过程装备与控制综合实验平台的设计

过程装备与控制综合实验平台的设计 摘要本论文是有关于过程装备与控制综合实验平台的设计，此实 验平台主要包括以下几部分加压罐、稳压罐、加压泵、副水泵、压力传 感器、电磁流量计、电动调节阀、阀门。通过对以上设备的整合和优化设 计，使此平台具有自动采集和自动控制功能，只要改变阀门的开关便可做 内压应力测试实验、外压失稳实验或离心泵的性能测试。 关键词实验平台；内压；外压；失稳；控制；管路 中图分类号TP273文献标识码A文章编号1674-7712 （2014） 12-0000-01 一、简介 （一）自动化的发展趋势［1］ 在现代化工业生产中，过程控制技术正为实现各种最优的技术经济指 标、提高经济效益和劳动生产效率、改善劳动条件、保护生态环境等方面 起越来越大的作用。 生产自动化是提高实验速度和精度的有利工具之一。实现实验自动化 的目的如下（1）加快生产速度，降低生产成本，提高产品质量；（2）生 产过程自动化的实现，能根本改变劳动方式，提高实验人员文化技术水平, 为逐步地消灭体力劳动和脑力劳动之间的差别创造条件［2］。 （二）实验室现状 过程设备与控制基本实验包括内压应力测定实验、外压失稳实验以 及离心泵的性能测试实验。 1. 内压应力测定实验。应力测定的基本原理由材料力学可知，材料 在弹性范围内，应力与应变的关系符合虎克定律。对于两向应力状态的圆 筒形容器来说，由虎克定律可导出以下公式 MPa. 2. 外压失稳实验。实验原理失稳现象[3] 壳体在承受均布外压作用时，壳壁中产生压缩薄膜应力，其大小与相 等内压时的拉伸薄膜应力相同。但此时有两种可能的失效形式一种是因 强度不足，发生压缩屈服失效；另一种是由刚度不足，发生失稳破坏。承 受外压载荷的壳体，当外压载荷增大到某一值时，壳体会突然失去原来的 形状，被压扁或出现波纹；载荷卸去后，壳体不能恢复原状，这种现象称 为外压壳体的屈服或失稳。 （三）过程装备与控制综合实验台系统介绍 实验台装置整个系统美观实用，功能多样，使用方便，既能进行验证 性、设计性实验，又能提供综合性实验，可以满足不同层次的教学和研究 要求。本实验装置的检测信号、控制信号及被控信号均采用ICE标准，即 电压1 5V,电流4 20mA。实验系统供电要求单相220V交流电，外形 尺寸2270 X 1350 X 1000mm,重量400kgo 1. 系统的主要特点 （1）被调参数囊括了流量、压力等参数；（2）压力调节采用电动调 节阀；（3）系统采用离心泵提供压力，噪音低；（4）共用一台加压泵。（5） 可以利用副水泵实现快速抽水；（6）加压罐采用了回转盖快开结构；（7） 稳压罐可以用来做内压应力测定实验。 2. 实验对象组成结构 实验系统包含有不锈钢储水箱长X宽X高600X500X500mm. 不锈钢稳压罐DN400, L500、不锈钢加压罐DN300, L400。 系统动力支路分两路组成一路由多级离心泵、电动调节阀、电磁流 量计、不锈钢水管、手动切换阀组成；另一路由单级离心泵、不锈钢水管、 手动切换阀组成。 四 设计思路 利用手动切换阀来控制管路中水的流动方向，以便来实现实验的目 的。副水泵既可以用来给加压罐和稳压罐快速注水和排水，也可用来做离 心泵的性能测试。电动调节阀既可以用来调节管路中的压力，也可以用来 调节离心泵的性能测试实验中的流量。 二、管路连接及信号采集 三、结束语 本设计主要是对压力容器的结构设计、管路路线设计以及标准件的选 用。最终给全套的设计方案及设计结果。 参考文献 [1] 历玉鸣.化工仪表及自动化[M].北京化学工业出版社，1999. [2] 金希柱，王洪诏，王明珠.电磁流量计的选择与正确使用[J].中国 计量，2005 08. [3] 全国压力容器标准化技术委员会设计分团委.钢制压力容器设计 指南[M]. 138-183. ［作者简介］王大青1982. 07-，男，山东汶上人，机电部副部长, 助理工程师，工科学士。