开放实验实验报告 Microsoft Word 文档文档格式.docx

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1．将操作步骤7的数据记录入表1：

变频器频率（调节阀开度%）

管路流量

2.根据表1数据分析离心泵的工作原理；

3.提高水循环管路的高度，在相同条件下记录管路流量，数据记录入表2：

4.根据表2数据分析离心泵的工作特性（流量和扬程之间的关系）。

2（28）电动调节阀的工作原理及特性认识实验

1．掌握电动调节阀的工作原理；

2．掌握电动调节阀的工作特性。

采用智能仪表控制电动调节阀的开度，理解调节阀的调节原理和工作特性。

7．固定变频器的开度，通过智能仪表调节调节阀的开度，观察并记录管路中的流量。

1.将操作步骤7的数据记录入表1：

调节阀开度（变频器频率）

2.分析调节阀的工作原理；

3．根据表1数据分析调节阀的工作特性（直线特性，对数特性，百分比特性，快开特性）。

3（29）智能调节仪的认识和使用实验

1．理解智能调节仪的功能及作用；

2．掌握智能调节仪的使用。

智能调节仪不仅可以采集本套装置中所有传感器和变送器的输出信号在仪表上进行显示，还可以进行设定值控制、PID算法闭环控制、输出4～20mA线性电流信号手动或自动控制执行器动作、与上位机建立RS485通讯关系等等，既可作为现场独立控制器，也可与上位机组成监控网络，是工业现场最常见、和可靠的控制器之一。

1．检查储水箱中贮水量，接近储水箱容积的4/5，连通水泵-电动调节阀-下水箱液位的水循环管路；

3．将仪表控制箱中“下水箱液位”的输出对应接至智能调节仪Ⅰ的“PV输入”端，将智能调节仪Ⅰ的“MV输出”端对应接至“电动调节阀”的控制信号输入端；

5．将智能调节仪设置为“MAN”手动操作模式，设定输出为15；

6．打开水泵2开关，检查水路循环是否通畅；

7．打开计算机进入上位机监控系统，进入液位调节阀自动控制实验，记录一组给定值下调节器的输出变化值。

1.分析调节器的工作原理

2.将操作步骤7的数据记录入表1：

时间（S）

调节阀开度（设定值）

4（30）液位变频器控制实验（流量积算仪的使用实验）

1．掌握变频器的工作原理；

2．掌握液位变频器控制系统的组成和结构。

利用调节器控制变频器的输出，改变离心泵的输水流量，进而控制水箱液位。

1．检查储水箱中贮水量，接近储水箱容积的4/5，连通水泵-下水箱液位-电动调节阀的水循环管路；

3．将仪表控制箱中“下水箱液位”的输出对应接至智能调节仪Ⅰ的“PV输入”端，将智能调节仪Ⅰ的“MV输出”端对应接至“变频器”的控制信号输入端；

将智能调节仪II的“MV输出”端对应接至“电动调节阀”的控制信号输入端，设置手动操作15

5．将变频器设置为“EXE”自动操作模式，

6．打开计算机进入上位机监控系统，进入液位变频器自动控制实验；

7．打开变频器自动启动开关，检查水路循环是否通畅，记录不同给定值下变频器的输出值。

1．分析变频器的工作原理；

给定值

变频器输出值

3.分析液位变频器控制系统的组成和结构。

5（31）涡轮流量计的工作原理和校验实验

1、实验目的：

①掌握流量计校验的方法。

②熟悉校验的操作过程。

③理解涡轮流量计的工作原理。

2、实验设施：

化工自动化仪表实验平台、实验导线、秒表。

3、实验原理：

采用容积校验法，对涡轮流量计进行校验。

涡轮流量计液位水箱容积法校验流程图：

图5-2-2涡轮流量计校验流程图

本实验采用动态校验法进行流量的校验，当液体经离心泵流过涡轮流量计和电动调节阀而将流量稳定后，关闭液位水箱出水阀门，读出液位从某一高度上升至另一高度所需要的时间即可。

4、实验步骤：

①实验之前先将储水箱中贮足水量，一般接近储水箱容积的4/5,然后将阀F1-2、F1-3、F1-7全开，其余手动阀门关闭；

②将“涡轮流量计”的输出对应接至智能调节仪Ⅰ的“0～5V/1～5V输入”端，将智能调节仪Ⅰ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相空气开关，给所有仪表上电；

④智能仪表Ⅰ基本参数设置：

Sn=33、DIP=0、dIL=0、dIH=1200、oPL=0、oPH=100、CF=0、Addr=1；

⑤手动控制电动调节阀开度到20%左右，打开离心泵电源，给水箱供水，通过调节液位水箱出水阀F1-7，最终使液位稳定在30cm左右，注意不要低于隔板开孔的液位高度以下，观察并记录下此时稳定的液位高度

和涡轮流量计的瞬时流量值

；

⑥将水箱的出水阀F1-7关死，同时打开秒表进行记时，在液位达到50cm的瞬间，关闭进水阀F1-3，然后关闭离心泵，停止记时，观察并纪录此时的实际液位高度

和秒表显示的时间

⑦计算流量：

（5-13）

（5-14）

S为水箱隔板开孔以上液位高度的水箱截面积，其大小为0.042475m2,

可知:

（5-15）

⑧改变调节阀的开度，重复⑤-⑦操作步骤，计算出校验流量的平均值；

将校验流量值与瞬时流量值进行比较,求出涡轮流量计的精度:

l/h（5-16）

5、实验报告及要求：

①分析本实验对象系统组成。

②分析涡轮流量计的工作原理。

③根据多组实验测试数据，计算出校验流量值。

调节阀开度

仪表显示流量

校验流量

偏差值

偏差平均值

涡轮流量计精度

6（32）孔板流量计的工作原理和使用实验

①掌握孔板流量计的测量原理。

②熟悉孔板流量计的安装及使用方法。

化工自动化仪表实验平台、实验导线、计算机、MCGS组态软件、RS485/232转换器。

孔板流量计又称节流式流量计，节流式流量计可用于测量液体、气体或蒸汽的流量。

这种流量计是应用历史最长和最成熟的差压式流量计，至今在生产过程所用的流量仪表中仍占有重要地位。

节流式流量计中产生差压的装置称节流装置，其主体是一个局部收缩阻力件，称为节流元件。

通过节流元件改变流体流通截面，从而在节流元件前后形成压力差。

节流式流量计的特点是结构简单，无可动部件；

可靠性较高；

复现性能好；

适应性较广，它使用于各种工况下的单相流体，适用的管道直径范围宽，可以配用通用差压计，装置标准化。

①实验之前先将储水箱中贮足水量，一般接近储水箱容积的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“电容式差压变送器”的输出对应接至智能调节仪Ⅰ的“0～5V/1～5V输入”端，将智能调节仪Ⅰ的“4～20mA输出”端对应接至“电动调节阀”的控制信号输入端；

③将对象的1#通讯线（接有两块智能调节仪和一块流量积算仪）经RS485/232转换器接至计算机的串口上，本工程初始化使用COM1端口通讯；

打开对象系统仪表控制箱的单相空气开关，给所有仪表上电；

④智能仪表Ⅰ参数设置：

Sn=33、DIP=1、dIL=0、dIH=100、oPL=0、oPH=100、CF=0、Addr=1；

⑤打开上位机软件，选择“化工仪表工程”，按“F5”进入运行环境，点击“进入实验工程”，然后进入实验“主菜单”，选择“实验二、孔板流量计的标定实验”；

⑥在实验界面中有“通讯成功”标志，表示计算机已和三块仪表建立了通讯关系；

若显示“通讯失败”并闪烁，说明有仪表没有与上位机通讯成功，检查转换器、通讯线以及计算机COM端口设置是否正确；

⑦通讯成功后，打开仪表控制箱中的离心泵旋钮开关，设置流量给定值；

⑨待“调节阀流量”稳定后，改变给定值，观察流量新的稳定值；

⑩重复⑨步，记录不同给定值下流量的新稳态值。

①分析孔板流量计的测量原理。

②分析孔板流量计的安装及使用方法。

③将操作步骤⑨的数据记录入下表。

稳态值

7（33）电容式液位传感器的工作原理和校验实验

①掌握电容式压力变送器的工作原理和校验的方法。

③验证压力变送器的精度等级。

化工自动化仪表实验平台、实验导线。

压力变送器的校验在出厂前采用压力校验台或标准压力源进行校验，在本套装置中因为它测量的是液位高度，是通过液位高度产生的压力来测量液位，所以可以直接通过读取刻度尺上的刻度来校验，0～50cm的液位高度对应0～5KP的压力范围，在实际操作过程中，如果压力变送器长时间不用，可使压力变送器的采压口漏在空气中，零点调整到0KP（旋开压力变送器的外端盖，旁边标有Z的电位器，为调零用，Z为英文ZERO的简写；

旁边标有S的电位器，为调增益用，S为英文SPAN的简写），然后在液位水箱有水的条件下接上水箱的导压管，在接管的同时，有水从导压管里流出，一直到拧紧为止，这样做主要是为了排空导压管里的空气。

最后再对压力变送器进行实际在装置使用上的调校，实验校验流程图如下：

图5-4-2电容式液位传感器校验流程图

注意水有表面张力，所以液位水箱中的液位不可能完全降到0cm，总有5个mm左右的水位高度是降不下去，所以调零时要控制出水阀将液位控制在校验液位。

①实验之前先将储水箱中贮足水量，一般接近储水箱容积的4/5,将阀F1-1、F1-3全开,其余手动阀门关闭；

②将“电容式液位变送器”的输出对应接至智能调节仪Ⅰ的“0～5V/1～5V输入”端，将智能调节仪Ⅰ的“4～20mA输出”端对应接至“电动调节阀”的控制信号输入端；

Sn=33、DIP=1、dIL=0、dIH=50、oPL=0、oPH=100、CF=0、Addr=1；

⑤手动控制智能调节仪Ⅰ的输出到100%，打开离心泵电源，给水箱供水，待液位上升到一定高度后，关闭离心泵，将压力变送器端的导压管接头拧下，排尽空气后带水拧上，注意不要用扳手拧的太紧；

⑥打开阀F1-7给液位水箱放水，因液位水箱中底线是-5mm，所以应控制液位水箱在0mm时关闭阀F1-7，才可对零点进行校验；

⑦零点校验：

对液位水箱中液位读数时，要平视水位的凹液面，读出读数并作好记录（此时液位在第⑥步已控制在0cm了），此参数作为压力变送器的零点校验值，将“电容式液位变送器”左边旋盖打开，调节电路板中的零点电位器，最终使仪表显示数值等于液位读数值0cm；

⑧满程校验：

关闭阀F1-7，打开离心泵电源，给水箱供水，待液位达到稍高于50cm的位置时，关闭离心泵电源，调节阀F1-7最终控制水箱液位在50cm，对液位水箱中液位读数时，要平视水位的凹液面，读出读数并作好记录，调整增益电位器使仪表显示值等于水箱液位值50cm；

⑨增益调节完成后，打开阀F1-7给液位水箱放水，取液位水箱中间的几个点作观测，以确定液位是否线性，如相差较大，则重复⑦～⑧两步；

⑩根据液位值与变送器实测值的最大偏差,计算其精度等级。

①画出本实验对象系统方框图。

②根据多组实验测试数据，与压力变送器实测数据进行比较，计算并判断压力变送器的精度等级是否为标定的精度等级。

8（34）扩散硅液位传感器的使用实验

①掌握压力变送器校验的方法。

扩散硅压力变送器的压力校验同电容式压力变送器的校验方法相同，下图为实验流程图：

图5-5-2扩散硅压力变送器校验流程图

①实验之前先将储水箱中贮足水量,一般接近储水箱容积的4/5,将阀F1-1、F1-3全开,其余手动阀门关闭；

②将仪表控制箱中“扩散硅液位变送器”的输出对应接至智能调节仪Ⅰ的“0～5V/1～5V输入”端，将智能调节仪Ⅰ的“4～20mA输出”端对应接至“电动调节阀”的控制信号输入端；

对液位水箱中液位读数时，要平视水位的凹液面，读出读数并作好记录（此时液位在第⑥步已控制在0cm了），此参数作为压力变送器的零点校验值，将“扩散硅式液位变送器”左边旋盖打开，调节电路板中的零点电位器，最终使仪表显示数值等于液位读数值0cm；

9（35）电容式差压变送器的使用实验

①掌握差压变送器的应用。

②熟悉电容式差压变送器使用的操作过程。

③使用差压变送器测量孔板节流装置的压差。

电容式差压变送器的使用较为方便，通过泵给水至对象中的某一个环节，以便使孔板节流装置的前后端产生差压，通过调节电动调节阀的开度可以改变管道中的液体流量，从而改变孔板节流装置高低压端的压差，利用电容式差压变送器可以测量其两端产生的差压值。

与管道压力不同，当电动调节阀的开度越大时，差压变送器两端的压差也越大。

实验前需注意，如果长时间没有打开孔板节流装置与电容式差压变送器之间的一次阀，可能有空气积留在差压变送器的高低压室中，所以需要拧开电容式高低压室对应后面的两个放气螺丝，拧开放气螺丝后，就可将水泵开起来，使管路中产生足够的压力以排除差压变送器中的空气，排出空气后会有水跟着喷出，说明已经排净，再不关闭水泵的前提下，拧上放气螺丝，这样才可以正常使用差压变送器。

以下为系统流程图；

图5-7-1电容式差压变送器系统流程图

①实验之前先将储水箱中贮足水量，一般接近储水箱容积的4/5,将阀F1-1、F1-3、F1-7打开，其余手动阀门关闭；

⑤手动控制智能调节仪Ⅰ的输出到10%，待差压测量值稳定后，记录差压值，依次将电动调节阀的开度增加10个百分点，直到80%位置，观察其变化趋势。

①画出本实验对象系统方框图；

②记录电动调节阀在各个开度时，电容式差压变送器的实测数据和变化趋势。

10（36）扩散硅压力变送器的使用实验

①掌握扩散硅压力变送器的应用。

②熟悉扩散硅压力变送器使用的操作过程。

③使用扩散硅压力变送器测量管道压力。

扩散硅压力变送器在使用中无须担心管道中有空气的问题，因为本套装置的储水箱液位高度始终大于扩散硅压力变送器测压点的位高。

当泵给水至对象中的某一个环节时管道中就会产生压力，与差压变送器不同，当电动调节阀开度越小时扩散硅压力变送器的压力会迅速增大，水泵压头会抬高。

本实验流程图如下：

图5-8-1管道静压变送器系统流程图

①实验之前先将储水箱中贮足水量，一般接近储水箱容积的4/5,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“管道静压变送器”的输出对应接至智能调节仪Ⅰ的“0～5V/1～5V输入”端，将智能调节仪Ⅰ的“4～20mA输出”端对应接至“电动调节阀”的控制信号输入端；

Sn=33、DIP=1、dIL=0、dIH=200、oPL=0、oPH=100、CF=0、Addr=1；

⑤手动控制智能调节仪Ⅰ的输出到10%，待压力测量值稳定后，记录管道压力值，依次将电动调节阀的开度增加10个百分点，直到80%位置，观察压力的变化趋势。

②记录电动调节阀在各个开度时，扩散硅压力变送器的实测数据。

11（37）Cu50铜热电阻的应用实验

①掌握Cu50铜热电阻阻值与温度关系的方程。

②熟练计算不同温度下Cu50热电阻的阻值。

③使用复合加热水箱进行温度测量，利用标准热电阻分度表计算Cu50热电阻的精度等级。

本实验主要完成Cu50热电阻阻值的测量。

当其阻值随温度发生变化后，对温度进行控制，达到分度表已标定现有的温度值后，测量出此刻Cu50热电阻的阻值，然后用分度表查得的阻值进行验证。

例如控制复合加热水箱的温度到40℃，注意在设备通电期间不要一直使用二次仪表来测量此Cu50的温度，来控制水温到达40℃，因为热电阻需要电源激励才能被显示温度，有自热现象，为尽可能排除干扰因素，所以可以采用PT100热电阻来测温的方法，等快到40℃了，再将Cu50接入仪表来测温，到达40℃后，再测量出此刻Cu50的阻值，从分度表中查得相应温度时刻的阻值为58.565Ω，这样就可将实测阻值与分度表标定的阻值进行对比验证，实验流程图如下图所示：

图5-10-1铜热电阻使用实验流程图

①实验之前先将储水箱中贮足水量,一般接近储水箱容积的4/5,将阀F1-1、F1-5打开，其余手动阀门关闭；

②将仪表控制箱中“复合加热水箱水温Pt100”的输出对应接至智能调节仪Ⅰ的“Pt100/Cu50输入”端，将智能调节仪Ⅰ的“4～20mA输出”端对应接至“调压器”的控制信号输入端；

Sn=21、DIP=1、oPL=0、oPH=100、CF=0、Addr=1；

⑤打开仪表控制箱中的离心泵旋钮开关，给复合加热水箱内胆加满水，然后关闭离心泵的旋钮开关；

⑥打开仪表控制箱中调压器的旋钮开关，将调节仪Ⅰ的输出手动控制到100%给复合加热水箱加热，在接近37℃时，将调节仪Ⅰ的输出手动控制到40%，将智能调节仪Ⅰ的Sn设置为20，取下Pt100接到智能调节仪Ⅰ的导线，将“复合加热水箱水温Cu50”对应接至智能调节仪Ⅰ的“Pt100/Cu50输入”端来测温，待水温到达40℃后，快速取下Cu50热电阻接到调节仪Ⅰ的导线，用万用表测量并记录下此时Cu50的阻值；

⑦重复第⑥步，依次控制水温至60℃、80℃、100℃，如果室温低于20℃，起点测量温度可以从20℃开始，将所测的Cu50的阻值与上述分度表进行比较，计算其精度；

②记录出20℃（选做）、40℃、60℃、80℃、100℃时对