高級過程控制傳熱自動化實訓裝置

YUY18-CR1型高級過程控制傳熱自動化實訓裝置

過程裝備與控制工程是高等院校的一個工科專業(yè)，換熱實驗是本專業(yè)一項十分重要的教學與科研內(nèi)容。原專業(yè)的實驗設備和實驗內(nèi)容大多于二三十年前確定的，還停留在部件展示、實物剖析和換熱結(jié)果驗證等方面，既不能真實地展示設備屬性，又無法將控制系統(tǒng)融入教學與研究；另一方面，涉及到化工原理的許多相關實驗需要在不同的裝置上實現(xiàn)，導致實驗室面積大、設備投資大、設備閑置率高等問題。這樣的狀況已遠遠不能滿足“過程裝備與控制工程”專業(yè)的發(fā)展與進步。對于科研單位而言，許多物質(zhì)的物理與化學參數(shù)均來自于書籍或者經(jīng)驗，缺乏嚴謹性，他們也迫切需要一種裝置能夠及時而準確地測試相關物質(zhì)的理化數(shù)據(jù)。

過程控制實驗室今后的工作方向是進一步加強管理體制建設，提高實驗室的管理水平和運行效率；以現(xiàn)有實驗室硬件為基礎，與多的企事業(yè)單位、科研機構(gòu)、大專院校聯(lián)合，共同開展技術(shù)咨詢、技術(shù)培訓，進行學術(shù)交流與合作；進一步加強科學研究工作，以過程控制理論為指導，結(jié)合良好的工業(yè)控制技術(shù)DCS、PLC等，不斷通過在過程控制實驗室的訓練，培養(yǎng)學生對實際工業(yè)過程自動化系統(tǒng)的設計能力、調(diào)試能力和分析能力，為今后的學習或工作打下堅實的基礎。

一、過程控制傳熱自動化實訓裝置概述

"高級過程控制傳熱自動化實訓裝置"包括實驗臺、裝配臺和控制臺。其中實驗臺的上層臺面上除留有冷流體進口、冷流體出口、熱流體進口、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(diào)換使用。實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(tǒng)、熱流體管路系統(tǒng)、翅片散熱器、電加熱器。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)至少包含6個溫度傳感器、4個壓力傳感器、2個液位傳感器、2個流量傳感器；其中冷流體進口、冷流體出口、熱流體進口、熱流體出口分別設置1個壓力傳感器和1個溫度傳感器，冷流體儲罐和熱流體儲罐分別設置1個液位傳感器和1個溫度傳感器，冷流體管路系統(tǒng)和熱流體管路系統(tǒng)各設置1個流量傳感器，且為可拆式結(jié)構(gòu)。上述所用傳感器所用信號線為工業(yè)級屏蔽線。冷流體泵和熱流體泵為多級離心泵，采用變頻器控制系統(tǒng)流量。翅片散熱器通過變頻器調(diào)節(jié)風扇的轉(zhuǎn)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(nèi)，通過調(diào)壓可控硅改變電壓，從而調(diào)節(jié)加熱功率。冷流體管路系統(tǒng)和熱流體管路系統(tǒng)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個流體接口，分別為冷流體進口、冷流體出口、熱流體進口、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(zhuǎn)移到實驗臺安裝，下層臺面用于放置拆卸后的換熱器零件和安裝配件。控制臺為雙琴工作臺，面板一邊安裝顯示器，另一邊安裝觸摸屏、電源開關、控制按鈕，內(nèi)置工控機、控制模塊、交流變頻調(diào)速器、調(diào)壓可控硅。其中控制按鈕包括冷流體泵啟停開關、熱流體泵啟停開關、翅片散熱器風扇啟停開關、電加熱器啟停開關

1、過程控制傳熱自動化實訓裝置功能：

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

b)各零部件結(jié)構(gòu)與工業(yè)生產(chǎn)實物一致

c)能完成7組實訓教學

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(jié)構(gòu)

f)裝置采取防漏電保護措施

g)冷熱流體進出口溫差均可同時設定大于10℃，溫度測量精度0.1℃，實驗數(shù)據(jù)誤差在5%以內(nèi)

h)熱流體進口溫度和流量均可連續(xù)調(diào)節(jié)

i)冷流體出口溫度和流量均可連續(xù)調(diào)節(jié)

j)裝置可實時計算換熱器傳熱系數(shù)K值

k)電源：380V，三相五線制，功率不大于10Kw

2、過程控制傳熱自動化實訓裝置過程裝備

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)實驗臺：1600X700X900，臺面3mm，材質(zhì)304，含萬向輪（1臺）

e)組裝臺：1000X700X900，臺面3mm，材質(zhì)304，含萬向輪（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(tǒng)：DN25，工業(yè)管+波紋管，快拆連接（1套）

l)熱水管路系統(tǒng)：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、過程控制傳熱自動化實訓裝置控制工程

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（1條）

g)UYUY轉(zhuǎn)RS485模塊（2件）

h)選擇開關（5件）

i)指示燈（12件）

j)急停開關（1件）

k)4P漏保空開（1件）

l)2P漏保空開（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(diào)壓可控硅380V，100A（1件）

s)接線端子（30件）

t)液位開關（4件）

u)PLC編程實驗盒（1件）

4、過程控制傳熱自動化實訓裝置電子文檔

a)科研裝置終身服務卡

b)裝置使用說明書

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值實時計算軟件

g)7個實驗報告電子文檔

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（100米）

二、過程控制傳熱自動化實訓裝置特點

a)環(huán)保：冷熱流體均取用自來水，容易獲取，無污染

b)節(jié)能：冷熱流體采用閉環(huán)設計（冷熱流體循環(huán)使用，無需補水）

c)綜合：本裝置可以開設7個常規(guī)實訓和一個科研拓展實訓

d)一致性：換熱器結(jié)構(gòu)與工業(yè)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)

f)管路可拆：管路系統(tǒng)采用衛(wèi)生級卡箍快拆結(jié)構(gòu)

g)控制電路可拆：控制系統(tǒng)電路可以快速拆裝

h)視頻：每個實驗錄制操作視頻

i)防觸電：采用漏電保護器，防觸電

j)防刮傷：外觀打磨棱角和去毛刺

k)壽命長：換熱器及管路材質(zhì)為304不銹鋼

l)超長服務：3年質(zhì)保，終身服務

m)知識產(chǎn)權(quán)利已授權(quán)

n)實驗數(shù)據(jù)穩(wěn)定：冷流體和熱流體的進出口溫差可達到10℃，溫度測量精度在0.1℃以內(nèi)，實驗、科研數(shù)據(jù)誤差可控制在5%以內(nèi)（換熱器的換熱面積設計裕量為15~25%）

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

p)適用范圍廣：課程設計、見習實習、畢業(yè)設計

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

r)可定制：裝置可按老師教學經(jīng)驗創(chuàng)新定制

三、實驗內(nèi)容

▲實訓一、換熱器拆裝實訓

▲實訓二、傳熱工藝計算

▲實訓三、過程設備設計（壓力容器設計）

▲實訓四、控制工程認知

▲實訓五、PLC編程

▲實訓六、觸摸屏組態(tài)

▲實訓七、傳熱實驗