[规格型号]:DB-CG29
[产品名称]:高级过程控制实训装置
一、高级过程控制实训装置功能:
(1)、高级过程控制实训装置可满足“自动调节原理”,“过程控制”,“控制仪表”,“自动检测技术与传感器”,“计算机”及相关课程的教学实验需求;
(2)、高级过程控制实训装置可作为有关企业技术人员、仪表操作人员、系统运行监控人员的实习、培训实验设备。
(3) 高级过程控制实训装置能实现包括温度、压力、流量、液位定值调节系统,以及比值、串级、前馈等复杂调节系统的实验及培训功能。
(4) 高级过程控制实训装置能适应培训基地相关专业在热工仪表、高级过程自动控制原理及系统、3火电厂计算机控制及系统、热工自动控制系统、DCS、PLC等相关专业的实验、培训要求。
(5) 高级过程控制实训装置被控对象提供有接口控制箱,控制箱电源和信号分开。控制箱包括电源装置、变频器、温度调温装置及设备的基本保护装置,此外并提供与DCS接口的端子,作为与DCS、PLC的扩展接口。
二、性能指标及要求:
1、输入电源:三相四线制或三相五线制 380V±10% 50Hz;
2、工作环境: 温度–10℃-+40℃ 相对湿度<85%(25℃);
3、装置容量:<5kVA;外形尺寸:1830mm×780mm×1850mm
三、具体要求
实验装置对象主要由不锈钢框架、不锈钢储水箱、(上、中、下)三个串接有机玻璃水箱、三相电加热锅炉(由不锈钢锅炉内胆加保温筒和封闭式锅炉夹套构成)、盘管和敷塑不锈钢管道等组成。供水系统有两路:一路由三相(380V恒压供水)磁力驱动泵、压力仪表、电动调节阀、交流电磁阀、流量计及手动调节阀组成;另一路由变频器、三相磁力驱动泵(220V变频调速)、流量计及手动调节阀组成。
1. 水 箱:
包括上水箱、中水箱、下水箱和储水箱。上、中、下水箱采用淡蓝色优质有机玻璃,不但坚实耐用,而且透明度高,便于直接观察液位的变化和记录结果。上、中水箱尺寸均为:D=25cm,H=20cm;下水箱尺寸为:D=35cm,H=20cm。水箱结构独特,由三个槽组成,分别为缓冲槽、工作槽和出水槽,进水时水管的水先流入缓冲槽,出水时工作槽的水经过带燕尾槽的隔板流入出水槽,这样经过缓冲和线性化的处理,工作槽的液位较为稳定,便于观察。水箱底部均接有扩散硅压力传感器与变送器,可对水箱的压力和液位进行检测和变送。主水箱容积可以隔断、可以组合,其中有一只水箱要求可以进行非线性实验。刻度线要求刻在水箱内壁上,不能采用粘贴纸贴在水箱上,水箱容积不小于20升,容积可变。
2. 工业模拟锅炉:
锅炉要求共有三个同心不锈钢圆筒,从里到外共分三层:内层设有电热丝加温装置,第二层为冷却层,第三层为溢流层,锅炉由三相电加热管加热的常压锅炉,包括加热层(锅炉内胆)和冷却层(锅炉夹套),要求由不锈钢精制而成,可利用它进行温度实验。配套加热器,由可控硅移相控温,功率达2.5KW以上。防干烧装置,要求提供防干烧探头。
3. 盘 管:
模拟工业现场的管道输送和滞后环节,长25米(43圈),管径15mm,在盘管上有三个不同的温度检测点,它们的滞后时间常数不同,在实验过程中可根据不同的实验需要选择不同的温度检测点。盘管的出水通过手动阀门的切换既可以流入锅炉内胆,也可以经过涡轮流量计流回储水箱。它可用来完成温度的滞后和流量纯滞后控制实验。
4. 管道及阀门:
整个系统管道由敷塑不锈钢管连接而成,所有的手动阀门均采用优质球阀,彻底避免了管道系统生锈的可能性。有效提高了实验装置的使用年限。其中储水箱底部有一个出水阀,当水箱需要更换水时,把球阀打开将水直接排出。
5. 液位变送器:
三个液位变送器分别用来对两个上水箱和一个下个水箱和锅炉的液位进行检测,其量程为0~3KPa(以实际的水箱高度为准),用于测量水箱液位高度,为直流24V供电、标准两线制接线4~20mA变送输出、精度0.5级,采用工业用的扩散硅压力变送器,带不锈钢隔离膜片,同时采用信号隔离技术,对传感器温度漂移跟随补偿。
6. 温度传感器:
装置中采用了六个Pt100铂热电阻温度传感器,分别用来检测锅炉内胆、锅炉夹套、盘管(有3个测试点)以及上水箱出口的水温。Pt100测温范围:-200~+850℃。智能压变送器传感器带HART通讯功能。
7. 流量传感器、变送器:
二只涡轮流量计分别用来对由电动调节阀控制的动力支路、由变频器控制的动力支路及盘管支路的流量进行检测。它的优点是测量精度高,反应快。采用标准二线制传输方式,工作时需提供24V直流电源。流量范围:0~1.2m3/h;精度:1.0%;输出:4~20mADC。
8. 锅炉防干烧保护装置:
为保证实验效果好、不降低锅炉加热功率的前提下,本套装置配备了良好的防干烧保护系统,当锅炉内胆液位低于红色警戒水位线时,保护装置将切断调压模块输出电压,以有效保护电加热管不被干烧损坏。
9. 电动调节阀:
采用智能直行程电动调节阀,用来对控制回路的流量进行调节。电动调节阀阀芯采用进口PS结构阀芯,具有精度高、技术先进、体积小、重量轻、推动力大、功能强、控制单元与电动执行机构一体化、可靠性高、操作方便等优点,电源为单相220V,控制信号为4~20mADC,输出为4~20mADC的阀位信号。
10. 水 泵:
本装置采用磁力驱动泵,流量为30升/分,功率为180W。泵体完全采用不锈钢材料,以防止生锈,使用寿命长。本装置采用两只磁力驱动泵,一只为三相380V恒压驱动,另一只为三相变频220V输出驱动。三相磁力驱动泵,噪音低,寿命长,扬程达12米。
11. 电磁阀:
在本装置中,其中一只作为电动调节阀支路和变频支路的连通阀,起接通和关断两条支的作用。另外六只作为各液位水箱两条支路的进水阀门。工作压力:最小压力为10Kg/㎝2,最大压力为7Kg/㎝2;工作温度:-5~80℃;工作电压:24VDC。
12. 二相移相调压装置:上海红氏 DTY-H220D35
采用二相全隔离一体化交流移相调压器模块,采用SMT工艺,DCB陶瓷基板,有LED电源指示和LED输出调节量指示,控制参数:可输入0~5V、0~10V、4~20mA;输出参数:额定工作电压:380VAC±10%;电网频率:50Hz;断态峰值截止电压VP:≥1200VPK;电小负载电流:100 mA;断态漏电流:<12 mA;关断最大延时:10ms;调节响应时间:10ms;
13. 三相电加热管(带保护装置):
由三根1.0KW电加热管星形连接而成,用来对锅炉内胆内的水进行加温。
14. 交流变频控制: 三菱变频器
本系统采用的变频调速模块为多功能、紧凑型产品,具备V/F控制、通用磁通矢量控制、最佳励磁控制等,运行特性:多段速15速、PID控制、输出电流检测、异常时再试功能、零电流检测;输出频率范围:0.2~400Hz;频率设定分辨率:0.06Hz/60HZ;频率精度:最大输出频率的±0.1%以内;控制信号输入为4~20mADC或0~5VDC,交流220V变频输出用来驱动三相磁力驱动泵。
15. 过程控制实验对象接口箱:(招标时,提供设计图)
控制对象接口箱分电源箱和信号接口箱。电源箱主要包含各种电源装置及电源分配开关,变频器、三相移相调压装置等强电装置;信号接口箱主要为各种弱电信号与DCS联接中间过渡箱。
四、系统主要特点及扩展要求
1.被调参数囊括了流量、压力、液位、温度四大热工参数;
2.执行器中既有电动调节阀仪表类执行机构,又有变频器、晶闸管移相调控等电力拖动类执行器;
3.系统除了改变调节器的设定值作阶跃扰动外,还可在对象中通过电磁阀和手操作阀制造各种扰动;
4.一个被调参数用不同动力源、不同的执行器、不同的工艺线路下可演变成多种调节回路,以利于讨论、比较各种调节方案的优劣;
5.通过对对象系统进行不同的组合,结合不同的实验目的,可进行几十种过程控制实验;
五、控制装置的安全保护体系
三相四线电源经漏电保护器装置后分为三相电源支路和单相电源支路,每一支路都带有各自三相、单相空气开关。加热装置配套有防干烧装置,对加热实验起到设备及人身安全保护。
六、信号参数:
序号 | 信号名称 | 测量范围 | 输出信号 | 备 注 |
1 | 进水流量 | 0~1.2㎡/H | 4~20MA带 | 调节阀支路、变频器支路及盘管出口 |
3 | 水箱液位 | 0~5000Pa | 4~20MA带 | 上、下三个液位水箱 |
4 | 锅炉水温 | 0~100℃ | 100~138.5Ω | |
5 | 夹套水温 | 0~100℃ | 100~138.5Ω | |
6 | 盘管水温 | 0~100℃ | 100~138.5Ω | |
7 | 变频器控制信号 | 0~50Hz | 4~20MA | |
8 | 变频器反馈信号 | 0~50Hz | 4~20MA | |
9 | 电动调节阀控制信号 | 0~100% | 4~20MA | |
10 | 电动调节阀反馈信号 | 0~100% | 4~20MA | |
11 | 电磁阀 | 常闭 | 控制管路流量 |