裝置采用的離心泵在各方面的指標都達到了進行高精度實驗的要求，提供了穩定的水流、合理的流量和適度的揚程等其它性能指標。
DB-CG07 熱工自動化過程控制實驗裝置
