液位流量压力温度实验装置:K型热电偶的温度控制实验

一、实验目的
了解K型热电偶的特性与应用。
 
二、实验所用单元
加热室、K型热电偶（温度控制用）、K型热电偶（测量用）、温度控制单位、热电偶、热电阻传感器转换板、数字电压表、万用表（自备）
 
三、实验原理及电路
当两种不同的金属组成回路，如二个接点处的温度不同，在回路中就会产生热电势，这就是热电效应。温度高的接点称为工作端，置于被测温度场，温度低的接点称为冷端（或自由端），冷端的温度为恒温，一般为室温或补偿后的0℃或25℃。
热电偶实验原理图如图7-1所示。K型热电偶接至差动放大器的输入端，经放大后输出电压由数字电压表显示。

图7-1 K型热电偶温度控制实验原理图
 
四、实验步骤
1、仔细阅读附录中的“温度控制仪表操作说明”，学会基本参数设定。
2、将温度控制用的热电偶插入加热室的一个传感器安置孔中，热电偶自由端引线插入实验台面板中的标准值输入端，红线为正极。
3、将加热源～16V输出的两根电源线与加热室面板上的输入相连。
4、将转换电路板E、G两端短接并接地，接通电源，调节RP₃使OUT₂为零，然后断开E、G之间的短接线。
5、按照图7-1进行接线，测量用的K型热电偶放入加热室的另一个插孔中，两根引出线接至电路板上E、G两端，注意引出线带红色套管或红色线的为正极，接至E端，黑色线接至G端。
6、设定温度控制仪的给定值为50℃，接通加热开关，等待温度稳定时，调节Rw₂使数字电压表指示值为K型热电偶50℃下分度值的100倍，以便读数（K型热电偶50℃时的分度值为2.022mV），重新设定温度给定值为52℃，等待温度稳定时记录下数字电压表读数，重复进行以上步骤，温度给定值每次增加2℃，将实验结果记入下表中。
表 27-1

SG-GC20 液位流量压力温度实验装置

 

液位流量压力温度实验装置是模仿现代工业生产过程中常见的物理量，诸如温度、压力、流量、液位等参数，对其进行测量、控制，分析过程参数变化特性，研究过程控制规律(如PID控制)的教学实验设备，液位流量压力温度实验装置选用智能化的工业用仪器仪表，接近工业实际，使用安全，运行稳定，维护简单，性价比优越。本装置集合多种控制方式，再现实际工业现场使用的控制手段，并提供用户更友好的二次开发接口。能满足本科院校电气工程及自动化、电子信息、机电类等相关业教学的需要。要求该过程控制实验装置是一套基于智能仪表、远程数据模块控制的实验设备，系统至少包括流量、温度、液位、压力等热工参数，可实现系统参数测定、单回路控制、串级控制等多种控制形式。

 

主要配置和详细指标
1. 智能电动调节阀
技术指标
型号：02型V口。
工作电压：220v交流，控制信号4-20ma。反馈信号4-20ma，位置进度±1%，有OLED大屏显示。
功率：待机功率5w，堵转功率30w。
系统最大误差，误差≤（定位精度+0.1%+0.1%）
特点：电动调节阀是新一代超小型电子式一体化直行程电动调节阀。
采用精小型电动执行器伺服放大器，经伺服放大器控制，使电机带动减速器运行而产生轴向推力，使阀芯移动，改变阀门的开度，达到对液位，流量等工艺参数的调节，从而实现自动控制的目的。
阀体为铸铁材质，阀芯为不锈钢材质，国标法兰安装，DC4～20mA电流信号控制，工称通径DN15。该调节阀为直行程气动控制调节阀，具有精度高、技术先进、体积小、重量轻、推动力大、耗气量少、可靠性高、操作方便等优点。
由控制器直接发送模拟信号控制阀门定位器，阀门定位器驱动执行机构动作，使用和校正都非常方便；使用和校正非常方便。
2. 磁力泵
技术指标
型号：MP-20R低噪音。
供电电压：二相交流220VAC。
功率20W。
扬程2米,流量20l/min.

3.扩散硅压力（液位）变送器
技术指标
型号：YC-800。
供电电压：24v，两线制4-20Ma输出。
功率：0.5w。
特点：螺纹接口M20*1.5 选用美国NovaSensor原装进口的扩散硅隔离探头。输出信号：选4-20mADC（二线制）；接头及外壳材料：不锈钢（1Cri18Ni9Ti）0-5kpa。一个一体式压力送器用来对水箱压力进行检测，其测量量程为0～5Kpa，精度为0.5级。接液件材质为JIS SCS14A 哈氏合金C-276 JIS SUS316，带不锈钢隔离膜片，NEPSI隔爆许可：dⅡCT6 环境温度为-40-60℃ 电气接口为1/2NPT，同时采用信号隔离技术，对传感器温度漂移跟随补偿。

4. 扩散硅压力（管道压力）变送器
技术指标
型号：YC-801。
供电电压：24v，两线制4-20Ma输出。
功率：0.5w。
特点：螺纹接口M14*1.5 选用美国NovaSensor原装进口的扩散硅隔离探头。输出信号：选4-20mADC（二线制）；接头及外壳材料：不锈钢（1Cri18Ni9Ti）0-5kpa。一个一体式压力送器用来对水箱压力进行检测，其测量量程为0～5Kpa，精度为0.5级。接液件材质为JIS SCS14A 哈氏合金C-276 JIS SUS316，带不锈钢隔离膜片，NEPSI隔爆许可：dⅡCT6 环境温度为-40-60℃ 电气接口为1/2NPT，同时采用信号隔离技术，对传感器温度漂移跟随补偿。

5.温度传感器PT100加上变送器
技术指标
型号：PT100。
供电电压：24v，两线制4-20Ma输出。
功率：0.5w。
分度号：PT100.常温-100°。
特点：Pt100传感器精度高，热补偿性较好，用于做标准校验用热电阻。变送器部分供电DC24V，输出4-20mA DC通信功能，用于测量加热模块内部的温度，是工业现场中常用的一温度测量仪表。精度为0.5级
5. 涡轮流量计及流量变送器
技术指标
型号：FMCLWGY-10。
供电电压：24v，两线制4-20Ma输出。
功率：0.5w。
量程：流量范围：0.2～1.2m3/h。
特点：口径DN15,外螺纹M20*15连接。 进度0.5

6.控制器   国产PLC.224XP
 
附件及详细说明

附件详细说明
实验用淡蓝色透明有机玻璃水箱	只	1	2个圆型有机玻璃水箱,直径20cm, 实验水箱设计要求：水箱结构独特，由三个槽组成，分别为缓冲槽、工作槽和出水槽，进水时水管的水先流入缓冲槽，出水时工作槽的水经过带燕尾槽的隔板流入出水槽，这样经过缓冲和线性化的处理，工作槽的液位较为稳定，便于观察。水箱底部均接有扩散硅压力传感器与变送器，可对水箱的压力和液位进行检测和变送。
储水箱	只	1	10MM厚的有机玻璃0.5mm*0.5mm*0.5mm，加上不锈钢盖子。内有独特的结构设计和不锈钢过滤网，拆洗方便，如果要清洗水箱内部的污垢可以把过滤网罩卸下来，以防杂物进入水泵和管道。水箱的上部和底部装须有注水不锈钢阀门和不锈钢排水阀门，方便实验用水的更换。
不锈钢支架	套	1	镜面不锈钢管30*30管子做成。700*600*600
阀门	套	7	整个系统管道由敷塑不锈钢管连接而成，其中储水箱底部装有出水阀，当水箱需要更换水时，把出水阀打开将水直接排出。
接触器	只	2	电磁阀安装在电动调节阀的旁路，电磁阀工作压力：最小压力为0kg/cm2，最大压力为10kg/cm2；工作温度：－5～60℃。工作电压交流220v。
配有24v直流稳压电源	只		朝阳电源
全部不锈钢管及配件，增加设备的使用寿命。	套	1	管道及阀门：整个系统管道由不锈钢管连接而成，所有的手动阀门均须采用优质球阀，避免管道系统生锈。
加热温控实验箱	套	1	由加热铝锭、加热电阻、Pt100、温度变送器组成，降温装置。
不锈钢储水箱	只	1	内有独特的结构设计和不锈钢过滤网，拆洗方便
储水箱自动进、排水装置	套	1	自动进排水减轻实验老师工作

 

 
系统配置清单

名称	型号	厂家	数量
智能电动调节阀	02型V口	江西凯强阀门	1
磁力泵	MP-20RV	新西山	1
扩散硅压力（液位）变送器	SG800	上海朔光科教设备有限公司	1
压力变送器	SG801	上海朔光科教设备有限公司	1
涡轮流量计及流量变送器	FMCLWGY-10	合肥福斯达	1
温度传感器	PT100	上海朔光科教设备有限公司	1
调压模块	DTY-220D10G	杭州西子	1
实验用淡蓝色透明有机玻璃水箱	SG-001	上海朔光科教设备有限公司	1
有机玻璃储水箱	SG-002	上海朔光科教设备有限公司	1
不锈钢支架	SG-002	上海朔光科教设备有限公司	1
配有24v直流稳压电源	MD50-24	鸿海电源	1
全部不锈钢管及配件，增加设备的使用寿命。			1
加热温控实验箱	SG-003	上海朔光科教设备有限公司	1

 
装置技术条件
1）输入电源：二相三线AC220V±10％ 50Hz；
2）工作环境：温度-10℃- +40℃,相对湿度<85%(25℃)  海拔<4000m；
3）装机容量：<0.5kVA；
4）外形尺寸：700mm×650mm×500mm；偏差为5%以内。
 
实验内容
过程控制调节装置特性实验
1. 水箱单容特性实验
2. 温度特性实验
3. 电动阀流量特性实验
4. 压力特性实验
过程控制系统实验-单回路控制系统实验
1、单容液位控制实验
2、流量控制实验
3、温度控制实验
4、压力控制实验
过程控制系统实验-串级控制系统实验
1、上水箱液位与电动阀支路流量串级控制实验
2、上下水箱串级控制实验

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