化工仪表及自动化实验指导书20 091111127.docx
《化工仪表及自动化实验指导书20 091111127.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工仪表及自动化实验指导书20 091111127.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
化工仪表及自动化实验指导书20091111127
化工仪表及自动化
实验指导书
齐齐哈尔大学计控学院
自动化系
目录
实验一单圈弹簧管压力表实验………………………………………………………1
实验二毫伏输入时温度变送器实验…………………………………………………4
实验三热电阻输入时温度变送器实验………………………………………………6
实验四水箱液位定值控制实验………………………………………………………9
实验一单圈弹簧管压力表实验
一、实验目的
1．了解弹簧管压力表的结构原理。
2．熟悉压力校验器的使用方法。
3．掌握压力表的调整、校验方法。
4．掌握运用误差理论及仪表性能指标来处理实验所得的数据。
二、实验器材
1．单圈弹簧管压力表：
（1）标准压力表（0.25级）2.5MPa1块
（2）被校压力表（1.6极）2.5MPa1块
2．压力校验器6MPa1台
三、实验系统图
1．被校压力表2．标准压力表
3．压力校验器手轮4．油杯
5．6．截止阀手轮7．油杯针形阀
四、实验原理
本实验采用标准表比较法：
将被校压力表和标准压力表通以相同的压力，比较它们的指示值。
要求标准表的精度等级至少要比被校表的精度等级高二级，同时要求标准表的量程与被校表的量程越接近越好，这样可以提高精度。
标准表的绝对误差一般应小于被校表绝对误差的1/4，所以标准表的误差可以忽略不计，认为标准表的读数就是真实压力的数值。
如果被校表对于标准表的误差不大于被校表的允许误差，则认为被校表合格，否则被校表不合格，必须经过调校合格后方能使用或降级使用。
五、实验步骤
1．在压力校验器油杯中注满变压器油，并排净系统中气体。
2．分别把标准表及被校表安装在相应的接头上，并检查系统是否漏油，做好实验前的准备工作。
3．打开油杯进油阀门，并关闭截止阀门，缓慢逆时针旋出校验器手轮于。
关闭油杯阀门，打开截止阀门。
4．首先调整好仪表的零点和量程（即刻度的终点）
（1）仪表零点的调整：
调整压力校验器的手轮，将标准表的压力调整到量程的1/3处。
将被校表的表罩取下，用表起子将被校表指针取下，重新安装到量程的1/3处。
（2）仪表量程的调整：
调整压力校验器的手轮，将标准表的压力加到满量程处，保持压力信号不变。
将被校表的表罩、指针、刻度盘取下，调整被校表的量程调整螺丝，使被校表的压力达到满量程。
（3）仪表的零点和量程要反复调整数次，直到零点和量程都调好为止。
5．在全量程范围内将被校表的量程平均分成5份以上，以各点为校验点。
首先按正行程（由小→大）校验，然后按反行程（由大→小）校验，重复做两次，同时读取并记录被校表和标准压力表的示值。
6．实验过程中，应保持压力表指针单方向无跳动的增加或减少。
六、数据处理
1．将得到的实验数据和处理结果填于下表中。
2．确定被校验压力表的精度等级。
δ=（ΔXmax/A上－A下）×100%
仪表型号：
仪表量程：
仪表精度：
ΔXmax：
被校表压力值
MPa
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
标准表
压力值
Xz
Xf
实验误
差及计
算结果
ΔXz
ΔXf
ΔX′
ΔX′max
ΔXmax
δ
3．实验结果是否达到要求？
七、问题讨论
1．校验前不调整仪表零点及满刻度行否？
为什么？
2．实验中若以标准刻度为准，从被校表中读数可以吗？
为什么？
3．标准表比被校表精度要高出一定数量级，但标准表的量程也比被较表的量程要高得多时可以吗？
为什么？
4．压力加到很高时，如何使压力减少？
实验二毫伏输入时温度变送器的实验
一、实验目的
1．了解毫伏输入时温度变送器的接线方法。
2．熟悉温度变送器的结构原理。
3．掌握毫伏输入时温度变送器的调整及校验方法。
二、实验器材
1．DBW-5500温度变送器0.5级4~20mA1台
2．UJ-37直流电位差计0.1级1台
3．XMZA-3101型智能数显仪1台
4．小螺丝刀1把
5．锰铜电阻Rcm=30Ω1个
6．导线若干
7．自带计算器
三、实验线路图
四、实验原理
温度变送器可与各种热电偶、热电阻配套使用，又可与具有毫伏输出的各种变送器配合，使其转换成4~20mA的统一直流输出信号，然后它和显示单元、控制单元配合，实现对温度或温变及其他各种参数进行显示、控制。
本实验用UJ-37直流电位差计给温度变送器各校验点输入标准毫伏信号，同时观察记录智能数显仪的输出电流值，利用误差理论计算温度变送器的精度等级，校验温度变送器是否合格。
五、实验步骤
1．设量程的起始值为V1（mv）满度值为V2（mv），则量程为ΔV＝（V2-V1）（mv）。
本实验为V1=5mv,V2=50mv,ΔV=45mv。
用UJ-37直流电位差计输入量程V1（mv）毫伏信号，调节“零点迁移”电位器，将输出电流调整为4mA。
再输入量程V2（mv）毫伏信号值，调节“量程”电位器，将输出电流调整为20mA。
如此反复数次，直到“零点”和“量程”均调好为止。
2．分别输入量程V1、V1+ΔV*25%、V1+ΔV*50%、V1+ΔV*75%、V2的毫伏信号值，测出相应输出电流值Iz，然后再逐步减小输入信号，测出相应输出电流值If。
反复做两次。
六、数据处理
1．将实验所得数据填于下表。
2．确定温度变送器的精度等级。
δ=（ΔImax/16）×100%
输入标准毫伏值（mv）
V1
V1+
ΔV*25%
V1+
ΔV*50%
V1+
ΔV*75%
V2
输出标准毫安值（mA）
4
8
12
16
20
输出实际
毫安值
Iz
If
实验误差及
计算结果
ΔIz
ΔIf
ΔI′
ΔI′max
ΔImax
δ
3．实验结果是否达到要求？
七、问题讨论
1．若温度变送器配接不同分度号热电偶时，如何改动实验线路？
为什么Rm的阻值不同?
如何组织实验？
实验三热电阻输入时温度变送器实验
一、实验目的
1．了解热电阻输入时温度变送器的接线方法。
2．熟悉温度变送器的结构原理。
3．掌握热电阻输入时，温度变送器的调整及校验方法。
二、实验器材
1．DBW-5500温度变送器0.5级4~20mA1台
2．ZX35和ZX36标准电阻0.2级各1台
3．XMZA-3101型智能数显仪1台
4．小螺丝刀1把
5．导线若干
6．自带计算器
三、实验线路图
四、实验原理
本实验用标准电阻箱代替热电阻，给温度变送器各校验点输入标准电阻值，同时观察记录智能数显仪的输出电流值，利用误差理论计算温度变送器的精度等级，校验温度变送器是否合格。
五、实验步骤
1．根据温度测量范围选择热电阻（定分度号，从“温度与电阻转换表”中查出与上下限温度相对应的热电阻值，分别用R1和R2表示，其差值ΔR=R2－R1（即量程范围）。
用标准电阻箱输入量程R1的电阻信号，调节“调节零点迁移”电位器，将输出电流调整为4mA。
再输入量程R2的电阻信号，调节“量程”电位器，将输出电流调整为20mA。
反复调整数次，直到“零点”和“量程”均调好为止。
2．逐步增加输入信号，用标准电阻箱输入量程R1、R1+ΔR*25%、R1+ΔR*50%、R1+ΔR*75%、R2的电阻信号值，测出相应输出电流值Iz，然后再逐步减小输入信号，测出相应输出电流值If。
反复做两次。
六、数据处理
1．将实验所得数据填于下表。
2．确定温度变送器的精度等级。
δ=（ΔImax/16）×100%
温度范围：
热电阻分度号：
下限电阻值R1=
上限电阻值R2=
ΔR=
输入标准电阻值（Ω）
R1
R1+
ΔR*25%
R1+
ΔR*50%
R1+
ΔR*75%
R2
输出标准毫安值（mA）
4
8
12
16
20
输出实际
毫安值
Iz
If
实验误差及
计算结果
ΔIz
ΔIf
ΔI′
ΔI′max
ΔImax
δ
3．实验结果是否达到要求？
七、问题讨论
1．为什么实验时一定要先确定测量范围及热电阻分度号？
热电偶输入时是否也是这样？
2．若测量范围下限为零时R1=？
测量范围下限不为零时R1=？
附录铂电阻温度与电阻换算表
分度号：
CuR0=50Ω
温度
℃
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Ω
0
50
50.21
50.43
50.64
50.86
51.06
50.28
50.50
51.71
51.93
10
52.14
52.36
52.57
52.78
53.00
53.21
53.43
53.64
53.86
54.87
20
54.28
54.50
54.71
54.92
55.14
55.35
55.57
55.78
56
56.21
30
56.42
56.64
56.85
57.07
57.28
57.48
57.71
57.97
58.11
58.35
40
58.56
58.78
58.99
59.20
59.42
59.63
59.85
60.06
60.27
60.49
50
60.70
60.92
61.13
61.34
61.56
61.77
61.98
62.20
62.41
62.63
60
62.84
63.05
63.27
63.48
63.69
63.91
64.12
64.34
64.55
64.76
70
64.98
65.13
65.41
65.62
65.83
66.05
66.26
66.48
66.69
66.90
80
67.12
67.33
67.54
67.76
67.97
68.19
68.40
68.62
68.83
69.04
90
69.26
69.47
69.68
69.90
70.11
70.33
70.54
70.76
71.07
71.08
100
71.40
71.61
71.83
72.04
72.25
72.47
72.68
72.90
73.11
73.33
110
73.54
73.75
73.97
74.18
74.49
74.61
74.83
75.04
75.26
75.47
120
75.68
75.90
76.11
76.35
76.54
76.76
76.97
77.19
77.40
77.62
130
77.83
78.05
78.26
78.48
78.69
78.91
79.12
79.34
79.56
79.78
140
79.98
80.20
80.41
80.63
80.84
81.06
81.29
81.52
81.75
81.98
150
82.13
实验四水箱液位定值控制实验
一、实验目的
1.了解单容液位定值控制系统的结构与组成。
2.掌握单容液位定值控制系统调节器参数的整定方法。
3．了解PI调节器对液位控制的作用。
二、实验器材
化工自动化仪表实验平台、实验导线。
三、实验流程图
水箱液位定值控制实验流程图
四、实验原理
实验系统流程图如上图所示。
被控量为液位水箱的液位高度，实验要求水箱的液位稳定在给定值的2%-5%范围内。
本装置中共有三路液位传感器液位水箱的液位高度，可任选一路作为控制器的反馈信号，本实验选用电容压力变送器作为测量液位的反馈信号，与给定量比较后取得差值，调节器根据偏差来控制电动调节阀的开度，已达到控制水箱液位的目的。
为了实现在阶跃给定和阶跃扰动作用下的无静差控制，系统的调节器应为PI或PID控制，一般在变化量较快的液位、流量和压力控制参数中，不采用微分控制，微分虽然可以改善动态调节效果，但其对变化较快参数的抗干扰能力较差。
五、实验步骤
1、实验之前先将储水箱中储足水量，一般接近储水箱容积4/5，然后将阀F1-1、F1-3、F1-7全开，其余手动阀门关闭。
2、将仪表控制箱中“电容式液位变送器”的输出对应接至智能调节仪1的“0-5V/1-5V输入”端，将智能调节仪1的“4-20mA输出”端对应接至“电动调节阀”的控制信号输入端。
3、打开对象系统仪表控制箱的单向空气开关，给所有仪表上电。
4、智能仪表1参数设置：
Sn=33、DIP=1、dIL=0、dIH=50、OPL=0、OPH=100、CF=0、Addr=1；
5、在智能仪表1上给定设定值、液位的初值，调整调节仪的P及I参数，将智能调节仪1设置为“自动”状态，仪表内部控制算法启动，同时打开离心泵和出水阀的开关，对被控参数进行闭环控制。
六、数据处理
对于给定的P和I参数，取两组参数得出的响应曲线进行比较，波形大致如图所示：
七、问题讨论
1、画出单容液位定值控制实验的系统方框图。
2、分析PI控制规律对本实验系统的作用。
升级会员 