过程设备与控制多功能综合实验台制造技术

本实用新型专利技术是一种教学实验装置，具体为一种过程设备与控制多功能综合实验台。本实验台的离心泵（１）出水口分别与换热器（５）的管程入口和壳程入口相连。换热器（５）的管程进、出口与加热炉（１３）相连，使热流体走管程。换热器（５）的壳程出口与水池（１４）相连，实现了冷流体走壳程。在离心泵（１）的进出水口都设置有压力传感器（２），在离心泵（１）的出水口还设置有流量传感器（３），在换热器（５）的壳程进、出口、管程进、出口都设置有温度传感器和压力传感器。控制台（１５）是一个双联机柜，里面有工控机和显示器等，工控机可根据给定的控制方式来控制某个参数。本实用新型专利技术不仅可满足本科生作多种实验，而且操作维修比较方便。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术是一种教学实验装置，具体为一种过程设备与控制多功能综 合实验台。技术背景化工设备与机械专业是工科高校的一个传统专业，从1999年起，全国"化 工设备与机械"专业改为"过程装备与控制工程"专业，专业实验是本专业 一项十分重要的教学内容。原"化工设备与机械"专业的专业实验主要是设 备和机器的性能测试实验，这些实验内容过于单一，已不能满足"过程装备 与控制工程"专业的实验要求。目前，本专业在进行不同实验时要在不同的 实验装置上完成，这种分散的实验装置不仅功能单一，而且所占用的实验室 面积大、设备投资高，每种设备的利用率低。
技术实现思路
为了克服上述缺陷，本专利技术提供了一种过程设备与控制多功能综合实验 台。该实验台将设备实验、过程实验和控制实验有机地结合为一体。本实验 设备可以完成离心泵性能测定实验、换热器壳体应力测定实验、换热器换热 性能实验等多种控制实验。具有实验功能多、综合性能强、实验方案多、学 生参与性强及可换组件多、与科研的互动性强等特点。为了达到上述目的，本技术采取了如下技术方案。主要包括有离心 泵l、换热器5、加热炉13、水池14和控制台15;其中，离心泵l的进水口 通过阀门F12与水池14相连通；离心泵1的出水口通过第四阀门F4与换热 器5的管程入口相连，离心泵1的出水口还通过第七阀门F7与换热器5的壳 程入口相连；换热器5的壳程出口通过第八阀门F8、第十一阀门Fll和第六 阀门F6与水池14相连，换热器5的壳程出口还通过第十阀门F10、热水泵9 与加热炉13相连；换热器5的管程出口通过第五阀门F5、第十一阀门Fll、 第六阀门F6和水池14相连，换热器5的管程出口还通过第一阀门Fl与加热 炉13相连；换热器5的管程进口还通过第二阀门F2与加热炉13相连通，换 热器5的壳程进口通过第九阀门F9与加热炉13相连。在离心泵1的进出水口都设置有压力传感器2，在离心泵1的出水口还设 置有流量传感器3。在换热器5的管程进口、壳程进口设置有第一压力、温度 温度传感器4,换热器5的管程出口、壳程出口都设置有第二压力、温度传感 器6。在热水泵9的出水口设置有流量传感器8。其中，以上所述的各传感器 均通过数据线与控制台15相连，将各参数传输至控制台15显示。所述的离心泵1为具有变频调速功能的离心泵。控制台是一个双联机柜，里边配备有工控机、显示器、稳压电源、电气 控制系统、交流变频调速器、信号调理模块、A/D和D/A转换卡、智能工业 调节器、转速数字显示表。压力传感器、流量传感器、液位传感器通过数据 线与控制台相连，传感器把得到的信号传给工控机，不仅可以通过仪表实施 显示，而且可以根据给定的控制方式达到控制某个参数的目的。本技术可进行以下八种实验1)离心泵性能测定实验；2)换热器 壳体应力(包括热应力和压力引起的应力)测定实验；3)换热器换热性能实验； 4)流体传热系数测定实验；5)换热器管程和壳程压力降测定实验；6)离心 泵恒压力控制实验；7)离心泵恒流量控制实验；8)换热器出口温度串级控 制实验在完成各种实验中，阀门的切换如下-1) 在进行离心泵性能测定实验时，打开阀门F4、 F5、 F6、 Fll、 F12，其 它阀门全部关闭。2) 换热器壳体应力测定实验，包括只有冷流体走壳程的实验和热流体走 管程、冷流体走壳程的实验。在进行只有冷流体走壳程的实验时，打开阀门 F6、 F7、 F8、 Fll、 F12,其它阀门全部关闭。在进行热流体走管程、冷流体走壳程的实验时，打开阀门Fl、 F2、 F3、 F6、 F7、 F8、 Fll、 F12，其它阀门全部关闭。 3) 在进行换热器换热性能实验时，打开阀门F1、 F2、 F6、 F7、 F8、 Fll、 F12,其它阀门全部关闭。4) 在进行流体传热系数测定实验时，打开阀门Fl、 F2、 F6、 F7、 F8、 Fll、 F12，其它阀门全部关闭。5) 换热器管程和壳程压力降测定实验，在进行换热器管程压力降测定实 验时，打开阀门F12、 F4、 F5、 F6、 Fll，其它阀门全部关闭。在进行换热器 壳程压力降测定实验时，打开阀门F12、 F7、 F8、 F6、 Fll，其他阀门全部关 闭。6) 在进行离心泵恒压力控制实验时，打开阀门F4、 F5、 F6、 Fll、 F12， 其它阀门全部关闭。为了保证离心泵的出口压力恒定，离心泵出口的压力传 感器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， 工业调节器降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。7) 离心泵恒流量控制实验时，打开阀门F4、 F5、 F6、 Fll、 F12，其它阀 门全部关闭。为了保证离心泵的出口流量恒定，离心泵出口流量传感器经流 向信号转换成脉冲信号，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。流量调节器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。8) 在进行换热器出口恒温度控制实验时，打开阀门Fl、 F2、 F6、 F7、 F8、 Fll、 F12，其它阀门全部关闭。为了保证换热器管程出口温度恒定，安装在 管程出口的温度传感器将出口转换成电信号后输出至温度调节器，温度调节 器将温度信号与温度给定信号比较后，根据其差值的大小按PI调节规律向流 量调节器输出流量给定值，同时安装在壳程进口的流量传感器将进入换热器 壳程的冷水流量信号输出至流量调节器，流量调节器将来自温度调节器的流 量给定值和来自流量传感器的冷水流量值比较后，根据其偏差按比例调节规律驱动电动调节阀改变电动调节阀7的开度，进而控制进入换热器壳程的冷 水流量，达到恒定换热器管程出口温度的目的。本技术不仅可满足本科生作多种实验，而且实验台上的泵、换热器、 阀门、检测元件等可以自由拆换，操作维修比较方便。附图说明图l本技术的的结构图图2为控制台操作面板功能图图中1、离心泵；2、压力传感器；3、流量传感器；4、第一压力、温 度传感器；5、换热器；6、第二压力、温度传感器；7、电动调节阀；8、流 量传感器；9、热水泵；10、高位水槽；12、循环泵；13、加热炉；14、水 池；15、控制台；具体实施方式下面结合图l、图2详细说明本实施例。本实施例中离心泵1的进水口通过阀门F12与水池14相连通，离心泵1 的出水口通过第四阀门F4与换热器5的管程入口相连，离心泵1的出水口还 通过第七阀门F7与换热器5的壳程入口相连。换热器5的壳程出口通过第八 阀门F8、第六阀门F6、第十一阀门Fll与水池14相连，换热器5的壳程出 口还通过第十阀门FIO、流量传感器8、热水泵9与加热炉13相连，本实施例 中还设置有髙位槽10，当加热炉内的温度过高时，加热炉内的水会溢出至高 位槽10内，起到降低加热炉内压力的作用。换热器5的管程出口通过流量温 度传感器6、第五阀门F5、第十一阀门Fll、第六阀门F6和水池14相连，换 热器5的管程出口还通过流量温度传感器6、第一阀门Fl与加热炉13相连； 换热器5的管程进口通过第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
过程设备与控制多功能综合实验台，其特征在于：主要包括有通过管道相互连通的离心泵（１）、换热器（５）、加热炉（１３）、水池（１４）和控制台（１５）；其中，离心泵（１）的进水口通过阀门（Ｆ１２）与水池（１４）相连通；离心泵（１）的出水口通过第四阀门（Ｆ４）与换热器（５）的管程入口相连，离心泵（１）的出水口还通过第七阀门（Ｆ７）与换热器（５）的壳程入口相连；换热器（５）的壳程出口依次通过第八阀门（Ｆ８）、第十一阀门（Ｆ１１）和第六阀门（Ｆ６）与水池（１４）相连，换热器（５）的壳程出口还通过第十阀门（Ｆ１０）、热水泵（９）与加热炉（１３）相连；换热器（５）的管程出口依次通过第五阀门（Ｆ５）、第十一阀门（Ｆ１１）、第六阀门（Ｆ６）和水池（１４）相连，换热器（５）的管程出口还通过第一阀门（Ｆ１）与加热炉（１３）相连；换热器（５）的管程进口还通过第二阀门（Ｆ２）与加热炉（１３）相连通，换热器（５）的壳程进口通过第九阀门（Ｆ９）与加热炉（１３）相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：钱才富，戴凌汉，金广林，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]