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传热过程综合实训装置,化工仪表维修工竞技实训装置

化工仪表维修工竞技实训装置系统配置系统

化工仪表维修工竞技实训装置是根据化工仪表、自动化仪表及相近专业的教学特点及以培训学生操作、排故为目标，于2002年推出的集智能仪表技术、故障排除、自动控制技术为一体的普及型化工仪表维修工竞技的实训装置。该实训装置采用控制对象与控制台独立设计，控制系统采用了常规的智能仪表控制、无纸记录仪。控制对象除三容水箱、常压电加热炉强制对流换热器以外，还设有温度、调节阀、控制卡件故障排除功能。并且配以DCS控制系统

功能

被调参数囊括工业上常用的液位、温度、流量、压力四大参数；执行器中既有调节阀仪表类执行机构，又有变频器、调压模块等电力拖动类执行器；系统除了改变调节器的设定值作阶跃扰动外，还可以在对象中通过手操作阀制造各种扰动；一个被调参数可用不同动力源、不同的执行器、不同的工艺线路下可演变成多种调节回路；能进行多变量控制系统及特定过程控制系统实验；各种控制算法和调节规律在开放的实验软件平台上都可以控制；在信号的处理上，还预留了整套的信号接口，可用于以后系统的扩展；在整体实训装置中，设有温度故障排除功能、调节阀故障排除功能、卡件故障排除功能等。

6.1化工仪表维修工竞技实训装置系统

1 实训装置特点

被调参数囊括了工业上常用的液位、温度、流量、压力四大参数；

执行器中既有调节阀仪表类执行机构，又有变频器、调压模块等电力拖动类执行器；

系统除了改变调节器的设定值作阶跃扰动外，还可以在对象中通过手操作阀制造各种扰动；

一个被调参数可用不同动力源、不同的执行器、不同的工艺线路下可演变成多种调节回路，以利于讨论、比较各种调节方案的优劣；

能进行多变量控制系统及特定过程控制系统实验；

各种控制算法和调节规律在开放的实验软件平台上都可以控制；

实验数据及图表在MCGS软件系统中很容易存储及调用，以方便实验者进行实验后的分析与比较；

在信号的处理上，还预留了整套的信号接口，可用于以后系统的扩展，如：现场总线、DCS等控制系统；

在可以运用MCGS强大的软件体系，组建一个小的局域网控制。

在整体实训装置中，设有温度故障排除功能、调节阀故障排除功能、卡件故障排除功能等

2 实训装置对象组成

该实训装置包括一组有机玻璃三容水箱，每个水箱装有液位传感器；同时具有两路供水系统，一路由循环水泵、调节阀、孔板流量计+EJA的差压变送器组成，另一路由变频器、循环水泵、涡轮流量计组成，通过阀门切换，任何一组供水可以到达任何一个水箱。另外，为实现温度控制，该实验装置专门设计了一只常压电加热锅炉、一只强制对流换热器。常压电加热锅炉分内胆和夹套两层，内胆由电加热器提供热源，由一路供水系统提供水源，锅炉内胆装有防干烧装置来确保设备安全；夹套由一路供水系统提供冷却水。通过改变电加热器的加热功率或冷却水/待加热水的流量来影响内胆水温和夹套水温。锅炉内胆和夹套均安装有热电阻测温元件，在内胆里面，还装有一个就地温度显示仪表。

液位、压力

实训装置中提供三容水箱液位系统,本产品提供透明有机玻璃三容水箱液位对象研究系统，每个水箱装有常规液位变送器；通过阀门切换，任何两组动力的水流可以到达任何一个水箱。因此系统可以完成多种方式下的液位、流量及其组合实验：单容、双容（一阶、二阶）液位对象特性测试实验

单回路液位控制实验：不同干扰方式下液位控制实验；不同水箱液位串级控制实验；前馈-反馈控制实验；耦合控制实验。

温度

实训装置中提供加热锅炉-纯滞后温度实验系统，系统提供了一个加热锅炉-纯滞后温度实验，加热锅炉及纯滞后系统在不同时间常数位置装有Pt100热电阻检测温度，由可控硅控制电加热管提供可调热源，系统可以完成多种温度实验：温度对象特性测试实验（包括纯滞后特性）；不同水流状态温度位式控制实验；不同水流状态温度单回路PID控制实验；不同时间常数纯滞后温度控制实验。

流量

实训装置中提供双管路流量系统：两个独立的水路动力系统，一路由水泵、电动调节阀、电磁流量计组成（主管路），由电动调节阀调节流量，电磁流量计检测流量；另一路由变频器、水泵、涡轮流量计组成（副管路），由变频器调节流量，涡轮流量计检测流量。可以完成多种方式下的流量控制实验：单回路流量控制实验；流量比值控制实验。

换热对象

实训装置中提供特制的强制对流换热器和锅炉加热系统组成一个适合研究工作的具有普遍意义的复杂模拟对象（强制对流换热器的冷水流量、热水流量及锅炉水温作为系统输入调节变量，强制对流换热器冷水出口温度、热水出口温度作为系统输出被控变量），该系统既可以进行一般解耦实验，又可以引导进行多变量多耦合系统的工程解耦综合实验和控制算法的研究。

2实训装置的安全体系

化工仪表维修工竞技实训的是单相三线电源，经过漏电保护器装置后进入系统供电，供电电压220V。辅助系统的设计基于广泛的调查和中控教仪在教学仪器生产上的丰富经验，真正做到教学方便、学习有效，并充分考虑对设备操作的安全性保护。具体措施包括：

对I/O信号按类型进行分类并可以进行标准信号之间的转换；

每个强电用电设备都有独立的控制开关进行控制，并充分考虑设备接地；

对锅炉加热等容易引起设备损坏的操作加以限制和保护装置；

电气辅件全部选用高品质、行业认可的产品。

实训装置功能：

1.开车前准备和正常开停车实训任务

1.1工艺文件准备

1.2开车前的动、静设备检查训练

1.3设备水压试验的训练

1.4设备气密性检验的训练

1.5检查原料气、水电气等公用工程的供应情况的训练

1.6制定开车步骤、编好岗位操作规程、制定操作记录表格的训练

1.7漩涡气泵操作技能训练

1.8螺旋板式换热器、套管式换热器、蛇管式换热器、列管式换热器开停车技能训练

1.9蒸汽压力自动控制操作技能训练

1.10空气流量控制操作技能训练

1.11实现空气通过列管换热器出口温度控制操作技能训练

1.12完成传热岗位换热器串联、并联及换热器切换操作技能训练

1.13换热器内冷热流体逆流、并流操作技能训练

1.14流体在换热器管内压力损失控制技能训练

1.15能够完成螺旋板式换热器、套管式换热器、蛇管式换热器、列管式换热器传热性能及工作范围技能训练

1.16传热岗位化工仪表操作技能训练

1.17传热岗位计算机远程控制（DSC控制系统）操作技能训练

2.异常现象排除技能训练任务

通过远红外遥控、计算机可同时制造7个异常现象

3.技能考核

根据实训任务要求空气以一定流量通过不同的换热器（螺旋板式换热器、套管式换热器、蛇管式换热器、列管

式换热器）后温度不低于规定值，考生应选择适宜的空气流量、蒸汽温度、蒸汽压力和操作方式，并采用正确的操作方法，完成实训指标。

考察出学生化工基本理论、基本技能的掌握情况和分析问题、解决问题的实际能力。