轮机自动化实验指导书

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1、轮轮 机机 自自 动动 化化自动控制实验讲义自动控制实验讲义林叶锦 陈 健编目目 录录实验一 气动差压变送器的调整和性能实验 .1实验二 电动差压变送器实验 .4实验三 气动 PID 调节器的作用规律实验.7实验四 热电阻温度变送器实验 .11实验五 压力控制器实验 .14实验六 辅锅炉燃烧程序控制系统实验 .16实验七 反馈控制系统实验 .211实验一实验一 气动差压变送器的调整和性能实验气动差压变送器的调整和性能实验一、一、实验实验内容、要求内容、要求正确接通差压变送器的气源及输入和输出信号，对差压变送器进行调零、调量程及进行 正、负迁移操作。要求学生进一步掌握单杠杆差压变送器的结构和工作

2、原理，熟练掌握调零、 调量程及进行迁移的基本操作技术，绘出变送器输出随输入而变化的曲线，分析其线性度。二、二、实验实验的目的、意的目的、意义义变送器是反馈控制系统的测量单元，随工作时间的增长，其性能会有所下降。因此，在 实际管理中要经常进行调整以保证控制系统的正确运行。通过该实验，学生能掌握变送器的 调零、调量程及进行迁移的基本操作。这对他们将来管好用好反馈控制系统使之始终处于良 好工作状态都具有十分重要的意义。三、三、实验仪实验仪器、器、设备设备本实验在气动实验台上进行，所需的其他设备和工具有： （1）QBC-41B 型气动单杠杆差压变送器一台； （2）快速连接气管若干，螺钉调节工具一个。四

3、、四、实验实验前的准前的准备备工作工作（1）按图 1 所示线路接通差压变送器气源，并调整减压阀使气源压力稳定在 0.14MPa 上 （观察气源压力表） 。 （2）变送器输出端接标准压力表，输入端的正、负压室（测量信号）由气源经定值器接 入，并分别接标准压力表，以反应正、负压室的气压信号。41476523891011121-减压阀；2-气源压力表；3-差压变送器；4-气动功率放大器；5-输出压力表； 6-正压室压力表；7-负压室压力表；8、9、10-气动接头；11、12-压力定值器图 1 差压变送器实验气路连接图2五、五、实验实验步步骤骤1调零实验 接通 0.14MPa 气源，调整定值器 11

4、和 12 使负压室压力等于正压室压力即 P 为零。观 察输出压力表读数是否是 002MPa。如果不是，可扭动调零弹簧，直到输出压力表 5 指针指 在 0.02MPa 为止，零点调好。 2调量程实验 零点调好后，调整定值器 11 使正压室压力不断增加，观察正压室压力表 6 读数是否是 0.06Mpa，如果不是，调压力表 6 指针等于 0.06MPa。松开反馈波纹管锁紧螺母，沿主杠杆上 下移动反馈波纹管。输出压力表 5 读数小于 0.1MPa 要上移波纹管，大于 0.1MPa 要下移波纹 管。直至输出压力表 5 读数指示 0.1MPa 为止。 3重新调零和调量程 移动反馈波纹管后，零点会改变，要反

5、复进行调零和调量程，直到两者都符合要求为止。 量程调好后，要把反馈波纹管的锁紧螺母锁紧。 4变送器线性度实验 变送器零点和量程调好后，调整定值器 11 和 12 使负压室压力等于正压室压力，其变送 器输出为 0.02Mpa。然后调整定值器 11 使正压室压力每增加 0.01MPa 记录一次输出压力值， 直到正压室压力增至 0.06MPa，输出压力达 0.1MPa 为止。 5负迁移实验 调整定值器 11 和 12 使正压室压力为零，负压室压力为 0.07MPa，这时输出压力表读数 接近为零。然后扭动迁移弹簧直到输出压力表读数为 0.02MPa，再调定值器 12 使负压室压力 每减 0.01MPa

6、 记录一次输出压力，直至负压室压力为 0.01MPa 为止。 6正迁移实验 调整负压室压力为零，正压室压力为 0.05MPa，扭动迁移弹簧使输出压力为 0.02MPa。然 后逐渐增大正压室压力，每增加 0.01MPa 记录一次输出压力值，直到正压室压力为 0.12MPa，输出压力为 0.1MPa 为止。六、注意事六、注意事项项（1）在进行差压变送器实验时，要先接通气源然后再接通正、负压室的信号。实验结束 时要先切除正、负压室的输入信号，然后再切除气源。 （2）在调量程时，上、下移动反馈波纹管每次移动量不要太大，动作尽量平缓，移动后 要把锁紧螺母扭紧。 （3）保持气源压力为 0.14MPa。接通

7、气源后，要打开过滤减压阀的排污阀，放掉积水和 脏物，排污后把阀关紧。七、七、结结果整理与分析果整理与分析 把实验测得的数据列在表-1 中。3八、八、实验报实验报告告（1）根据表-1 所填的数据，在一张坐标图中画出正常、负迁移和正迁移情况下输出随 输入变化的曲线。（2）根据所画的三条输出特性曲线，试比较在未迁移时 P=0.02MPa，负迁移时 P=- 0.04MPa，及正迁移时 P=0.08MPa 时的输出值，并计算出与未迁移相比较的绝对误差 。（3）若欲使 P=0.02MPa，P出=0.02MPa、P=0.08MPa；P出=0.10MPa、你应如何调整？差压变送器实验数据（单位 MPa） 表-

8、1 P00.010.020.030.040.050.06正 常P出 P-0.06-0.05-0.04-0.03-0.02-0.010负迁移P出 P0.060.070.080.090.100.110.12正迁移P出4实验二实验二 电动差压变送器实验电动差压变送器实验一、一、实验实验内容、要求内容、要求实验内容为用电动差压变送器测量气动压差信号，整定变送器的零点和量程。要求能够 进行正确的电路连接，调整变送器的零点和量程，使得当输入压差在规定的范围内全程变化 时，变送器的输出能在 420mA 范围内变化。二、二、实验实验的目的、意的目的、意义义差压变送器是反馈控制系统的测量单元，电动差压变送器越来

9、越多地应用于船舶机舱， 特别是用于测量锅炉水位。掌握电动差压变送器的调校方法对控制系统的维护管理，保持控 制系统的正常运行具有重要的实际意义。三、三、实验仪实验仪器、器、设备设备本实验在仪表实验台上进行，所需的其他设备和工具如下： （1）1151DP 型差压变送器一台，量程为 031.1186.8kPa； （2）快速连接气管、连接导线若干和螺钉调整工具。四、四、实验实验步步骤骤1气路连接 差压变送器的测量信号由实验台上的两个气压定值器提供，定值器设定的压力分别由相图-1 电动差压变送器实验气路连接5应的精密压力表和快速接头进行指示和输出。在 进行气路连接时，应先使两个压力表的调定压力 相等，即

10、压差为零，然后再通过快速连接气管将 高压端接至变送器的正压室（H） ，低压端接至负 压室（L）,如图-1 所示。 至于哪个输出用作高压端，哪个用作低压端， 可由学员自行定义。另外，本实验无需使用阶跃 开关，因此实验过程中要把两个阶跃开关保持在 气路接通的状态。 2电路连接 实验中使用的电动差压变送器，其工作电源为直流电，输出信号为 420mADC。在实际 使用中，变送器的输出往往带有负载，随着输出负载的不同，变送器的电源电压范围为 1245VDC，电源电压与负载的关系如图-2 所示。 本实验中，电源采用实验台上的数显仪表提供的 24VDC 馈电输出，因此最大可以驱动 500 的负载。但为简单起

11、见，实验中可以不需要负载电阻，直接在输出回路中串接毫安表， 用以测量输出电流的大小。 打开变送器电气壳体的端盖，可以发现上、下两排接线端子，上排标有“Signal”字样， 下排标有“Test”字样。接线时，应将电源正极接至“Signal”的“+”端， “Signal”的 “”端接至毫安表的“+”端，毫安表的“”端接到电源负极，构成封闭回路。接线图如 图-3 所示。 “Test”端子是当变送器在工业现场使用时用于输出测试的，可以接内阻小于 8 的电 流表，也可不接。本实验中，若将“Signal”的“”端接电源负极，而将毫安表接至图-2 电动差压变送器电源与负载的关系图-3 电动差压变送器实验电路

12、连接6“Test”端子，也可以得到同样的实验效果。 3零点和量程的调整方法 在变送器的转换电路中设有两个电位器分别用于调整零点 和量程，它们位于电气壳体的铭牌后面，移开铭牌即可调整。 调零电位器旁标有“” ，量程电位器旁标有“” ，如图-4 所ZR 示。当输入信号不变时，顺时针转动两个电位器，均使变送器 的输出电流增大，逆时针转动则使输出减少。设量程范围为，则零点和量程的调整方法的0 0.1MPa 步骤如下： 1）调整定值器，并观察两个压力表，使（下限值） ，0P 调整调零电位器，直到变送器输出为 4；mA 在操作中，设定压差时，也可以让负压室放大气，调节正压室压力即可。 2）使，调整量程电位

13、器，直到变送器输出为 20mA；0.1PMPa 3）重复步骤 1）和 2） ，直到测量范围与 420标准输出相对应。0 0.1MPamA 4）线性、阻尼调整 除零点和量程调整外，放大器板的焊接面还有一个线性调整电位器和阻尼调整电位器。 线性调整电位器已在出厂调到了最佳状态，一般不在现场调整。阻尼调整电位器用来抑制由 被测压力的高频变化而引起的输出快速波动。其时间常数在 0.2s（正常值）和 1.67 s 之间， 出厂时，阻尼器调整到逆时针极限的位置上，时间常数为 0.2s。最好选择最短的时间常数， 时间常数调节不影响变送器的零点和量程，可在现场进行阻尼调整。 本实验中，第 4）个步骤可以忽略。

14、图-4 零点和量程调整螺钉7实验三实验三 气动气动 PID 调节器的作用规律实验调节器的作用规律实验一、一、实验实验内容内容 接通 PID 调节器气源，接通输入和输出，输入一个阶跃的气压信号，观察调节器输出的 变化规律。要求通过实验掌握调节器的结构和工作原理，控制点的调整方法，在开环实验中 求 PB、Ti 和 Td 及改变这些参数的操作方法。二、二、实验实验的目的的目的调节器是反馈控制系统的重要组成单元。在控制系统组成后，只能通过整定调节器参数， 如 PB、Ti 和 Td，来改善系统动态过程品质。实验目的在于观察各种调节规律的开环阶跃响 应特性，加深对 PB、Ti 和 Td 物理意义的理解，以及改变这些参数对调节器输出特性的影响。三、三、实验仪实验仪器、器、设备设备本实验在气动实验台上进行，所需的其他设备和工具有：81QTM-23J 型 PID 调节器一台； 2快速连接塑料管若干。四、四、实验实验前的准前的准备备工作工作 1熟悉气动仪表实验台和 QTM-23J 型 PID