1、XXXX大學(xué) XXX學(xué)院檢測技術(shù)與控制儀表課程設(shè)計報告題目壓力檢測與控制試驗系統(tǒng)設(shè)計專業(yè)班級姓名學(xué)號指導(dǎo)教師年月日壓力檢測與控制試驗系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計任務(wù)1、設(shè)計參數(shù)上位水箱尺寸： 800×500× 600mm，上位水箱離地 200mm 安裝，通過直徑為 20mm 的 PVC 管道與其他設(shè)備相連，設(shè)備離地 30mm，要求測量設(shè)備入口處的壓力。測量誤差不超過壓力示值的± 1%。2、設(shè)計要求（ 1）上位水箱通過水泵供水，通過變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速；（2） 通過查閱相關(guān)設(shè)備手冊或上網(wǎng)查詢，選擇壓力傳感器、 調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)閥、變頻器、水泵等設(shè)備（包括設(shè)備名稱、型號、性能指標(biāo)等）；（

2、3）設(shè)備選型要有一定的理論計算；（ 4）用所選設(shè)備構(gòu)成實驗系統(tǒng)，畫出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；（ 5）列出所能開設(shè)的實驗，并寫出實驗?zāi)康?、步驟、要求等。課程設(shè)計評語設(shè)計報告成績設(shè)計過程成績答辯成績總成績（30%）（30%）（ 40%）摘 要壓力傳感器是現(xiàn)代工業(yè)社會最常用的傳感器之一，被廣泛的應(yīng)用于航空航天、石油化工，汽車制造等領(lǐng)域。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，對于壓力傳感器的需求量越來越大，要求也越來越高，傳統(tǒng)的傳感器生產(chǎn)及性能已逐漸不能滿足需求，各個傳感器生產(chǎn)廠商開始研制生產(chǎn)新型傳感器， 并增加自動化生產(chǎn)線， 提高生產(chǎn)效率，減少成本，以提高市場競爭力和適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)的應(yīng)用。 傳統(tǒng)的傳感器的測量方法大都采用手工操作，

3、 特別是壓力傳感器， 基本上都是采用手動油壓或氣壓標(biāo)定。盡管近幾年也從國外引進(jìn)了部分標(biāo)定設(shè)備，但價格昂貴，不易推廣。本系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計出的智能壓力檢測系統(tǒng)，成本低廉，使用方便，精度也比較高。系統(tǒng)硬件設(shè)計有壓力傳感器測量壓力， 并將測量的信號輸入放大器， 然后送至 A D轉(zhuǎn)換器，AD轉(zhuǎn)換器將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)宇信號送至單片機(jī)。 單片機(jī)根據(jù)已編制好的程序， 對壓阻元件非線性測量誤差進(jìn)行修正并對修正后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。同時該系統(tǒng)兼具有鍵盤輸入， LED顯示與超限報警功能。關(guān)鍵詞：壓力傳感器，新型，現(xiàn)代工業(yè)ABSTRACTPressuresensorisone ofthe most commonlyuse

4、dsensorsin modernindustrialsociety,iswidelyusedinaerospace,petrochemical,automobilemanufacturingandotherfields.Withthedevelopmentof modern industry,the growingdemand for pressure sensor, also more and more demanding,traditionalsensorproductionand performancehasbeengradually cannotmeetthe demand,each

5、 sensormanufacturersbeganto produce new type of sensor, and increasethe automationproductionline, improvetheproductionefficiency,reducecosts, in order to improve the market competitivenessandadaptto themodernindustrialapplications.TraditionalsensormeasurementsaremostlyUSESthe manualoperation,especia

6、llythepressuresensor,basicallyistousemanualhydraulicorair pressurecalibration.Althoughalsointroducedpart ofthecalibrationequipment from abroadinrecent years,butthe priceis expensive,noteasy to promote. The system shall be designedthe intelligentpressuredetectionsystem, low cost,easyto use, has a hig

7、h accuracy.The hardwareofthesystemis designedto measurethepressureofthepressure sensor,andthe measuredsignal is inputtotheamplifier,and then sent to theA /D converter, theA /D converterconverts theinputanalog signaltoa digital signal to the microcontroller.Accordingtothe program which has been compi

8、led, the single chip microcomputerisusedto correctthenonlinear measurement error ofthepiezoresistiveelementand processthecorrecteddata. Atthesametime,the systemalsohasa keyboardinput,LED display and overrun alarm function.KEY WORDS：pressure sensor ， new type ，modern industrial目錄第一章壓力傳感器11.1 壓力檢測與控制試

9、驗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖11.2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計的思路11.3 完整的壓力檢測系統(tǒng)1第二章變頻器22.1 變頻器的工作原理22.2 變頻器選型32.3 變頻器所選型號4第三章水泵53.1 水泵選型的步驟5選泵列出基本數(shù)據(jù)5選泵確定流量、揚程流量:53.2 水泵的型號6第四章變壓式傳感器7第五章調(diào)節(jié)器8第六章控制閥9課程設(shè)計總結(jié).參考文獻(xiàn) .第一章 壓力傳感器1.1 壓力檢測與控制試驗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖：圖 1.11.2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計的思路：第一步：根據(jù)課設(shè)要求選取合適的器件，并通過相應(yīng)的理論計算進(jìn)行選取第二步：進(jìn)行控制系統(tǒng)回路的連接第三步：在連接好相應(yīng)地回路后， 根據(jù)給定的數(shù)值進(jìn)行理論計算， 用壓力傳感器對設(shè)備

10、入口處壓力進(jìn)行測量， 通過調(diào)節(jié)器使測得的值和給定值進(jìn)行比較， 若測得的值使測量誤差超過壓力示值的± 1%，則需對產(chǎn)生的偏差進(jìn)行比例、 積分或微分處理后，輸出調(diào)節(jié)信號控制執(zhí)行器的動作， 改變調(diào)節(jié)閥閥芯和閥座間的流通面積，同時控制變頻器對水泵的控制， 調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速以達(dá)到適當(dāng)?shù)倪M(jìn)水速度， 從而使測量誤差不超過壓力示值的± 1%。1.3 完整的壓力檢測系統(tǒng)一個完整的壓力檢測系統(tǒng)包括：取壓口；引壓管路和壓力檢測儀表一個簡單的壓力檢測系統(tǒng)示意圖 ( 下圖 )1壓力儀表設(shè)備引壓管路取壓口圖 1.2第二章變頻器變頻器是把工頻電源 (50Hz) 變換成各種頻率的交流電源， 以實現(xiàn)電機(jī)的變速

11、運行的設(shè)備，其中控制電路完成對主電路的控制， 整流電路將交流電變換成直流電，直流中間電路對整流電路的輸出進(jìn)行平滑濾波， 逆變電路將直流電再逆成交流電。變頻調(diào)速是通過改變電機(jī)定子繞組供電的頻率來達(dá)到調(diào)速的目的。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4 個部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT 三相橋式逆變器，且輸出為 PWM波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲能和緩沖無功功率。2.1 變頻器的工作原理我們知道，交流電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速表達(dá)式位：n60 f(1 s)/p 式中n 異步電動機(jī) 的轉(zhuǎn)速；f 異步電動機(jī)的頻率；s電動機(jī)轉(zhuǎn)差率；p電動機(jī)極對數(shù)。12由上式可知，轉(zhuǎn)速

12、n 與頻率 f 成正比，只要改變頻率 f 即可改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)頻率 f 在 050Hz 的范圍內(nèi)變化時， 電動機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。 變頻器就是通過改變電動機(jī)電源頻率實現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的， 是一種理想的高效率、 高性能的調(diào)速手段。2.2 變頻器選型變頻器選型時要確定以下幾點：1) 采用變頻的目的；恒壓控制或恒流控制等。2) 變頻器的負(fù)載類型；如葉片泵或容積泵等，特別注意負(fù)載的性能曲線，性能曲線決定了應(yīng)用時的方式方法。3) 變頻器與負(fù)載的匹配問題；I. 電壓匹配；變頻器的額定電壓與負(fù)載的額定電壓相符。II. 電流匹配；普通的離心泵，變頻器的額定電流與電機(jī)的額定電流相符。對于特殊的負(fù)載如深水泵等則需

13、要參考電機(jī)性能參數(shù)，以最大電流確定變頻器電流和過載能力。III. 轉(zhuǎn)矩匹配；這種情況在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載或有減速裝置時有可能發(fā)生。4) 在使用變頻器驅(qū)動高速電機(jī)時，由于高速電機(jī)的電抗小，高次諧波增加導(dǎo)致輸出電流值增大。因此用于高速電機(jī)的變頻器的選型，其容量要稍大于普通電機(jī)的選型。5) 變頻器如果要長電纜運行時， 此時要采取措施抑制長電纜對地耦合電容的影響，避免變頻器出力不足，所以在這樣情況下，變頻器容量要放大一檔或者在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。6) 對于一些特殊的應(yīng)用場合，如高溫，高海拔，此時會引起變頻器的降容，變頻器容量要放大一擋。132.3 變頻器所選型號：圖 2.114第三章水泵水泵是一種面

14、大量廣的通用型機(jī)械設(shè)備， 它廣泛地應(yīng)用于石油、 化工、電力冶金、礦山、選船、輕工、農(nóng)業(yè)、民用和國防各部門，在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位。據(jù)統(tǒng)計，我國泵產(chǎn)量達(dá) 525.6 萬臺。泵的電能消耗占全國電能消耗的 21% 以上。因此大力降低泵有能源消耗，對節(jié)約能源具用十分重大的意義。近年來，我們泵行業(yè)設(shè)計研制了許多高效節(jié)能產(chǎn)品，如 IHF、CQB、FSB、 UHB等型號的泵類產(chǎn)品，對降低泵的能源消耗起了積極作用。3.1 水泵選型的步驟選泵列出基本數(shù)據(jù)：(1). 介質(zhì)的特性：介質(zhì)名稱、比重、粘度、腐蝕性、毒性等。(2). 介質(zhì)中所含因體的顆粒直徑、含量多少。(3). 介質(zhì)溫度：（）(4). 所需要的流量一

15、般工業(yè)用泵在工藝流程中可以忽略管道系統(tǒng)中的泄漏量， 但必須考慮工藝變化時對流量的影響。 農(nóng)業(yè)用泵如果是采用明渠輸水， 還必須考慮滲漏及蒸發(fā)量 。(5). 壓力：吸水池壓力，排水池壓力，管道系統(tǒng)中的壓力降（揚程損失）。(6). 管道系統(tǒng)數(shù)據(jù)（管徑、長度、管道附件種類及數(shù)目，吸水池至壓水池的幾何標(biāo)高等）。選泵確定流量、揚程流量:(1). 如果生產(chǎn)工藝中已給出最小、正常、最大流量，應(yīng)按最大流量考慮。(2). 如果生產(chǎn)工藝中只給出正常流量，應(yīng)考慮留有一定的余量。對于 ns>100 的大流量低其不意揚程泵，流量余量取 5%，對 ns<50 的小流量高揚和泵，流量余量取 10%，50ns100

16、 的泵，流量余量也取 5%，對質(zhì)量低劣和運行條件惡劣的泵，流量余量應(yīng)取 10%。(3). 如果基本數(shù)據(jù)只給重量流量，應(yīng)換算成體積流量。153.2 水泵的型號D型系列多級離心泵 系單吸多級分段式 離心泵 ，供輸送請水及物理化學(xué)性質(zhì)類似于水的液體之用。本泵揚程為 H23 至 153.6 米，流量為 12.6-39.6m3/h 。液體的最高 溫度不得超過 80 .D 型系列多級離心泵適用范圍：適用于工業(yè)和城市給排水、高層建筑增壓供水，園林噴灌、消防增壓、遠(yuǎn)距離送水、采暖、浴室等冷暖水循環(huán)增壓及設(shè)備配套等，尤其適用于小型鍋爐給水技術(shù)參數(shù)：流量： 6.3-300m3/h ；揚程： 13-650m ；功率

17、： 2.2-400KW ；轉(zhuǎn)速： 1450-2950r/min ；口徑： 50- 200 ；溫度范圍：105；工作壓力：3.0Mpa 。單吸分段式離心泵型號意義圖 3.116第四章變壓式傳感器應(yīng)變式壓力傳感器是由彈性元件、應(yīng)變片以及相應(yīng)的測量電路組成。非粘性應(yīng)變式壓力傳感器是直接使用電阻絲 ( 應(yīng)變元件 ) 在彈性元件上，且構(gòu)成一個簡單橋路。粘貼式應(yīng)變式壓力傳感器是將電阻絲或片粘貼在壓力敏感元件上， 當(dāng)敏感元件經(jīng)受壓力作用而產(chǎn)生應(yīng)變， 使得粘貼在其上的電阻絲或片的電阻值發(fā)生相應(yīng)的變化。壓力傳感器的型號：圖 4.417第五章調(diào)節(jié)器在實際工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中， 調(diào)節(jié)器是構(gòu)成自動控制系統(tǒng)的核心儀表， 它的

18、基本功能是將來自變送器的測量信號與給定信號相比較， 并對由此產(chǎn)生的片產(chǎn)進(jìn)行比例、積分或微分處理后， 輸出調(diào)節(jié)信號控制執(zhí)行器的動作， 以實現(xiàn)對不同被測或被控參數(shù)壓力的自動調(diào)節(jié)作用。DDZ-III 型調(diào)節(jié)器電路結(jié)構(gòu)圖：圖 5.1基型調(diào)節(jié)器 PD控制規(guī)律圖：圖 5.218第六章控制閥又稱控制閥 ( 或調(diào)節(jié)閥 ) ，是一個局部阻力可變的節(jié)流元件。閥芯移動改變了閥芯與閥座間的流通面積， 即改變了閥的阻力系數(shù)， 使被控介質(zhì)流量相應(yīng)改變。調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)由上閥蓋、下閥蓋、閥體、閥座、閥芯、閥桿、填料和壓板等構(gòu)成。為適應(yīng)多種使用要求， 閥芯和閥體有不同的結(jié)構(gòu)， 使用的材料也各不相同。調(diào)節(jié)閥型號：圖 6.1調(diào)節(jié)閥又稱控制閥， 是通用的末端執(zhí)行機(jī)構(gòu) ，通過接受調(diào)節(jié)控制單元輸出的控制信號，借助動力操作去改變流體流量。 調(diào)節(jié)閥一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥門組成。如果按其所配執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用的動力，調(diào)節(jié)閥可以分為電動、氣動、液動三種，即以電為動力源的電動調(diào)節(jié)閥， 以壓縮空氣為動力源的氣動調(diào)節(jié)閥， 以液體介質(zhì) ( 如油等 ) 壓力為動力的電液動調(diào)節(jié)閥。 竺奧公司生產(chǎn)的電動調(diào)節(jié)閥閥體可任意與竺奧公司生產(chǎn)的電動執(zhí)行器匹配， 組合為電動調(diào)節(jié)閥。 同時亦可與各種電動直行程及氣動薄膜執(zhí)行器聯(lián)接匹配，并可根據(jù)各品牌執(zhí)行器定做接口。設(shè)計的控制系統(tǒng)回路：圖 6.119課程設(shè)計總結(jié)(1). 能夠根據(jù)所學(xué)知識進(jìn)行分析設(shè)