气密性检查与尾气处理实验设计
一氧化碳还原氧化铁实验的一体化设计
—氧化碳还原氧化铁实验的一体化设计裴锐I,张灵丽2(1.苏州大学实验学校；2.苏州市振华中学校，江苏苏州215006)摘要：在分析一氧化碳还原氧化铁反应原理的基础上,针对实验过程中存在的问题，将一氧化碳的制备、一氧化碳与氧化铁的反应、产物的检验和尾气的处理进行一体化设计,使多个反应置于同一个封闭体系中进行；同时改进热源装置，优化生成物——铁的检验方法，利用万用瓶并设置安全线排除爆炸风险等，大大提高了实验的成功率和安全性"关键词：一氧化碳还原氧化铁；实验一体化设计；实验改进文章编号:1005-6629(2019)6-0070-04中图分类号：G633.8文献标识码：B1问题提出一氧化碳与氧化铁的反应在九年级化学教学中具有十分重要的地位，现行人教版、沪教版、湘教版、粤教版、鲁教版等不同版本的教材中.都安排了一氧化碳还原氧化铁的演示实验并将其定性为教学重点。
一氧化碳还原氧化铁作为九年级化学中唯一的一个固体和气体在高温条件下反应的演示实验，既是理解工业上高炉炼铁原理的基础性实验，也是体现化学原理对实际生产指导作用的重要例证⑴。
重视该实验并确保实验成功，是充分发挥其教学功能和价值的重要前提。
然而,从课堂教学现状看,关于一氧化碳还原氧化铁的实验教学采用观看视频或动画模拟代替演示实验的现象普遍存在,甚至画实验、讲实验的情况也时有发生，究其原因，主要与以下几个方面因素有关。
1.1气体制备与储存实验用一氧化碳需要提前制备和安全储存,不仅费时费事,而且对气体的储存装置要求较高。
一方面，因为许多学校没有符合条件的储气装置,为了做一氧化碳还原氧化铁的实验，需要对装置进行改进或者自制装置;另一方面,不少教师考虑到一氧化碳有毒且容易爆炸，制备和储存过程中存在一定的安全隐患，如有不慎，则可能造成较为严重的安全事故，因而产生畏惧心理。
1.2高温条件及热源一氧化碳还原氧化铁的反应需要高温，反应温度在600T以上⑵，普通酒精灯的温度达不到实验要求,必须使用酒精喷灯。
排饱和碳酸氢钠溶液SO2
可用于制备H2、O2、H2S、SO2、NO2、NO和C2H2
Zn H 2 SO4 ZnSO 4 H2
2 H 2O2
MnO 2
2 H 2O O2
CaCO3 2HCl CaCl2 CO2 H2O
Na2 SO3 2H2 SO4 (浓) 2NaHSO 4 SO 2 H 2O
该装置可用于制备O2、NH3和CH4
2 KMnO4
K 2 MnO4 MnO2 O2
2KClO
MnO2 3
2KCl 3O2
2NH4Cl Ca(OH)2 CaCl2 NH3 2H2O
CH3COONa NaOH Na2CO3 CH 4
FeS H 2 SO4 FeSO 4 H2S
CaC2 2H 2O Ca(OH )2 C2 H 2
Cu 4HNO3 (浓） Cu( NO3 )2 2H2O NO2
3Cu 8HNO3 (稀) 3Cu( NO3 )2 2NO 4H2O
C、固（液）液反应物（加热）
常见干燥装置: 根据净化药品的状态和净化条件
双通加热管
干燥管
洗气瓶
洗气瓶（如图c）:干燥与除杂。除杂试剂应通过化学反应将 杂质吸收或将杂质气体转化为所制取的气体。常见除杂试剂 有： ①浓H2SO4：利用它的吸水性，可除去H2、SO2、HCl、CO、 NO2、CH4等气体中混有的水蒸气。 ②强碱溶液：如NaOH溶液可吸收CO2、SO2、H2S、Cl2、 NO2等呈酸性的气体 ③饱和的酸式盐溶液，可将杂质气体吸收转化，如： 饱和NaHCO3溶液能除去CO2中混有的HCl、SO2等强酸 性气体。 饱和NaHSO3溶液能除去SO2中混有的HCl、SO3等气体。 饱和NaHS溶液能除去H2S中混有的HCl气体。 ④酸性KMnO4溶液：利用它的强氧化性，可以除去具有还原 性的气体，如除去混在CO2气体中的SO2、H2S等。
汽车燃油系统的气密性和通气性检测
摘要随着人类对环境质量认识的不断提高汽车废气排放的问题越来越受到人们的关注同时国家的法律法规对汽车废气排放的要求也越来越高特别是执行轻型汽车欧II排放标准之后对燃油系统的气密性和通气性检测就成了生产一致性检查中必不可少的项目之一国内现有的对汽车燃油系统进行气密性和通气性检测的设备还没有统一的标准各大汽车生产商都是根据自己的实际情况设计制造了专用设备这些设备在硬件构造测量方法的选择判断标准的制定上都各有差别有自己的缺点和优点论文针对厂家的汽车燃油系统的具体构造情况提出了一种以工业PC和可编程控制器为核心的测控系统方案并选用高精度小量程差压传感器测量压力并且将组态软件技术应用于该测控系统的软件设计以国产组态软件组态王6.5为平台开发了友好的人机界面而且和信息管理服务器进行通信实现数据的网络共享该系统对用低压进行充气的方法作了适当改进使用高压对燃油系统充气减少了充气时间同时在大量试验数据的基础上分析高压充气后油箱内气体的平衡过程提出补偿算法实现对燃油系统的快速准确检测该设备已经投入使用达到了预期的设计目标关键词气密性检测油箱汽车信息系统PLC组态软件AbstractWith the awareness of environmental standard enhanced, people gradually recognize the importance of the exhaust emission, and the government raised the standard of the exhaust emission. To comply with the standard of the emission of pollutant (70/220/eec), it’s necessary to do the online test for leakage and venting of the fuel system during the inspection of conformity of production.In the domestic, The equipments for testing leakage and venting of the fuel system are different, manufactories design and make the expert equipments for testing their own automobile. The hardware and the method of measuring, the standard of the enterprise of the equipments are different, They have excellences ,but have disadvantages too.Due to the concrete conditions of the automobile’s fuel system, a measure and control system based on industrial PC and programmable controller is proposed is this thesis, and use high accuracy and short scope sensor to measure pressure.Applying Industrial configuration software technology to the software design of measure and control system, the host software of measure and control system is developed based on the kingview 6.5, domestic configuration software platform. The application of the configuration software reduces the developing period, improves the flexibility and reliability of the software.Keywords: pneumatic seals oil box information systems1 绪论1.1 课题的背景随着工业技术的进步和人类生活水平的提高汽车排放的废气对环境的污染也越来越严重[1]ÊÇÈËÀàʹÓÃ×î¹ã·ºµÄÒ»ÖÖ½»Í¨¹¤¾ßÊÇ´óÆøÊܵ½ÎÛȾµÄÖ÷ÒªÀ´Ô´Ö®Ò»Ëæ×ÅÊÀ½ç¸÷¹úÆû³µ±£ÓÐÁ¿µÄ¾çÁÒÔö¼ÓÆû³µ×÷Ϊһ¸öÁ÷¶¯ÎÛȾԴɢ·¢´óÁ¿·ÏÆøÆÆ»µ×ÅÉú̬ƽºâÆû³µÅÅÆø¹«º¦ÒÑ·¢Õ¹³ÉΪµ±½ñÊÀ½çµÄÒ»¸öÑÏÖØÎÊÌâË®ÕôÆøËûÃÇÊÇ¿ÕÆøºÍȼÁÏ»ìºÏȼÉÕºóµÄ²úÎïÖ»ÊÇÆäÖеĶþÑõ»¯Ì¼ºÍË®ÕôÆøµÄº¬Á¿½Ï¶àÕâÀà»ù±¾³É·ÖÊÇÎÞº¦µÄ[2]CO碳氢化物NO二氧化硫黑烟X臭气丙烯醛等这类污染物质总合在汽车排放的废气中可以达到5%左右有的还有强烈的刺激性是有害的ＮＯX HC和铅化物的微粒等所以由于汽车油路密封性不好造成的废气污染不可小视在常温下油箱经常充满汽油的蒸气则汽油蒸气会对大气环境造成污染目前汽车均安装了燃料蒸发排放控制系统[3]¶ÔÓÚÆû³µÖÆÔ쳧¼ÒÒÔÂú×ã¹ú¼Ò»·¾³±£»¤×ܾÖÖƶ¨µÄHJ/T26.3过去检测泄漏的方法有水检法但是这些方法在检测像汽车油路这样的复杂的管路时所以发展出了用干燥洁净空气作为检测介质的气密检测方法主要是采用气体作为检测介质等待容器内气体平衡后然后等待一段时间两次压力值之差与等待时间的比值就是该容器的泄漏率不过导致在测量标准的制定上没有统一的标准1.2 本课题的研究内容及解决的问题本课题源于为某汽车有限公司设计制造的汽车油路气密性检测系统记录这台设备的设计要求是具有友好的人机界面同时尽量缩短检测时间为满足以上设计要求可靠性高的PLC作为下位机的控制部件[5]ָʾµÆºÍµç´Å·§µÄÐźÅͬʱÀ©Õ¹µÄA/D模块进行逻辑判断和油路泄露率的计算IPCÖ»Ðèµã»÷Ò»´ÎÆô¶¯°´¼ü¹¤¿Ø»úºÍÏÂλ»úPLC交换数据同时读取PLC计算所得的结果读取当前车辆的编号和把由PLC取得的检测结果传送到信息系统中的数据库±È½ÏÏÖÓеĸ÷ÖÖÆøÃܼì²â·½·¨Ñ¡ÔñºÏÊʵķ½°¸Ê¹Óöþ´Î³äÆø·¨À´¼õÉÙ³äÆøºóµÄƽºâʱ¼ä硬件选择和系统的构成工控机配置的选择间的通信方式指示灯压力传感器的选择和与PLC的连接 系统上下位机软件设计与上位机的通信方式界面的设计以及与工厂信息管理系统通信的程序块的代码说明和流程图 汽车油路泄露量的国家标准到工厂适用标准的换算通过建模分析找出补偿方法实现快速准确的测量 在现场调试过程中由于气源的不稳定造成的问题2 测量原理和测量方案的设计2.1 测量介质的选择传统的检测方法是向工件腔内充一定压力的气体后根据目测肥皂泡或水中的气泡来判断工件是否有泄漏及泄漏的程度[6]ÕâÖÖ·½·¨ÔÚ±ùÏ䵫ÕâÖÖ·½·¨²âÊÔЧÂʵÍ,受主观因素影响较大,同时用这种方法测试后,还必须对工件进行干燥和防锈处理这种方法就更是变得不可实行了[7]ÎÒÃÇת±äÅжϷ½Ê½即向工件腔内充一定压力的气体,通过压力传感器的信号输出来判断工件是否有漏,并计算出其泄漏率,即单位时间内压力传感器输出的变化值2.2 测量方法及过程图2.1 气路连接图采用上面的方法来检测气密性时用压力表或压力传感器P直接测量被测工件内部压力即Ｐ／整个工作过程是向工件充气图2.2 容器内压力曲线图当压力传感器P输出值到设定值时经过一段平衡时间后,读取传感器输出值P1,经T4时间后计算出工件在该条件下的泄漏率＝（Ｐ２－Ｐ１）／Ｔ随后打开V2图2.2为工件在整个工作状态下腔内的压力波动图T2是充气阶段T4是测试阶段从图中可以看出在充气阶段气源打开时,工件内部压力很快到达设定值,进入平衡阶段稍候气流比较稳定时当工件泄漏量比较大时[8][9][10]2.3 气密检测方法的介绍在设计系统的气路也就是检测方法时如图2.3为直压检测法直压检测方法的测量过程在上节详细介绍过差压检测法顾名思义就是通过检测两个容器之间压力差值的变化来判断被测工件的气密性有一与被测工件完全对称的标准件管道上装有一差压传感器差压法检测的过程和直压法类似等待平衡再经过一段检测时间之后两次压差比上测量时间就是泄露率容易实现湿度等的影响较大差压法在气路结构上较复杂成本也较高尺寸甚至于二者所处的环境都要一样的不漏的标准工件,但是由于其在气路上采用了对称的桥路测量原理,即压力传感器测量充气压力因此从原理上解决了直压法受环境温度但是因为测量的两个工件之间的压力差所要的平衡时间也是更长图2.4 差压检测法连接图两种方法相比较但是精度稍差这样既保证了检测速度但是差压法在实现上的困难和平衡时间的加长是不可克服的缺点采用直压测量方法然后等待油箱内气体平衡曲线如图2.5所示需要将近一分钟才能认为基本平衡在汽车总装生产线上批量检测时间比较紧张在充气速度超过一定的值之后而使用低速充气时因此叫做二次充气法在快到达预定气压值时压力值曲线如图2.6所示从而提高了检测效率二次充气阶段测量阶段以及放气阶段达到预定值后保持一定时间记录此时的压力值P1两次压力值有一个差值此差值大小反映油箱在检测时间内的泄漏状态,差值越大表示油箱泄漏越严重即可认为被测油箱合格为不合格１－若<||Ôò±»²â¹¤¼þºÏ¸ñ2.5 最终测量方案的确定综合系统的要求和上面的比较结果这种测量方法结构简单故障率低另外成本也是考虑因素提高检测效率特选用高精度受环境影响较小的进口压力传感器来提高精度3 系统硬件设计可编程序控制器简称PC早期的可编程序控制器在功能上只能实现逻辑控制Programmable Logic Controller简称PLC΢´¦ÀíÆ÷获得广泛应用大大加强了PLC的功能而且具有算术运算功能和对模拟量的控制功能经过20多年的发展其发展过程大致如下１９７２年CPU主要由中小规模集成电路组成其功能也比较单一定时典型产品有日本富士公司的USG-4000第二代在1973Õâ¸öʱÆڵIJúÆ·ÒÑ¿ªÊ¼Ê¹ÓÃ΢´¦ÀíÆ÷×÷ΪCPUÆ书ÄÜÉÏÓÐËùÔö¼Ó´«ËͲ¢³õ²½¾ß±¸×ÔÕï¶Ï¹¦ÄܵäÐͲúÆ·ÓÐ284Î÷ÃÅ×ÓµÄSYMATIC S3ÈÕ±¾¸»Ê¿µÄSC 系列等１９８３年PLC进入了大发展阶段日本这个时期的产品已采用8位和16位微处理器作为CPUÆ书ÄÜÏÔÖøÔöÇ¿²¢ÄܽøÐжàÖÖ¸´ÔÓµÄÊýѧÔËËãO能力典型产品有６８４德国西门子的SYMATIC S5系列５５０系列第四代为1983年到现在内存容量更大可以将多台PLC连接起来可以直接用于一些规模较大的复杂控制系统流程图等外设多样化典型产品有美国哥德公司的A5900等单片机的出现体积减小可靠性不断提高应用于单机控制和规模比较小的自动化设备控制1PLC具有很高的灵活性PLC产品已系列化在机型上具有很大的选择余地同一机型的PLCÓû§¿É¸ù¾Ý²»Í¬ÈÎÎñµÄÒªÇó×é³É²»Í¬Ó²¼þ½á¹¹µÄ¿ØÖÆ×°ÖÃPLC是利用软件实现控制的在实现不同的控制任务时相同硬件构成的PLCÔÚ±»¿Ø¶ÔÏóµÄ¿ØÖÆÂß¼-ÐèÒª¸Ä±äʱ¶øÀûÓÃÒ»¹É¼ÌµçÆ÷¿ØÖÆÏß·ÔòºÜÄÑʵÏÖ安全可靠为满足工业生产对控制设备安全可靠性的要求大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成有的甚至是军用级PLC完善的自诊断功能硬件故障保证了PLC控制系统的工作安全性环境适应性好PLC具有良好的环境适应性例如ｌ５％仍可正常工作可以抗峰值1000v¾ßÓÐÁ¼ºÃµÄ¿¹ÕðÄÜÁ¦ºÍ¿¹³å»÷ÄÜÁ¦ÔÚ»·¾³Î¶È-20~65相对湿度35%~85%情况下仍可正常工作使用方便给使用者带来很大的方便可以很方便地构成PLC网络或计算机PLC控制信号的输入输出非常方便输入输出均采用开关方式对于模拟信号来说仪表的标准信号PLC的编程语言一般采用梯形图语言即使没有计算机知识的人也很容易掌握利用编程器或监视器可以对PLC的运行状态增加了调试工作的透明度利用PLC的自诊断功能和监控功能及时予以排除排除了使用继电器作控制器件一是因为这种方式可靠性低二是因为用单片机自己开发控制程序开发周期长在经济上不划算在确定了选用PLC作控制设备之后既要能完成所有必须的功能所选用的PLC必须具有以下几个基本功能逻辑控制功能逻辑控制功能实际上就是位处理功能PLC设置有(AND)或(NOT)等逻辑指令根据外部现场(开关按照指定的逻辑进行运算处理后电机等)PLC可代替继电器进行开关控制完成接点的串联串并联另外逻辑关系的修改和变更也十分方便定时控制功能定时控制功能是PLC的最基本功能之一其功能类似于继电器线路中的时间继电器也可以在运行过程中根据需要进行修改程序执行时以满足生产工艺的要求计数控制功能计数控制功能是PLC的基本功能之一计数器计数到某一数值时利用该状态信号实现对某个操作的计数控制也可以在运行过程中根据需要进行修改PLC根据用户用计数器指令指定的计数器对某个控制信号的状态改变次数(如某个开关的闭合次数)进行计数4¿ÉÒÔʵÏÖËãÊõÔËËãÊý¾Ý´«ËÍÊýÖÆת»»ÖпÉÍê³É¿ª·½¸¡µãÔËËãµÈ²Ù×÷打印机相联数据的显示和打印通讯联网功能有些PLC采用通讯技术Ｏ控制PLC 与计算机之间的通讯等利用双绞线或光纤每个从站可达数百个IÀûÓÃPLC同位链接使各台PLC的I²ÉÓÃPLC与计算机之间的通讯联接下面联接数十台PLC作为现场控制机集中管理的分布式控制系统的复杂控制监控功能PLC设置了较强的监控功能操作人员可对PLC有关部分的运行状态进行监视可以调整定时器并可以根据需要改变PLC内部逻辑信号的状态及数据区的数据内容7以保证断电后这部分存储器中的信息能够长期保存可以对工作状态进行记忆PLC电源恢复后8ijЩӲ¼þ״̬·¢ÏÖÒì³£Çé¿öÈçÓÐÑÏÖØ´íÎóÔò×Ô¶¯ÖÐÖ¹ÔËÐÐ具有以上功能的PLC就可以完成本项目的控制和计算了在保证可以完成功能的情况下PLC的输入输出的总路数又称为I/O点数因此根据PLC的I/O点数可以大致分为小型点数在256以下的都称为小型机只需选用小型或微型机即可决定选用OMRON的一款微型机再配以通信模块和编程电缆如何根据具体的测量目的是在进行某个量的测量时首先要解决的问题与之相配套的测量方法和测量设备也就可以确定了败传感器的选择必须遵循以下几个原则根据测量对象与测量环境确定传感器的类型要进行一个具体的测量工作这需要分析多方面的因素之后才能确定即使是测量同一物理量哪一种原理的传感器更为合适量程的大小测量方式为接触式还是非接触式有线或是非接触测量国产还是进口还是自行研制然后再考虑传感器的具体性能指标灵敏度的选择通常希望传感器的灵敏度越高越好与被测量变化对应的输出信号的值才比较大但要注意的是与被测量无关的外界噪声也容易混入影响测量精度要求传感器本身应具有较高的信噪比传感器的灵敏度是有方向性的而且对其方向性要求较高如果被测量是多维向量3±ØÐëÔÚÔÊÐíƵÂÊ·¶Î§ÄÚ±£³Ö²»Ê§ÕæµÄ²âÁ¿Ìõ¼þÏ£ÍûÑÓ³Ùʱ¼äÔ½¶ÌÔ½ºÃ¿É²âµÄÐźÅƵÂÊ·¶Î§¾Í¿í»úеϵͳµÄ¹ßÐԽϴó在动态测量中瞬态以免产生过大的误差4ÒÔÀíÂÛÉϽ²ÁéÃô¶È±£³Ö¶¨ÖµÔòÆäÁ¿³ÌÔ½´óÔÚÑ¡Ôñ´«¸ÐÆ÷ʱ但实际上其线性度也是相对的在一定的范围内这会给测量带来极大的方便稳定性传感器使用一段时间后影响传感器长期稳定性的因素除传感器本身结构外因此传感器必须要有较强的环境适应能力应对其使用环境进行调查或采取适当的措施传感器的稳定性有定量指标在使用前应重新进行标定在某些要求传感器能长期使用而又不能轻易更换或标定的场合要能够经受住长时间的考验精度精度是传感器的一个重要的性能指标传感器的精度越高因此不必选得过高如果测量目的是定性分析的不宜选用绝对量值精度高的必须获得精确的测量值对某些特殊使用场合则需自行设计制造传感器在选择压力传感器的过程中还要考虑到传感的供电也就是说还要考虑到所选传感器的电学要求近距离满量程输出电压可达100输出电流为0远距离输出信号电压便会衰减经压力变送器将电流放大后可以输出20mA以下的电流信号价格就成倍增加只有经过A F变换后才能得到数字信号和频率信号对激励的要求恒流源和恒压源是通常采用的两种传感器激励源其作用不同因为桥臂电阻器的温度系数为正恒流源激励时的输出信号电压的温度系数是两者的代数和但用恒压源激励时可在桥外串接热敏电阻或二极管以补偿热灵敏度漂移这种灵敏度补偿方法便不起作用恒压源激励和恒流源激励相互之间不能随意互换也有人持相反的看法测量的精度取决于恒压源的稳压器件的精度又可将压力传感器的激励电源分为正比激励和固定激励当电源改变时后者内部有一个参照电压参考电压是恒定的只要电源电压在一指定电压范围内变化因而传感器的输出不变压力传感器可以用电池供电电池供电时噪声小供电电压逐渐降低灵敏度便逐渐减小因此要采用补偿办法长寿命电池测量完毕后换上新电池后力传感器需要重新校准标定内阻都存在一定的差异除此之外不仅存在热零点漂移还存在热灵敏度漂移为了消除温度的影响温度范围越宽而且校准工作量越大因此应根据压力传感器使用的实际温度范围和精度要求提出合理的要求(a) 普通商业级 -10(b) 工业级 -25(c) 军事级 -55(d) 特殊级 -60基于上面的分析所以选用量程0—10K的差压传感器选中了有50多年历史DP-10系列的传感器耐压极限为1000mbar´øÓÐ312位LCD显示器激励源为19-31V 的直流电源零点调节范围为量程的测量结果精确到量程的1%可重复性误差小于量程的0.01%提示只有当传感器运行大约30DP-10传感器的零点和精度以及报警设定值的调整零点调整保持两个连接口与大气相通零点调整用十字起缓慢调整零点电位调节螺钉轻轻地拔出十字起则重新调整调整完毕后2S采用自制水柱仪进行校核在0--10KPÑ¡È¡¶à¸öѹÁ¦µã½øÐбȽÏ,则拔出传感器面板上S旁边的小橡皮堵头直至每个压力点显示屏上压力与水柱仪的压差均在规定范围内为止将小橡皮堵头放回原处报警点的调整当调整压力输出警报触点时触点是否关闭I或II里面的红灯点亮则应该拔出传感器面板上SP旁边的小橡皮堵头直到红灯熄灭且压力到达输出控制点红灯仍不点亮为止同时用拇指轻轻堵住快换插头的出气口停止调节精密减压阀I 或II直到其上面对应的红灯点亮为止看压力达到输出控制点时红灯是否刚好点亮则调整完毕调整完毕后4 输出压力警报触点调整好后调节方法与报警点的调整方法相同下限的调整范围是各自警报触点输出压力的3%--15%¶ø´«¸ÐÆ÷Êä³öµÄÊÇÄ£ÄâÐźÅΪÁËÄܹ»¶ÁÈ¡Ä£ÄâÐźÅOMRON公司生产的可以和CPM1A搭配使用的模拟模块有MAD01MAD041等等达不到系统的要求只能从MAD11和MAD041中选择不需要输出模拟量需要进行A/D和D/A两种转换故选用MAD041作为扩展模拟模块表3.1 MAD041性能参数项目CPM1A10V 010V 05V 44位十六进制满量程满量程1MÙ min输入阻抗电流输入±15V最大输入信号范围电流输入输入端子之间无隔离两个设备连接的方法如下两图 3.1和3.2所示1µ«²»Á¬½ÓÆÁ±Î²ã当一个输入不使用的时候3¸ßѹÏßµÈ)当电源线上有干扰时5Ê×ÏȸøCPU单元上电6È»ºóÔÙÇжÏCPU的电源只剩下气路部分的各种减压阀PLC的供电电压和差压传感器的激励源都是24V直流对所有需要24V电源供电的设备的功率进行计算再除以系数0.7×îºóÑ¡ÔñÁ˳¯ÑôµçÔ´¹«Ë¾Éú²úµÄÐͺÅ4NIC-Q 96W的工业品电源减压阀只需要使用稳定FESTO²úÆ·ÖÊÁ¿Óб£Ö¤[16][17][18]¾ÍÒª¿¼ÂÇÁíÒ»¸öÉ豸—上位工控机的配置了而且要显示当前压力曲线同时还要通过Ethernet和工厂信息管理系统通信也要往数据库里写入测量结果除了要完成上面的各种功能外以上面的各种条件为依据(a) PIV1.8G CPU(b) 主机板 PCA6106LV(c) IPC610P 工控机箱(d) 256M DDR memory(e) 40G 硬盘(f) 52倍速光驱(g) 三星753DFX 纯平显示器3.4.1 硬件系统原理图在所有的硬件设备都确定之后,就要考虑系统的整个构架了[19][20][21]通大气图3.3 硬件系统原理图从图中可以看出蜂鸣器面板按键以及差压传感器输出的模拟电流信号都由PLC进行控制和计算通过RS232协议与PLC进行通信然后写入到工厂信息管理系统的数据库中去根据上面的原理图如图3.4所示图3.4 电路连接图 差压传感器输出的是标准4-20mA电流具体的端子接线图如图3.5所示3.4.3 PLC与工控机的通信CPM1/CPM1A通过其外部端口经由RS-232C或RS-422适配器可以完成多种通信功能Host Link系统允许一个主计算机机控制多达32个PLCʹÓÃRS-232C适配器Ｎ通信目前RS-232是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口RS-232采取不平衡传输方式典型的RS-232信号在正负电平之间摆动发送端驱动器输出正电平在+5负电平在-5µ±ÎÞÊý¾Ý´«Êäʱ从开始传送数据到结束接收器典型的工作电平在+3-12VËùÒÔÆ乲ģÒÖÖÆÄÜÁ¦²îÆä´«Ë;àÀë×î´óΪԼ15米ＲＳ－２３２是为点对点发设备其驱动器负载为3所以RS-232适合本地设备之间的通信ＲＳ－４８５与RS-232不一样也称作平衡传输将其中一线定义为A通常情况下Ｂ之间的正电平在+2是一个逻辑状态－６Ｖ另有一个信号地C¶øÔÚRS-422中这是可用可不用的当“使能”端起作用时称作“第三态”RS-422标准全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”ÓÉÓÚ½ÓÊÕÆ÷²ÉÓøßÊäÈë×迹ºÍ·¢ËÍÇý¶¯Æ÷±ÈRS232更强的驱动能力最多可接10个节点Master 其余为从设备所以RS-422支持点对多的双向通信故发端最大负载能力是10×4k+100ÙÒò´Ë²»±Ø¿ØÖÆÊý¾Ý·½Ïò何必须的信号交换均可以按软件方式或硬件方式实现约1219米最大传输速率为10Mb/sÔÚ100kb/s速率以下只有在很短的距离下才能获得最高速率传输由于RS-485是从RS-422基础上发展而来的如都采用平衡传输方式RS-485可以采用二线与四线方式而采用四线连接时即只能有一个主设备但它比RS-422有改进RS-485与RS-422的不同还在于其共模输出电压是不同的而RS-422在-7V至+7V之间其最大传输距离约为1219米平衡双绞线的长度与传输速率成反比才可能使用规定最长的电缆长度一般100米长双绞线最大传输速率仅为1Mb/sRS422和RS485三种通信标准的特点和性能比较如表3.2所示通过上面的比较可知而且在本地进行通信一般选用RS232通信标准进行通信7位数据位偶校验4 控制软件设计在设备选型就要进行下位机的控制软件编写工作了编写下位机控制软件就是对PLC进行编程以及对模拟信号的读取以及计算[22] [23]编写程序可分为以下几个基本步骤并且准备一张写出分配给每一个I/O设备I/O位的表格那么准备一张写出这些使用的位的表格并准备一张当你使用它们时你能分配它们的表格这样在你使用它们时就能分配它们一个TC号在程序中仅能定义一次９９在每个程序也只能使用一次6. 将程序输入到CPU单元需将梯形图程序转换为助记符程序形式8. 运行该程序以检查是否存在运行错误并更正错误运行该程序并按要求仔细调试图 4.1 CPM1A的运行流程4.1.1 定时器TIM的使用PLC的控制程序采用梯形图来编写因为CPM1A这一型的PLC所能提供的TIM资源非常少而在本系统中且同一个定时器在程序里只能定义一次定时器的梯形图表示和参数如下图4.2所示ON延时定时器指令任何一个TC编号不能定义两次则不能再次使用它TC编号在指令中作为操作数可根据需要多次使用TC编号可以表示为所需要位或字数据的操作数TC编号可以访问作为一个定时/计数功能位也就是说当表示为需要字数据的操作数时因此或任何其它的TC区允许访问的指令这个TC编号用来定义访问存放定时器/计数器的当前值(PV)的一个内存位置定义这个定时器的完成标记对术语的解释非常清楚第一是一条指令第三是一个字操作数一个SV可以作为数据区中的一个常数或者一个字地址输入输入单元可以用线连接通过这种方法连接的定时器和计数器仅能在运行和监视模式下所有的(SV)设定值当执行条件为时而当执行条件为时恢复到SV设定值一旦定时器开始工作如果执行条件一直为的时间长到TIM减计时到0ON且保持ON直到TIM复位直到执行条件为OFFÏÂÃæµÄͼ4.3表示了TIM的执行条件和它的完成标志之间的关系但是定时器的数量又不能满足要求在仔细研究了定时器的使用要求和特点之后编程的具体方法如下图4.4的梯形图所示图 4.4 TIM分时使用梯形图从图中可以看出只要其中一个满足而且T000的设定值不是立即数分时使用定时器的前提条件是而且要在T000的上一次使用完全结束才能开始下一次的使用使程序的运行出现逻辑上的混乱可以往寄存器地址里写入新的BCD码数值系统的控制里还有一个环节是需要执行指示灯在固定时间内的闪烁在给定时间内中止循环这段程序执行的结果是T002的状态保持高一秒不停的循环下去在条件满足时T002´ËʱT002状态为低T002计时时间到又一秒之后定时器T002的条件变为不满足而此时T003状态变为高T003回到低状态T003的启动条件再次满足因此该循环可以无限进行下去就需要用另一个定时器来计时。
气密性实验方案范文
气密性实验方案范文气密性实验是一种测量设备、建筑物或容器的气密性能的实验。
它主要通过测量系统内部的气体压力变化来评估设备的气密性。
气密性测试对于确保设备、建筑物或容器的正确运行和安全性至关重要。
以下是一种关于气密性实验的方案，包括实验目的、实验设备、实验步骤和数据分析等内容。
一、实验目的本实验的主要目的是检测设备、建筑物或容器的气密性能，确定其在正常工作条件下是否有较大的气体泄漏。
二、实验设备1.气体供应系统：用于提供所需的气体，例如压缩空气或氮气。
2.气体压力计：用于测量系统内部的气体压力变化。
3.气密封闭系统：用于将气体封闭在设备、建筑物或容器中，例如气密封闭箱。
4.数据记录设备：用于记录和分析气体压力变化的数据。
三、实验步骤1.准备工作a.检查气体供应系统和气密封闭系统的连接是否牢固。
b.确保气体供应系统有足够的气体供应。
2.设置实验装置a.将待测设备、建筑物或容器安放在气密封闭系统中。
b.仔细密封气密封闭系统以确保气体不会泄漏。
c.确保气体压力计的连接正确，保证可以准确测量系统内部的气体压力变化。
3.测量初始气体压力a.打开气体供应系统，使气体流入气密封闭系统。
b.使用气体压力计测量并记录系统内部的初始气体压力。
4.记录气体压力变化a.关闭气体供应系统，确保气密封闭系统内不再注入气体。
b.使用数据记录设备记录系统内部的气体压力变化。
c.持续记录压力变化的时间，直至压力稳定。
5.分析数据a.分析气体压力变化的趋势。
b.根据压力变化来确定设备、建筑物或容器的气密性能。
四、数据分析根据气体压力变化的趋势来评估设备、建筑物或容器的气密性能。
如果气体压力变化较大，表明设备、建筑物或容器可能存在气体泄漏问题，需要采取相应的修复措施。
反之，如果气体压力变化较小，则表明设备、建筑物或容器的气密性能较好。
五、实验注意事项1.在实验过程中，需要保证气密封闭系统的密封性能。
2.确保气体供应系统和气密封闭系统的连接处不会发生泄漏。
“装置气密性检查”教案
“装置气密性检查”教案一、教学目标1.知识与技能：系统复习装置气密性检查的方法，理解其原理，掌握答题方法和技巧。
2.过程与方法：培养学生分析、探究、归纳、总结等能力。
3.情感态度与价值观：培养学生严谨、求实的科学态度，增强学生学习的成就感和自信心，激发学生的学习热情，强化探究意识，促进学习方式的转变。
二、教学重、难点1.教学重点：装置气密性检查原理。
2.教学难点：装置气密性检查答题。
三、教学媒介多媒体、化学实验仪器。
四、教学方法讲述法、演绎法、讨论法、实验法等。
五、教学设计思路装置气密性检查是化学实验复习的一个重点，也是一个难点，从教学上来说，初中实验就要求学生会检查气密性，高中化学中凡是气体制备、收集或气体反应的实验装置都会强调气密性检查。
但从近几年的高考来看，装置气密性检查还是学生得分较低的题型，这是因为这个知识点对学生来讲只有理论没有实践，只知其然不知其所以然。
本课是基于解决以上问题而设计的，通过一道化学实验题引出装置气密性检查，并且对不同实验装置，采用的不同的气密性检查方法进行总结让学生明白其中的原理，并通过一些实例加以巩固。
六、教学过程［新课导入］前面我们复习了化学实验基本操作，今天让我们来看看另一个独具魅力的实验内容——装置气密性检查。
首先来看一道高考题。
［教师投影］例1：气体制备时须先检查装置的气密性，下列各图所示装置，肯定不符合气密性检查要求的是［教师提问］那么如何检查？［学生热烈讨论，教师总结］方法一：在橡皮管处添加止水夹，可以避免上下气体相通，再打开分液漏斗活塞，加水，一段时间后，水不能滴下。
方法二：关闭b处开关，打开a，并将a导管接长导管后通到水槽水面以下，对烧瓶微热，若水中导管口有气泡冒出，手松开，导管里形成了一段水柱，则气密性良好。
［教师讲述］现在我们已基本清楚了装置气密性检查的原理，请同学们归纳一下装置气密性检查的方法。
［学生思考、讨论并回答］［教师投影］［教师提问］气密性检查的关键是什么？［学生回答］装置形成密闭体系，并有气压变化。
10 气体的尾气处理、检验解析
尾气吸收时应遵循的原则及注意事项
(1)吸收原则： ①能充分吸收气体；②不能倒吸。 (2)注意事项：尾气处理装置应与大气相通。
例5、有关图示装置的叙述不正确的是（双选） ( BC )
A．装置①可用于吸收实验中多余的SO2 B．装置②可用于收集H2、NH3、Cl2、NO等
C．装置③中X为苯，可用于吸收氨气或氯化氢
住烧瓶 ( 或用酒精灯微热烧瓶 ) ，若导气管口有气泡冒出， _________________________________________________ 松手 ( 或停止加热 ) 后导气管中能形成一段稳定水柱，则 _________________________________________________ 说明气密性良好 _____________________。
碱石灰
浓H2SO4
2．如图是制取和收集某气体的实验装置，该装置可用
于
A．浓盐酸和二氧化锰反应制取Cl2 B．过氧化钠固体和水反应制取O2 C．浓硝酸与铜反应制取NO2
(B )
D．浓氨水与生石灰反应制取NH3
[思维建模]
气体制备实验装置解题总思路
是否与水或氧气反应
题组二
气体制备的综合应用
实验室常见的几种气体发生装置如图A、B、C所示：
[解题模板]
化学实验简答题的答题模板
回答装置中试剂的用途时一般包括直接作用和根本目
的两部分内容，根据各部分装置的用途不同，可采用下 列模板回答：
发生装置 ⇓ 除杂装置 ⇓ 性质实验装置 收集装置 ⇓ 尾气吸收装置
生成……；产生……；制取……
除去（吸收）……，防止……干扰(影响)； 除去……中的杂质，以免影响实验结果 与……反应，验证……；说明……； 比较……；检验…… 吸收……，防止……的污染(影响)
氨系统气密性试验方案资料
#2反应区氨系统气密性试验方案一、概述1.1工程概况国电安顺发电有限公司1、2号机组脱硝改造EPC工程，北京国电龙源环保工程有限公司总承包。
本工程脱硝系统采用一台炉两个反应器,分别设置氨喷射系统、稀释风机、烟道、催化剂吹灰系统等。
脱硝装置采用选择性催化还原法（SCR），在设计煤种及校核煤种、锅炉最大工况（B-MCR）、处理100%烟气量条件下，脱硝效率不小于85%，催化剂层数按3+1设置。
1.2 工程量本工程涉及氨气管道730m，设计压力0.9Mpa，其中厂区氨气管道660m，反应区氨气管道70m。
二、编制依据1)安顺一期施工组织设计2)北京国电龙源环保工程有限公司施工图纸3)《电力建设施工质量验收及评价规程DL/T 5210.2-2009》（锅炉机组篇）4)《火力发电厂焊接技术规程DL/T 869-2012》5)《化工金属管道工程施工及验收规范HG20225-95》6)《工业金属管道工程施工及验收规范GB 50235-97》7)《电力建设安全工作规程DL5009.1-2002》（火力发电厂部分）8)《工程建设标准强制性条文》（电力工程部分）2006建设部9)《实验压力选定根据TSG R0004-2009固定式压力容器安全技术监督规程4.8.3规定》三、施工必备条件3.1气密性试验应具备的条件：1）设备在安装前已试压合格，无泄漏点，管路上阀门已试压试漏无泄漏后安装上系统。
2）分段的试压试漏工作已做过。
3）设备和管道已吹扫置换干净，且清洗合格。
4）仪表元件等已全部安装到位，且调试合格，并能投入运行。
5）试验用的盲板，压力表准备完毕。
压力表精度1.5级，量程为试验压力的2倍。
6）安全阀、仪表、压力表等已经隔离。
7）氨区氮气系统已准备就绪。
8）联系电厂运行单位，协调使用一个气氨缓冲罐进行气密性试验。
四、施工准备及操作步骤1）所有施工人员必须参加技术交底，并熟悉系统图纸。
2）工器具准备：试压设备及量测设备、试验用压力表准备妥当和齐全。
检查装置气密性实验
检查装置气密性实验在工业生产中，产品的密封性是一个十分重要的指标。
以汽车制造为例，车辆中的气密性直接关系到车辆的性能和安全性。
因此，进行检查装置气密性实验是必不可少的一环。
本文将介绍检查装置气密性实验的相关内容，包括实验原理、实验步骤以及实验结果分析。
实验原理检查装置气密性实验是通过对被检测物体封闭，并在一定的环境条件下施加一定的压力或真空，观察一段时间后检测压力的变化，从而判断被检测物体的气密性能。
实验中利用了气体在封闭容器中的行为，通过检测封闭容器内部的气体压力变化来判断被检测物体是否存在气密性问题。
实验步骤1.准备工作–将需要检测气密性的装置准备好，确保外表清洁。
–准备用于封闭的装置，如测试罐、封闭盖等。
2.开始实验–将被检测装置置于封闭装置内，并保证封闭完全密封。
–在封闭装置上施加一定的压力或真空，并记录初始气体压力值。
3.观察压力变化–在一定时间内观察封闭装置内部气体压力的变化。
–根据压力变化情况，判断被检测装置的气密性能。
4.结束实验–实验结束后记录实验过程中的数据并制作实验报告。
–根据实验结果，进行必要的修复或调整。
实验结果分析通过检查装置气密性实验，可以获得被检测装置的气密性能信息。
实验结果会在一定程度上反映出被检测物体的密封性能及存在的问题。
根据气密性实验结果，可以及时发现并解决装置的气密性问题，保证产品质量和安全性。
综上所述，检查装置气密性实验是一个重要的检测手段，对于保障产品质量和安全性具有重要意义。
通过正确操作和分析实验结果，可以及时发现并处理装置的气密性问题，提高产品的竞争力和市场表现。
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气密性检查与尾气处理实验设计
一、实验目的
元素化合物学习过程中，涉及到气体物质的制备、性质实验，在装入药品之前需要对装置的气密性进行检查，对于有毒气体的制取及有关性质实验需要尾气处理，实验结束后装置各个仪器中也残留有毒气体，为了解决这些问题，特设计一款既能检验各类装置气密性，又能在实验过程中处理尾气，还能在实验结束后处理装置中残留有毒气体的仪器。
该仪器装置组成简单、通用性强、易于操作、现象明显、结果可靠。
二、实验用品
具支试管、注射器、T形三通玻璃管（带活塞）、橡胶管、导管、尾气处理溶液
三、实验装置图及说明
具支试管中先装好尾气处理溶液，将装置与接口2相连，实验前用于检查装置气密性，实验过程中吸收尾气，实验后处理残留在装置中的有毒气体。
T形三通玻璃管中带有玻璃活塞，旋转活塞，可接通三根玻璃管或者只接通其中任意两
根玻璃管。
四、实验操作
以二氧化硫的制取和性质及尾气处理实验装置为例。
（1）按照如上图所示将被检装置与本仪器接口2相连，接口1处连接一个空的烧杯；
（2）向本仪器的具支试管4中加入酸性高锰酸钾溶液；
（3）旋转T形三通玻璃管活塞，使得三管均能使气体通过，拉动注射器，使注射器中充满空气；
（4）旋转T形三通玻璃管活塞，使得左管和上管能使气体通过；
（5）旋开装置的分液漏斗玻璃活塞，推动注射器活塞，使空气进入具支试管4中，盛放高锰酸钾溶液的具支试管4中溶液进入长直玻璃导管形成紫色液柱；
（6）关闭分液漏斗旋塞，旋转T形三通玻璃管活塞，使三孔对齐三管，具支试管4与大气连通；
（7）观察盛放具支试管4中紫色液柱变化，若导管中有一段稳定的液柱，则装置气密性良好；。