[发明专利]一种热工流体过程变量自动控制教学实验装置

权利要求书

1.一种热工流体过程变量自动控制教学实验装置，其特征在于:包括储水槽(100)，通过管道与储水槽(100)相连的主水泵(701)，主水泵(701)下游管道与第一三通(801)相连，第一三通(801)的水平分支通过管道与第四截止阀(604)相连，第四截止阀(604)通过管道与储水槽(100)相连，第一三通(801)水平分支与第四截止阀(604)构成一个旁通支路，该旁通支路协助调节回路的流量；第一三通(801)的垂直分支通过管道连接第二三通(802)，第二三通(802)的左支通过管道与流量调节阀(12)相连，流量调节阀(12)控制循环流量，流量调节阀(12)下游通过管道与第一电磁流量计(501)相连，第一电磁流量计(501)测量回路中的流量，第一电磁流量计(501)通过管道与第三三通(803)相连，第三三通(803)的水平分支通过管道及第一电磁阀(401)与下水箱(101)相连，下水箱(101)中布置有第一液位变送器(201)，第一液位变送器(201)用于测量下水箱(101)中的液位，下水箱(101)中布置加热器(10)，加热器(10)用于给流体加热；第三三通(803)的垂直分支通过管道与第四三通(804)相连，第四三通(804)的水平分支通过管道及第三电磁阀(403)与中水箱(102)相连，中水箱(102)中布置有第二液位变送器(202)，第二液位变送器(202)测量中水箱(102)液位；第四三通(804)的垂直分支通过管道及第五电磁阀(405)与上水箱(103)相连，上水箱(103)中布置有第三液位变送器(203)，第三液位变送器(203)测量上水箱(103)液位；上水箱(103)的底部通过管道及第三截止阀(603)与中水箱(102)的顶部相连，中水箱(102)的底部通过管道及第二截止阀(602)与下水箱(101)顶部相连，下水箱(101)底部引出一条管线与储水槽(100)相连，该管线上依次安装有第一热电阻(301)和第一截止阀(601)，第一热电阻(301)测量下水箱(101)出口处流体温度；以上构成该教学实验装置的主回路；

包括储水槽(100)及通过管道与储水槽(100)相连的变频水泵(702)，变频水泵(702)下游管道与第五三通(805)相连，第五三通(805)的水平分支通过管道与第五截止阀(605)相连，第五截止阀(605)通过管道与储水槽(100)相连，第五三通(805)水平分支与第五截止阀(605)构成一个旁通支路，该旁通支路协助调节回路的流量；第五三通(805)的垂直分支与第六三通(806)相连，第六三通(806)的水平分支通过第六截止阀(606)与主回路的第二三通(802)的右支相连，第六三通(806)的垂直分支与第七三通(807)相连，第七三通(807)的水平分支通过第七截止阀(607)与第八三通(808)的水平分支相连，第七三通(807)的垂直分支上依次布置第八截止阀(608)与散热器(9)，并与第八三通(808)的垂直分支相连，该支路用来对回路中的流体散热；第八三通(808)的下游与第二电磁流量计(502)相连，第二电磁流量计(502)测量回路中的流量，第二电磁流量计(502)通过管道与第九三通(809)相连，第九三通(809)的水平分支通过管道及第二电磁阀(402)与下水箱(101)相连；第九三通(809)的垂直分支通过管道与第十三通(810)相连，第十三通(810)的水平分支通过管道及第四电磁阀(404)与中水箱(102)相连，第十三通(810)的垂直分支通过管道及第六电磁阀(406)与上水箱(103)相连；第十三通(810)下游管道上布置有第二热电阻(302)，第二热电阻(302)用于测量流体的温度；上水箱(103)的底部通过管道及第三截止阀(603)与中水箱(102)的顶部相连，中水箱(102)的底部通过管道及第二截止阀(602)与下水箱(101)顶部相连，下水箱底部引出一条管线与储水槽(100)相连，该管线上依次安装有第一热电阻(301)和第一截止阀(601)；以上构成该教学实验装置的副回路；

包括由连接于主回路与副回路之间的压差传感器(11)和第六截止阀(606)组成的压差测量模块，该模块主要测量主回路与副回路之间的压差；

所述流量调节阀(12)由电动执行机构(18)控制，电动执行机构(18)根据所接收到的电流信号改变流量调节阀(12)的开度，以此调节和控制主回路中的流量；所述变频水泵(702)由变频器(16)控制，变频器(16)通过改变施加在变频水泵(702)上的频率来控制副回路中的流量；所述加热器(10)的加热功率由可控硅调功器(17)控制，以此实现下水箱(101)的温度控制；以上组成了系统的执行机构模块；

该教学实验装置采用两种控制方式，第一种由PLC可编程控制器(14)和计算机(13)组成，基于计算机(13)上的编程软件，实现PLC可编程控制器(14)对该教学实验装置的精确控制；第二种由智能控制仪表(15)组成，智能控制仪表(15)接受测量信号4～20mA，在与该教学实验装置相连接的输入电路中与给定值进行比较，得出偏差信号，最后由与该教学实验装置相连接的输出电路转换为控制信号4～20mA使执行机构模块进行相应的动作。