化工仪表及自动化实验指导书20 091111127.docx

1、化工仪表及自动化实验指导书20 091111127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） 2.5MPa 1块（2）被校压力表（1.6极） 2.5MPa 1块2 压力校验器 6MPa 1台三、

2、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56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

3、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

4、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。=（Xmax/A上A下）100%仪表型号：仪表量程：仪表精度：Xmax：被校表压力值MPa00.51.01.52.02.5标准表压力值XzXf实验误差及计算结果XzXfXXmaxXmax3 实验结果是否达到要求？ 七、问题讨论 1 校验前不调整仪表

5、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1DBW-5500温度变送器 0.5级 420mA 1台2UJ-37直流电位差计 0.1级 1台3XMZA-3101型智能数显仪 1台4小螺丝刀 1把5锰铜电阻 Rcm=30 1个6导线 若干7自带计算器

6、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420mA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V(V2-V1)（mv）。本实验为V1=5mv,V2=50mv,V=45mv。用UJ-37直流电位差计输入量程V1（mv）毫伏信号

7、，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+V*25%、V1+V*50%、V1+V*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。=(Imax/16)100%输入标准毫伏值 (mv)V1V1+V*25%V1+V*50%V1+V*75%V2输出标准毫安值（mA）48121620输出实际毫安值IzIf实验

8、误差及计算结果IzIfIImaxImax3 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1DBW-5500温度变送器 0.5级 420mA 1台2ZX35和ZX36标准电阻 0.2级 各1台3XMZA-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

9、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R= R2R1 (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+R*25%、R1+R*50%、R1+R*75% 、R

10、2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。=(Imax/16)100%温度范围：热电阻分度号：下限电阻值R1=上限电阻值R2=R=输入标准电阻值 ()R1R1+R*25%R1+R*50%R1+R*75%R2输出标准毫安值（mA）48121620输出实际毫安值IzIf实验误差及计算结果IzIfIImaxImax3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

11、=？附录 铂电阻温度与电阻换算表分度号：Cu R0=50温度012345678905050.2150.4350.6450.8651.0650.2850.5051.7151.931052.1452.3652.5752.7853.0053.2153.4353.6453.8654.872054.2854.5054.7154.9255.1455.3555.5755.785656.213056.4256.6456.8557.0757.2857.4857.7157.9758.1158.354058.5658.7858.9959.2059.4259.6359.8560.0660.2760.495060.70

12、60.9261.1361.3461.5661.7761.9862.2062.4162.636062.8463.0563.2763.4863.6963.9164.1264.3464.5564.767064.9865.1365.4165.6265.8366.0566.2666.4866.6966.908067.1267.3367.5467.7667.9768.1968.4068.6268.8369.049069.2669.4769.6869.9070.1170.3370.5470.7671.0771.0810071.4071.6171.8372.0472.2572.4772.6872.9073.1

13、173.3311073.5473.7573.9774.1874.4974.6174.8375.0475.2675.4712075.6875.9076.1176.3576.5476.7676.9777.1977.4077.6213077.8378.0578.2678.4878.6978.9179.1279.3479.5679.7814079.9880.2080.4180.6380.8481.0681.2981.5281.7581.9815082.13 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

14、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

15、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。