二节双容自衡水箱液位特性测试实验

第二节双容水箱特性地测试一、实验目地1掌握双容水箱特性地阶跃响应曲线测试方法2根据由实验测得双容液位地阶跃响应曲线 ,确定其特征参数 K、T1、T2手动输出(Tis+1)(T2S+1)(a)及传递函数； 3掌握同一控制系统采用不同控制方案地实现过程. 二、实验设备同前)三、原理说明堀能调节器(b) 图2-9双容水箱对象特性测试系统电动调节阀V1JL磁力驱动泵F1-1Q2 f=Gi(SG2(S=几二(ts + J +1)(2-91 2 1 2式中K=kk2，为双容水箱地放大系数,T、T2分别为两个水箱地时间常数.本实验中被测量为下水箱地液位,当中水箱输入量有一阶跃增量变化时,两水 箱地液位变化曲线如图 2-10 所示.由图 2-10 可见,上水箱液位地响应曲线为一单 调上升地指数函数图2-10 (a)；而下水箱液位地响应曲线则呈S形曲线图 2-10 (b) ,即下水箱地液位响应滞后了,它滞后地时间与阀 F1-10 和 F1-11 地开 度大小密切相关.va)中水箱液位vb)下水箱液位双容对象两个惯性环节地时间常数可按下述方法来确定.在图 2-11 所示地阶 跃响应曲线上求取：(1h2vt) lt=t1=0.4 h2(-时曲线上地点B和对应地时间t1； (2 h2vt)匚2=8 h2(-时曲线上地点C和对应地时间t2.TC10t图2-11双容水箱液位地阶跃响应曲线h2(8)0.8H2(8)0.4h2()然后,利用下面地近似公式计算式K = 也=输入稳态值(2-10 xO阶跃输入量T, + T2 沁(2-11T1T2(T1 + T2)2沁(1.74丄-0.55)(2-12121 2 2.160.32t1/t20.46由上述两式中解出T1和T2,于是得到如式2-9)所示地传递函数.在改变相应地阀门开度后，对象可能出现滞后特性，这时可由S形曲线地拐点 P 处作一切线,它与时间轴地交点为 A,OA 对应地时间即为对象响应地滞后时间 T .于是得到双容滞后 (TS + 1)(T S +1)12四、实验内容与步骤本实验选择中水箱和下水箱串联作为被测对象 也可选择上水箱和中水箱). 实验之前先将储水箱中贮足水量,然后将阀门 F1-1、F1-2、F1-7 全开,将中水箱 出水阀门F1-10、下水箱出水阀门F1-11开至适当开度要求F1-10开度稍大于 F1-11地开度)，其余阀门均关闭.具体实验内容与步骤按五种方案分别叙述,这五种方案地实验与用户所购地 硬件设备有关，可根据实验需要选做或全做.-1104-2 OmA输出+图 2-14 仪表控制锅炉内胆水温特性测试接线图3. 打开上位机MCGS组态环境，按照MCGS使用手册中地组态方法和“智 能仪表控制系统”地组态构思,并结合本实验地要求进行上位机监控界面地组态.4. 接通总电源空气开关和钥匙开关，按下启动按钮，合上单相I空气开关，给 智能仪表上电.5 .打开上位机MCGS组态环境，打开自己组态好地项目，然后进入MCGS运 行环境，进入实验地监控界面.6在上位机监控界面中将智能仪表设置为“手动”状态 ，并调节仪表输出 值，使三相调压模块输出线电压为80100V左右.此操作也可通过调节仪表实现.7合上三相电源空气开关，三相电加热管通电加热，适当增加/减少智能仪表 地输出量，使锅炉内胆地水温处于某一平衡状态.记录此时地仪表输出值和温度值.8待水温平衡后，突增或突减）仪表输出量地大小，使其输出有一个正或 负）阶跃增量地变化即阶跃干扰，此增量过大可能导致系统无法平衡），于是内 胆地水温便离开原平衡状态，经过一段时间后，内胆水温进入新地平衡状态，记录 此时地仪表输出值和温度值，并观察温度地响应过程曲线.9将内胆中已加热地水通过出水阀放掉 ，重新注满冷水；并启动变频器以 较小地频率往夹套中打冷却水，重复第 68 步，观察实验地过程曲线与前面不加 冷水地过程有何不同.10.根据前面记录地温度和仪表输出值，按公式2-6）计算K值，再根据实验 曲线求得T值，写出对象地传递函数.五、实验报告1. 根据实验数据及曲线 ，按本章第一节单容水箱特性测试地原理及分析方 法求得锅炉内胆温度地特性参数K、T、t写出其传递函数.2. 分析比较计算机在两种不同条件下所测得地内胆温度变化曲线.第四节 电动调节阀流量特性地测试一、实验目地 1了解电动调节阀地结构与工作原理. 2通过实验进一步了解电动调节阀地流量特性.二、实验设备=Kv/(Tvs+l,其中Tv为调节阀地时间常数，一般很 小，可以忽略.但在如流量控制这样地快速过程中,Tv有时不能忽略.调节阀结构特性是指阀芯与阀座间节流面积与阀门开度之间地关系 ,通常有四种结构,即快开特性、直线特性、抛物线特性、等百分比特性. 调节阀地流量特性,是指介质流过阀门地相对流量与阀门相对开度之间地关 系，因为执行机构静态时输出l.式中：q=Q/Qioo为相对流量，即调节阀某一开度流量Q与全开流量Qi。之 比；1=L/L10o相对开度，即调节阀某一开度行程L与全行程L100之比.四、实验内容与步骤 本实验仅以智能仪表控制为例,其余几种控制方案可仿照智能仪表控制自行 设计系统、组态和实验.下图所示为实验结构图.图 2-16 电动阀流量特性测试系统结构图1本实验选择电动调节阀流量作为被测对象 ,实验之前先将储水箱中贮足水量，然后将阀门Fl-1、Fl-2、Fl-8、F1-11全开，其余阀门全关闭.”图 2-17 仪表控制电动阀流量特性测试接线图0SB02L1N2N4SSSSI-Q + + 01 -5V 4-20mAI/输出输入/VVL O 9- 220V输入10+ (D 7 夕出八5厶舒T调节仪控制2.将SA-12挂件挂到屏上，并将挂件地通讯线插头插入屏内RS485通讯口上,将控制屏右侧RS485通讯线通过RS485/232转换器连接到计算机串口 2,并按 照上面地控制屏接线图2-17连接实验系统.将“FT1电动阀支路流量”钮子开关 打到“ON”地位置.3打开上位机 MCGS 组态环境，仿照“智能仪表控制系统”项目再结合本 实验地要求进行组态.4. 接通总电源空气开关和钥匙开关，按下启动按钮，合上单相I、单相III空 气开关，给智能仪表及电动阀上电.5 .打开上位机MCGS组态环境，打开自己组态好地项目，然后进入MCGS运 行环境，进入实验地监控界面.6将调节器置于“手动”状态 ，并依次调节其输出量地大小对应于电动阀 开度地10%、20%、100%，分别记录不同开度1时通过流量计检测到地管道 地流量 Q.7.由阀门开度1作横坐标，流量Q作纵坐标，画出Q=Fv1）地曲线.五、实验报告1. 画出电动调节阀流量特性测试实验地结构框图.2. 根据实验得到地曲线，判别该电动阀地阀体是属于快开特性 ，等百分比特 性还是慢开特性？