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實用新型名稱
一種過控實訓裝置
摘要
本實用新型涉及一種過控實訓裝置，屬于流體工業(yè)領(lǐng)域，特別適用于教學和實驗用，其主要包括：控制臺、實驗臺、裝配臺、換熱器、翅片散熱器、冷流體泵、熱流體泵、冷流體儲罐、熱流體儲罐、電加熱器、各種傳感器。本實用新型可以滿足過控專業(yè)的多種教學和科研實驗，而且實驗臺上的泵、換熱器、閥門、傳感器等可以自由拆換，操作維修比較方便。
權(quán)利要求
1 .一種過控實訓裝置，包括：控制臺(1)、實驗臺(2)、裝配臺(3)、換熱器c(4)、換熱器b(5)、換熱器a(6)，固定腳輪(201)、實驗臺本體(202)、活動腳輪(203)、翅片散熱器(211)、冷流體泵(212)、熱流體泵(213)、熱流體泵出口管路閥(214)、冷流體泵出口管路閥(215)、熱流體儲罐回流管路閥(216)、冷流體儲罐(217)、熱流體儲罐(218)、電加熱器(219)、熱流體流量傳感器(221)、冷流體流量傳感器(222)、熱流體泵出口管路壓力傳感器(231)、熱流體儲罐回流管路壓力傳感器(232)、冷流體儲罐回流管路壓力傳感器(233)、冷流體泵出口管路壓力傳感器(234)、熱流體儲罐液位傳感器(235)、冷流體儲罐液位傳感器(236)、熱流體泵出口管路溫度傳感器(241)、熱流體儲罐回流管路溫度傳感器(242)、冷流體儲罐回流管路溫度傳感器(243)、冷流體泵出口管路溫度傳感器(244)、熱流體儲罐溫度傳感器(245)、冷流體儲罐溫度傳感器(246)；其特征在于裝配臺(3)獨立，實驗臺(2)和控制臺(1)的動力和信號通過電纜連接；實驗臺(2)的上層臺面以上僅有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，及其各接口與換熱器相連的管路，其它冷、熱管路系統(tǒng)均位于實驗臺(2)的上層臺面以下；實訓換熱器至少包含管殼式熱交換器中的固定管板式、U型管式、浮頭式、填料函四種常用換熱器中的三種；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。
2 .根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種過控實訓裝置，其特征在于冷流體儲罐(217)和熱流體儲罐(218)均為方形儲罐。
3 .根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種過控實訓裝置，其特征在于冷流體管路系統(tǒng)和熱流體管路系統(tǒng)均采用金屬軟管和卡箍連接。
4 .根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種過控實訓裝置，其特征在于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的傳感器均為可拆式結(jié)構(gòu)。
5 .根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種過控實訓裝置，其特征在于傳感器所用信號線為工業(yè)級屏蔽線。
6 .根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種過控實訓裝置，其特征在于冷流體泵(212)和熱流體泵(213)的電機均采用變頻器控制轉(zhuǎn)速。
7 .根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種過控實訓裝置，其特征在于翅片散熱器(211)通過變頻器調(diào)節(jié)風扇的轉(zhuǎn)速。
8 .根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種過控實訓裝置，其特征在于電加熱器(219)采用電加熱棒加熱，通過調(diào)壓可控硅改變電壓。
9 .根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種過控實訓裝置，其特征在于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實時獲取數(shù)據(jù)，通過控制系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)，工控機實時計算換熱器的換熱系數(shù)K。
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型涉及一種過控實訓裝置，屬于流體工業(yè)領(lǐng)域，特別適用于教學和科研用。
背景技術(shù)
[0002] 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)。
發(fā)明內(nèi)容
[0003] 為了解決上述問題，本實用新型提供了一種過控實訓裝置，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(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)。
[0004] 本實用新型可以滿足過控專業(yè)的多種教學和科研實驗，而且實驗臺上的泵、換熱器、閥門、傳感器等可以自由拆換，操作維修比較方便。
附圖說明
[0005] 圖1為本實用新型的總體結(jié)構(gòu)圖，圖2為實驗臺本體結(jié)構(gòu)圖，圖3為實驗臺設(shè)備整體布置圖，圖4為實驗臺部分設(shè)備布置圖。
[0006] 圖中:1-控制臺、2-實驗臺、3-裝配臺、4-換熱器c、5-換熱器b、6-換熱器a，201-固定腳輪、202-實驗臺本體、203-活動腳輪、211-翅片散熱器、212-冷流體泵、213-熱流體泵、214-熱流體泵出口管路閥、215-冷流體泵出口管路閥、216-熱流體儲罐回流管路閥、217-冷流體儲罐、218-熱流體儲罐、219-電加熱器、221-熱流體流量傳感器、222-冷流體流量傳感器、 231-熱流體泵出口管路壓力傳感器、232-熱流體儲罐回流管路壓力傳感器、233-冷流體儲罐回流管路壓力傳感器、234-冷流體泵出口管路壓力傳感器、235-熱流體儲罐液位傳感器、236- 冷流體儲罐液位傳感器、241-熱流體泵出口管路溫度傳感器、242-熱流體儲罐回流管路溫度傳感器、243-冷流體儲罐回流管路溫度傳感器、244-冷流體泵出口管路溫度傳感器、245-熱流體儲罐溫度傳感器、246-冷流體儲罐溫度傳感器。
具體實施方式
[0007] 下面結(jié)合圖1～圖4對本實用新型的實施作進一步的描述，使其結(jié)構(gòu)更加明了。如圖1所示，該實訓裝置包含實驗臺、裝配臺和控制臺三大單元，其中裝配臺獨立，實驗臺和控制臺的動力和信號通過電纜連接。將在裝配臺上裝配完畢的一種管殼式換熱器安裝在實驗臺的預設(shè)位置，通過4個流體接口連接換熱器與實驗臺下層臺面的冷流體管路系統(tǒng)和熱流體管路系統(tǒng)。將控制臺的動力線路與實驗臺下層臺面的冷流體泵、熱流體泵、翅片散熱器的風扇、電加熱器的電加熱棒相連，將控制臺的信號線路與實驗臺下層臺面的各個傳感器相連。待冷流體儲罐和熱流體儲罐內(nèi)的流體達到一定液位后，啟動電源開關(guān)和控制按鈕，在觸摸屏上設(shè)置相關(guān)參數(shù)，整個裝置便開始運行，并且逐漸達到預設(shè)的參數(shù)。在這個過程中，傳感器實時采取數(shù)據(jù)，通過控制系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)，工控機實時計算換熱器的換熱系數(shù)K。
附圖1
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