高級過(guò)程控制傳熱自動(dòng)化實(shí)訓裝置

YUY18-CR1型高級過(guò)程控制傳熱自動(dòng)化實(shí)訓裝置

過(guò)程裝備與控制工程是高等院校的一個(gè)工科專(zhuān)業(yè)，換熱實(shí)驗是本專(zhuān)業(yè)一項十分重要的教學(xué)與科研內容。原專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗設備和實(shí)驗內容大多于二三十年前確定的，還停留在部件展示、實(shí)物剖析和換熱結果驗證等方面，既不能真實(shí)地展示設備屬性，又無(wú)法將控制系統融入教學(xué)與研究；另一方面，涉及到化工原理的許多相關(guān)實(shí)驗需要在不同的裝置上實(shí)現，導致實(shí)驗室面積大、設備投資大、設備閑置率高等問(wèn)題。這樣的狀況已遠遠不能滿(mǎn)足“過(guò)程裝備與控制工程”專(zhuān)業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步。對于科研單位而言，許多物質(zhì)的物理與化學(xué)參數均來(lái)自于書(shū)籍或者經(jīng)驗，缺乏嚴謹性，他們也迫切需要一種裝置能夠及時(shí)而準確地測試相關(guān)物質(zhì)的理化數據。

過(guò)程控制實(shí)驗室今后的工作方向是進(jìn)一步加強管理體制建設，提高實(shí)驗室的管理水平和運行效率；以現有實(shí)驗室硬件為基礎，與多的企事業(yè)單位、科研機構、大專(zhuān)院校聯(lián)合，共同開(kāi)展技術(shù)咨詢(xún)、技術(shù)培訓，進(jìn)行學(xué)術(shù)交流與合作；進(jìn)一步加強科學(xué)研究工作，以過(guò)程控制理論為指導，結合先進(jìn)的工業(yè)控制技術(shù)DCS、PLC等，不斷通過(guò)在過(guò)程控制實(shí)驗室的訓練，培養學(xué)生對實(shí)際工業(yè)過(guò)程自動(dòng)化系統的設計能力、調試能力和分析能力，為今后的學(xué)習或工作打下堅實(shí)的基礎。

一、過(guò)程控制傳熱自動(dòng)化實(shí)訓裝置概述

"高級過(guò)程控制傳熱自動(dòng)化實(shí)訓裝置"包括實(shí)驗臺、裝配臺和控制臺。其中實(shí)驗臺的上層臺面上除留有冷流體進(jìn)口、冷流體出口、熱流體進(jìn)口、熱流體出口外，還安裝有管板式、U型管式、浮頭式、填料函式四種管殼式換熱器中的一種，其它幾種換熱器放置在裝配臺上，待調換使用。實(shí)驗臺的下層臺面上安裝有方形的冷流體儲罐、方形的熱流體儲罐、冷流體泵、熱流體泵、冷流體管路系統、熱流體管路系統、翅片散熱器、電加熱器。數據采集系統至少包含6個(gè)溫度傳感器、4個(gè)壓力傳感器、2個(gè)液位傳感器、2個(gè)流量傳感器；其中冷流體進(jìn)口、冷流體出口、熱流體進(jìn)口、熱流體出口分別設置1個(gè)壓力傳感器和1個(gè)溫度傳感器，冷流體儲罐和熱流體儲罐分別設置1個(gè)液位傳感器和1個(gè)溫度傳感器，冷流體管路系統和熱流體管路系統各設置1個(gè)流量傳感器，且為可拆式結構。上述所用傳感器所用信號線(xiàn)為工業(yè)級屏蔽線(xiàn)。冷流體泵和熱流體泵為多級離心泵，采用變頻器控制系統流量。翅片散熱器通過(guò)變頻器調節風(fēng)扇的轉速控制散熱量。電加熱器采用電加熱棒加熱，安裝于熱流體儲罐內，通過(guò)調壓可控硅改變電壓，從而調節加熱功率。冷流體管路系統和熱流體管路系統均采用金屬軟管和卡箍連接，并安裝有前述的流量傳感器和控制閥。上層臺面以上僅有4種換熱器中已組裝完畢的一種、連接用金屬軟管和4個(gè)流體接口，分別為冷流體進(jìn)口、冷流體出口、熱流體進(jìn)口、熱流體出口。裝配臺上層臺面用于組裝換熱器，組裝完畢后轉移到實(shí)驗臺安裝，下層臺面用于放置拆卸后的換熱器零件和安裝配件?？刂婆_為雙琴工作臺，面板一邊安裝顯示器，另一邊安裝觸摸屏、電源開(kāi)關(guān)、控制按鈕，內置工控機、控制模塊、交流變頻調速器、調壓可控硅。其中控制按鈕包括冷流體泵啟停開(kāi)關(guān)、熱流體泵啟停開(kāi)關(guān)、翅片散熱器風(fēng)扇啟停開(kāi)關(guān)、電加熱器啟停開(kāi)關(guān)

1、過(guò)程控制傳熱自動(dòng)化實(shí)訓裝置功能：

a)水循環(huán)系統和熱水循環(huán)系統均采用閉環(huán)設計

b)各零部件結構與工業(yè)生產(chǎn)實(shí)物一致

c)能完成7組實(shí)訓教學(xué)

d)具備完整的換熱器傳熱研究平臺

e)3種換熱器均為可快速拆裝結構

f)裝置采取防漏電保護措施

g)冷熱流體進(jìn)出口溫差均可同時(shí)設定大于10℃，溫度測量精度0.1℃，實(shí)驗數據誤差在5%以?xún)?/span>

h)熱流體進(jìn)口溫度和流量均可連續調節

i)冷流體出口溫度和流量均可連續調節

j)裝置可實(shí)時(shí)計算換熱器傳熱系數K值

k)電源：380V，三相五線(xiàn)制，功率不大于10Kw

2、過(guò)程控制傳熱自動(dòng)化實(shí)訓裝置過(guò)程裝備

a)固定管板式換熱器：DN150，L=700，材質(zhì)304，管束可拆裝（1臺）

b)U形管式換熱器：DN150，L=700，材質(zhì)304，管束可拆裝（1臺）

c)浮頭式換熱器：DN150，L=700，材質(zhì)304，管束可拆裝（1臺）

d)實(shí)驗臺：1600X700X900，臺面3mm，材質(zhì)304，含萬(wàn)向輪（1臺）

e)組裝臺：1000X700X900，臺面3mm，材質(zhì)304，含萬(wàn)向輪（1臺）

f)冷水箱：300*400*600，厚度2mm，材質(zhì)304（1臺）

g)熱水箱：300*400*600，厚度不少于2mm，材質(zhì)304（1臺）

h)翅片散熱器：冷卻能力10Kw，風(fēng)扇380V/1.5Kw（1臺）

i)冷水泵：380V/0.75Kw，流量4m3/h，揚程20米（1臺）

j)熱水泵：380V/0.75Kw，流量4m3/h，揚程20米（1臺）

k)冷水管路系統：DN25，工業(yè)管+波紋管，快拆連接（1套）

l)熱水管路系統：DN25，工業(yè)管+波紋管，快拆連接（1套）

m)不銹鋼加熱棒：6Kw（2件）

n)雙頭快接波紋管：DN25（1套）

3、過(guò)程控制傳熱自動(dòng)化實(shí)訓裝置控制工程

a)雙琴控制臺（1臺）

b)PLC主機+模塊（1組）

c)10.1寸觸摸屏（1件）

d)PC主機（1臺）

e)21寸液晶顯示器（1臺）

f)PLC編程線(xiàn)（1條）

g)UYUY轉RS485模塊（2件）

h)選擇開(kāi)關(guān)（5件）

i)指示燈（12件）

j)急停開(kāi)關(guān)（1件）

k)4P漏?？臻_(kāi)（1件）

l)2P漏?？臻_(kāi)（1件）

m)接觸器（4件）

n)溫度傳感器PT100，0～150℃，4～20mA輸出（5件）

o)壓力傳感器，0～0.6MPa，4～20mA輸出（6件）

p)流量傳感器：0～10m3/h，脈沖輸出（2件）

q)變頻器0.75Kw（1件）

r)調壓可控硅380V，100A（1件）

s)接線(xiàn)端子（30件）

t)液位開(kāi)關(guān)（4件）

u)PLC編程實(shí)驗盒（1件）

4、過(guò)程控制傳熱自動(dòng)化實(shí)訓裝置電子文檔

a)科研裝置終身服務(wù)卡

b)裝置使用說(shuō)明書(shū)

c)裝置操作視頻

d)PLC編程軟件

e)觸摸屏組態(tài)軟件

f)換熱器科研平臺K值實(shí)時(shí)計算軟件

g)7個(gè)實(shí)驗報告電子文檔

5、其它附件

a)活扳手8寸（4把）

b)十字螺絲刀2.5mm（2把）

c)十字螺絲刀6mm（2把）

d)一字螺絲刀2.5mm（2把）

e)一字螺絲刀6mm（2把）

f)萬(wàn)用表（1件）

g)試電筆（1件）

h)固定管板用O型圈（1000件）

i)快接卡箍Φ50.5(20件)

j)快接硅膠墊片Φ50.5（50件）

k)傳感器用硅膠墊片Φ19（備10件）

l)三臺換熱器用橡膠墊（各備5套）

m)304不銹鋼螺栓M20X100（備20件）

n)304不銹鋼螺栓M20X160（備20件）

o)304不銹鋼螺母M20（備40件）

p)304不銹鋼螺栓M8X60（備10件）

q)1平方電子線(xiàn)（100米）

二、過(guò)程控制傳熱自動(dòng)化實(shí)訓裝置特點(diǎn)

a)環(huán)保：冷熱流體均取用自來(lái)水，容易獲取，無(wú)污染

b)節能：冷熱流體采用閉環(huán)設計（冷熱流體循環(huán)使用，無(wú)需補水）

c)綜合：本裝置可以開(kāi)設7個(gè)常規實(shí)訓和一個(gè)科研拓展實(shí)訓

d)一致性：換熱器結構與工業(yè)化產(chǎn)品結構相同

e)換熱器可拆：換熱器可拆裝，重量輕，固定管板換熱器也是可拆結構

f)管路可拆：管路系統采用衛生級卡箍快拆結構

g)控制電路可拆：控制系統電路可以快速拆裝

h)視頻：每個(gè)實(shí)驗錄制操作視頻

i)防觸電：采用漏電保護器，防觸電

j)防刮傷：外觀(guān)打磨棱角和去毛刺

k)壽命長(cháng)：換熱器及管路材質(zhì)為304不銹鋼

l)超長(cháng)服務(wù)：3年質(zhì)保，終身服務(wù)

m)知識產(chǎn)權利已授權

n)實(shí)驗數據穩定：冷流體和熱流體的進(jìn)出口溫差可達到10℃，溫度測量精度在0.1℃以?xún)?，?shí)驗、科研數據誤差可控制在5%以?xún)龋〒Q熱器的換熱面積設計裕量為15~25%）

o)溫度調節范圍大：冷熱流體進(jìn)出口溫度和流量可以隨意組合，調節連續；加熱功率可調節，采用模擬信號控制可控硅的輸出電壓；冷卻器風(fēng)扇采用變頻器調節

p)適用范圍廣：課程設計、見(jiàn)習實(shí)習、畢業(yè)設計

q)實(shí)時(shí)計算K值：裝置可以完美展示雷諾數對換熱系數K值的影響（即層流和湍流對K值的影響）；方便科研人員隨時(shí)更換各種換熱器做試驗

r)可定制：裝置可按老師教學(xué)經(jīng)驗創(chuàng )新定制

三、實(shí)驗內容

▲實(shí)訓一、換熱器拆裝實(shí)訓

▲實(shí)訓二、傳熱工藝計算

▲實(shí)訓三、過(guò)程設備設計（壓力容器設計）

▲實(shí)訓四、控制工程認知

▲實(shí)訓五、PLC編程

▲實(shí)訓六、觸摸屏組態(tài)

▲實(shí)訓七、傳熱實(shí)驗