[发明专利]一种基于阀门流量特性测试的过程控制多功能实验装置

说明书

本发明公开了一种基于阀门流量特性测试的过程控制多功能实验装置，既可以实现对不同类型的手动阀门或节流元件进行理想流量特性或流量系数的测试，又可利用多组L型三通阀切换为不同模式后，分别形成1台套或2台套实验装置，实现温度、压差、流量、液位的简单控制系统和流量比值控制、电动调节阀分程控制、流量‑液位串级控制、液位双重控制等实验项目。本实验装置具有结构简单、造价低廉、操作方便、扩展性强等优点，既有利于扩展实验人员对过程控制元件有关特性和多种过程控制系统的直观认知，又能显著改善过程控制相关课程的实践教学效果，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于用于过程控制领域的教学和科研用的实验台，具体涉及一种基于阀门流量特性测试的过程控制多功能实验装置。

背景技术

调节阀是过程控制系统最重要和最常用的执行元件，也是“过程控制及自动化仪表”等相关课程的重要内容。在过程控制系统的设计过程中，必须明确调节阀的类型、口径和流量特性，其中流量特性是影响过程控制系统质量的重要因素之一。阀门根据理想流量特性可分为：直线阀、对数阀、抛物线阀和快开阀，然而实际所使用的手动和自动调节阀具有何种理想流量特性却无法一目了然，需要借助相应的理想流量特性实验装置进行测试。

常见的过程控制实验平台主要针对温度、压力和液位等参数进行检测和控制的实验，如授权号201410619275.3公开的一种自动化过程控制的教学实验台和授权号201110286749.3公开的一种多功能过程控制实验平台等，尚缺少简单可靠、操作方便的实验装置即可测试阀门流量特性和节流件流量系数，又可进行流量、压力、液位和温度的简单控制和复杂控制。

发明内容

本发明的目的是解决现有过程控制实验平台不能对阀门理想流量特性，尤其是手动直行程阀和手动角行程阀理想流量特性进行测试的技术问题，提供一种基于阀门理想流量特性测试的过程控制多功能实验装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于阀门流量特性测试的过程控制多功能实验装置，包括容器a，流量变送器a、b，差压变送器a、b，电动调节阀a、b，L型三通阀a，变频泵a、b，被测元件a、b和控制系统，所述第一容器a的第一出液口通过变频泵a和电动调节阀a与L型三通阀a的进液口连接，L型三通阀a的第一出液口与被测元件a的进液口连接，被测元件a的出液口与容器a的第一进液口连接，流量变送器a设在被测元件a与容器a的连接管线上，容器a的第二出液口通过变频泵b和电动调节阀b与被测元件b的进液口连接，被测元件b的出液口与容器a的第二进液口连接，流量变送器b设在被测元件b与容器a的连接管线上，L型三通阀a的第二出液口连接到变频泵b与电动调节阀b的连接管线上，差压变送器a用于测量被测元件a两端的差压，差压变送器b用于测量被测元件b两端的差压，流量变送器a、b和差压变送器a、b连接到控制系统的输入端，变频泵a、b和电动调节阀a、b的控制信号连接到控制系统的输出端。

上述实验装置的布置是在充分考虑被测元件需要足够长的直管段以确保测试结果的稳定性，因此足够长的直管管路则需要底部容器具有足够长的长度保证稳定的支撑效果。为了解决长容器需要占据较大空间和实验室有限面积内安排较多台套实验装置的矛盾，本实验装置设计安排在较长的容器a顶部放置2套相对独立的被测元件a、b及其直管管路，其中被测元件可方便更换为不同类型的手动直行程阀、手动角行程阀或节流件，既能满足2组实验人员分别对被测元件a、b进行流量特性、流量系数和流阻系数的测试，又能分别对流量变送器a、b和差压变送器a、b进行简单控制。同时，还可供1组实验人员同时操纵电动调节阀a、b进行流量比值控制。此外，所述2套独立的直管管路间设置了L型三通阀a，当设置L型三通阀a使2套独立的直管管路处于连通状态时，可供1组实验人员对电动调节阀a、b进行分程控制。