YUY18-CR1型高級過程控制傳熱自動化實訓(xùn)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(shè)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(shè)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(guān)實驗需要在不同的裝置上實現(xiàn)，導(dǎo)致實驗室面積大、設(shè)備投資大、設(shè)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(guān)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(shè)，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(chǔ)，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(xùn)，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(dǎo)，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(xùn)練，培養(yǎng)學生對實際工業(yè)過程自動化系統(tǒng)的設(shè)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(chǔ)。

一、過程控制傳熱自動化實訓(xùn)裝置概述

"高級過程控制傳熱自動化實訓(xùn)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(shè)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(shè)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(shè)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(guān)、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(guān)、熱流體泵啟停開關(guān)、翅片散熱器風扇啟停開關(guān)、電加熱器啟停開關(guān)

1、過程控制傳熱自動化實訓(xùn)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(shè)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(xùn)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(shè)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(xùn)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(xùn)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(guān)（5件）

i)指示燈（12件）

j)急停開關(guān)（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(guān)（4件）

u)PLC編程實驗盒（1件）

4、過程控制傳熱自動化實訓(xùn)裝置電子文檔

a)科研裝置終身服務(wù)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(xùn)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(shè)計（冷熱流體循環(huán)使用，無需補水）

c)綜合：本裝置可以開設(shè)7個常規(guī)實訓(xùn)和一個科研拓展實訓(xùn)

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(wù)：3年質(zhì)保，終身服務(wù)

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(shè)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(shè)計、見習實習、畢業(yè)設(shè)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(xùn)一、換熱器拆裝實訓(xùn)

▲實訓(xùn)二、傳熱工藝計算

▲實訓(xùn)三、過程設(shè)備設(shè)計（壓力容器設(shè)計）

▲實訓(xùn)四、控制工程認知

▲實訓(xùn)五、PLC編程

▲實訓(xùn)六、觸摸屏組態(tài)

▲實訓(xùn)七、傳熱實驗