DOC《实验九 离心泵恒压力控制实验》

实验九 离心泵恒压力控制实验

一、实验目的 1.

测定离心泵恒压力控制系统在阶跃干扰作用下,离心泵出口压力的过渡过程,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压力控制系统的控制质量. 2.掌握比例度P、积分时间I参数在压力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 离心泵恒压力控制系统图如图6―1所示,信号流程如图6―2所示. 图6-1离心泵恒压力控制系统图 图6-2 信号流程图 离心泵恒压力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压力传感器PT将离心泵出口压力转换成电压信号,经放大器放大后输出至工业调节器PC,PC将压力信号与压力给定值比较后,按PI调节规律输出4―20mA信号,驱动变频调速器控制电机的转速,达到恒定离心泵出口压力的目的.离心泵恒压力控制系统方框图如图6-3所示. 控制参数如下: 1.被控变量y:离心泵出口压力P. 2.给定值(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0.4 MPa. 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压力值P. 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转速n.使用交流变频调速器作为执行器对离心泵转速进行控制.交流变频调速器的输入信号范围:4―20mA;

输出:380V,0―50Hz. 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流量的方法,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---离心泵出口压力值P;

ys---离心泵出口压力设定值. 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. 离心泵恒压力控制系统采用比例积分控制规律(PI)对离心泵出口压力进行控制.比例积分控制规律是比例与积分两种控制规律的组合,数学表达式为: PI规律将比例控制反应快和积分控制能消除余差的优点结合在一起,因而在生产中得到了广泛应用. 图6-3 离心泵恒压力控制系统方框图 流量 Q

0 t0 时间t 图6-4 阶跃干扰信号 假定在时间t=0之前,系统稳定,且被调参数---离心泵的出口压力P等于设定值.若在t=0时刻,外加流量阶跃干扰(图6-4),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,离心泵出口压力逐渐趋于稳定.完成了一次过渡过程.

四、实验步骤 1.????? 将压力表设定值设为0.4Mpa,P设为60,I设为15;

2.????? 用变频调速的方式开动冷水泵;

3.????? 打开出口截止阀到全开位置;

4.????? 调节出口球阀使流量为/s,按下压力表下自动按钮;

5.????? 待系统压力稳定后,启动组态王程序进入本实验画面.鼠标点击清空数据库,鼠标点击记录数据,开始记录数据;

6.????? 调节出口球阀使压力偏离给定值0.05Mpa,观察压力恢复过程;

7.????? 将P设为60,I设为15;

重复第6条再做一次;

退出组态王,运行数据处理程序,观察压力变化曲线.

五、计算过渡过程质量指标: 1.最大偏差A:被调参数偏离给定值的最大值. 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