热工自动化过程控制实验装置

热工自动化过程控制实验装置

一、热工自动化过程控制实验装置的核心特点

热工自动化过程控制实验装置是一款功能强大的教学与科研设备，能够模拟工业生产中的多种控制场景。其核心特点包括：

1. 多参数调节
   该装置可对流量、压力、液位、温度四大热工参数进行调节，全面覆盖过程控制的主要变量。

2. 灵活的扰动设计
   除了通过调节器设定值进行阶跃扰动外，还可通过电磁阀和手动操作阀在系统中引入多种扰动，模拟实际工业环境中的复杂工况。

3. 多样化的调节回路
   同一被调参数可通过不同的动力源、执行器和工艺线路组合，形成多种调节回路，便于用户对比分析不同控制方案的优劣。

4. 支持多变量控制
   装置支持多变量控制系统实验，能够满足特定过程控制系统的研究需求。

5. 特殊实验功能
   可完成锅炉汽包虚假水位特性实验和分段过热控制系统实验，为用户提供更深入的研究机会。

二、热工自动化过程控制实验装置的技术性能

• 输入电压：三相五线制，380V±10%，50Hz

• 工作环境：

• 环境温度：-5℃～+40℃

• 相对湿度：＜85%（25℃）

• 海拔：＜4000m

三、热工自动化过程控制实验装置的组成

1. 对象系统的结构及组成

实验对象系统由以下部分组成：

• 不锈钢储水箱：用于储存实验用水。

• 上水箱：采用有机玻璃圆筒型设计，便于观察液位变化。

• 下水箱：模拟锅炉汽包，采用不锈钢材质。

• 电加热锅炉：由不锈钢锅炉内胆、加温筒和封闭式外循环冷却夹套构成，功率为4.5kW。

• 铝塑盘管：用于模拟热交换过程。

2. 系统动力系统

装置配备三套动力系统：

• 第一套：由三相（380V交流）不锈钢磁力驱动泵、电动调节阀、电磁阀和涡轮流量计等组成。

• 第二套：由三相不锈钢磁力驱动泵（220V变频）构成。

• 第三套：由三相不锈钢磁力驱动泵（220V变频）和涡轮流量计等组成。

3. 材料与工艺

整套对象系统采用全不锈钢材料制造，包括框架、管道、底板甚至紧固螺钉，确保设备的耐用性和稳定性。

4. 检测变送及执行装置

• 压力变送器：两只扩散硅压力变送器，分别用于检测上水箱和锅炉汽包的液位。

• 流量计：三只涡轮流量计，分别用于检测两条动力支路及盘管出水口的流量。

• 温度传感器：六只Pt100热电阻温度传感器，分别用于检测锅炉内胆、锅炉夹套、盘管（三只）及上水箱出水口的温度。

• 执行器：包括电磁阀和电动调节阀各一个。

• 动力设备：三相380V不锈钢磁力驱动泵、三相220V不锈钢磁力驱动泵（2台）以及三相电加热管。

四、热工自动化过程控制实验装置的实验项目

1. 基础实验

• 过程控制系统组成认识实验

• 过程控制及检测装置硬件结构认识

• 传感器的校正（零点迁移与量程调整）

2. 特性测试实验

• 单容水箱特性测试实验

• 锅炉汽包虚假水位特性测试

• 双容水箱特性测试实验

3. 单回路控制系统实验

• 上水箱（或下水箱）液位的定值控制实验

• 双容水箱液位的定值控制实验

• 锅炉内胆静态水温的定值控制实验

• 锅炉内胆动态水温的定值控制实验

• 锅炉夹套水温的定值控制实验

4. 流量控制实验

• 电动阀支路流量的定值控制实验

• 变频调速磁力泵支路流量的定值控制实验

五、热工自动化过程控制实验装置的应用价值

该装置不仅适用于高校和科研院所的教学实验，还可用于工业过程控制的研究与开发。通过丰富的实验项目，用户能够深入理解过程控制的原理和方法，掌握从基础到高级的控制技术，为实际工程应用奠定坚实基础。