DOC《实验十 离心泵恒流量控制实验》

实验十 离心泵恒流量控制实验 一.

实验目的 1.测定离心泵恒流量控制系统在阶跃干扰作用下,离心泵出口流量的过渡过程,利用最大偏差、余差、衰减比、振荡周期和过渡时间等参数评价离心泵恒流量控制系统的控制质量. 2.掌握比例度P、积分时间I参数在流量控制系统中的作用和对过渡过程品质指标的影响.

二、实验装置 过程设备与控制多功能实验台

三、实验原理 离心泵恒流量控制系统图如图7-1所示,控制系统方框图如图7-2所示. 图7-1离心泵恒流量控制系统图 图7-2离心泵恒流量控制系统方框图 离心泵恒流量控制系统为单回路简单控制系统,安装在离心泵出口管路上涡轮流量传感器TT将离心泵出口流量转换成脉冲信号,其脉冲频率经频率/电压转换器转换成电压信号后输出至流量调节器TC,TC将流量信号与流量给定值比较后,按PID调节规律输出4―20mA信号,驱动电动调节阀改变调节阀的开度,达到恒定离心泵出口流量的目的.离心泵恒流量控制系统方框图如图7-3所示. 控制参数如下: 1.控变量y:离心泵出口流量Q. 2.定值(或设定值)ys:对应于被控变量所需保持的工艺参数值,在本实验中取/s. 3.测量值ym:由传感器检测到的被控变量的实际值,在本实验中为离心泵出口流量值Q. 4.操纵变量(或控制变量):实现控制作用的变量,在本实验中为离心泵出口流量.使用电动调节阀作为执行器对离心泵出口流量进行控制.电动调节阀的输入信号范围:4―20mA;

输出:阀门开度0. 5.干扰(或外界扰动)f:干扰来自于外界因素,将引起被控变量偏离给定值.在本实验中采用突然改变离心泵转速的方法,改变离心泵出口压力,人为模拟外界扰动给控制变量造成干扰. 6.偏差信号e 被控变量的实际值与给定值之差, e=ys-ym. ym---离心泵出口流量值Q. ys---离心泵出口流量设定值. 7.控制信号u 工业调节器将偏差按一定规律计算得到的量. 离心泵恒流量控制系统采用比例积分控制规律(P1D)对离心泵流量进行控制.比例积分控制规律是比例与积分两种控制规律的组合, 理想的PID调节规律的数学表达式为: PID规律在生产中得到了广泛应用. 图7-3 离心泵恒流量控制系统方框图 假定在时间t=0之前,系统稳定,且被调参数---离心泵的出口流量Q等于设定值.若在t=0时刻,外加压力阶跃干扰,离心泵出口压力开始变化并按衰减振荡的规律经过一段时间后,离心泵出口流量逐渐趋于稳定.完成了一次过渡过程. 压力 P

0 t0 时间t 图7-4 阶跃干扰信号

四、实验步骤 1.????? 将流量表设定值设为:SV=/s,P=300,I=4;

2.????? 开动冷水泵,关闭出口截止阀或出口球阀 3.????? 调节压力调节旋钮,使压力表显示值为0.45Mpa;

4.????? 调节流量调节旋钮,使流量表显示值为/s;

5.????? 按下流量表下的自动按钮;

6.????? 当流量稳定后,鼠标点击清空数据库,鼠标点击记录数据,开始记录数据;

7.????? 调节压力调节旋钮使压力改变0.05Mpa左右,造成人为干扰,观察流量恢复过程;

8.????? 退出组态王,运行数据处理程序,观察温度变化曲线.

五、计算过渡过程质量指标 1.最大偏差A:被调参数的最大值. 2.余差 :当过渡过程终了时,被调参数所达到的新的稳态值与给定值之差. 3.衰减比n:过渡过程曲线上同方向的相邻两个波峰之比,一般n取4~10之间为宜. 4.振荡周期:过渡过程同向两波峰(或波谷)之间的间隔时间叫振荡周期或工作周期,在衰减比相同的情况下,周期与过渡时间成正比,一般希望振荡周期短一些为好. 5.过度时间ts:从干扰作用发生的时刻起,直到系统重新建立新的平衡时止,过渡过程所经历的时间.