课程设计离心泵压力定值控制系统设计
化工原理离心泵课程设计
化工原理离心泵课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解离心泵的工作原理，掌握其主要结构及各部分功能；2. 学会计算离心泵的扬程、流量、功率等基本参数，并能运用相关公式解决实际问题；3. 了解离心泵在化工生产中的应用，掌握其选型和使用注意事项。
技能目标：1. 能够正确操作离心泵，进行简单的故障排除和日常维护；2. 培养学生运用化工原理解决实际问题的能力，提高学生的实验操作技能；3. 提高学生的团队协作能力和实验报告撰写能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对化工原理课程的兴趣，激发学生学习热情；2. 增强学生的环保意识，使其认识到合理使用离心泵在节能减排中的重要性；3. 培养学生严谨、认真、负责的学习态度，提高学生的职业素养。
课程性质：本课程为化工原理课程的实践环节，旨在帮助学生将理论知识与实际操作相结合，提高学生的工程实践能力。
学生特点：高二年级学生，已具备一定的化学基础和实验操作技能，对化工原理有一定了解，但缺乏实际操作经验。
教学要求：结合学生特点，注重实践操作与理论知识的结合，提高学生的动手能力和问题解决能力。
通过课程目标的分解，使学生在实践中掌握离心泵的相关知识，为后续学习打下坚实基础。
二、教学内容1. 离心泵基础知识：讲解离心泵的工作原理、结构特点及其在化工生产中的应用。
- 教材章节：第二章第一节《流体输送机械》- 内容：流体力学基础、离心泵原理、泵的分类及结构。
2. 离心泵性能参数：学习离心泵的扬程、流量、功率等性能参数的计算方法。
- 教材章节：第二章第二节《离心泵的性能参数》- 内容：扬程、流量、功率的定义及计算公式、性能曲线。
3. 离心泵选型与使用：介绍离心泵的选型原则、使用注意事项及故障排除方法。
- 教材章节：第二章第三节《离心泵的选型与使用》- 内容：选型原则、安装要求、操作注意事项、常见故障及排除方法。
4. 实践操作：组织学生进行离心泵的拆装、操作、维护等实践环节。
- 教材章节：实验指导书《离心泵实验》- 内容：拆装、操作、调试、故障排除、维护保养。
过程控制工程课程设计参考题目
过程控制工程课程设计参考题目(总5页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--14级过程控制课程设计题目1班课程设计参考题目：一、温度控制（单回路、串级、前馈—反馈、比值控制）（40）1、换热器出口温度单回路控制方案设计2、乳化物干燥器温度单回路控制方案设计3、精馏塔提馏段温度单回路控制方案设计4、管式加热炉出口温度单回路控制方案设计5、夹套式反应器温度单回路控制控制方案设计6、燃烧式工业窑炉温度单回路控制方案设计7、精馏塔精馏段温度单回路控制方案设计8、流化床反应器温度单回路控制方案设计9、管式热裂解反应器出口温度单回路控制方案设计10、发酵罐温度单回路控制方案设计11、换热器出口温度串级控制方案设计12、乳化物干燥器温度串级控制方案设计13、精馏塔提馏段温度串级控制方案设计14、管式加热炉出口温度串级控制方案设计15、夹套式反应器温度串级控制控制方案设计16、燃烧式工业窑炉温度串级控制方案设计17、精馏塔精馏段温度串级控制方案设计18、流化床反应器温度串级控制方案设计19、发酵罐温度串级控制方案设计20、管式热裂解反应器出口温度串级控制方案设计21、换热器出口温度前馈—反馈控制方案设计22、乳化物干燥器温度前馈—反馈控制方案设计23、精馏塔提馏段温度前馈—反馈控制方案设计24、管式加热炉出口温度前馈—反馈控制方案设计25、夹套式反应器温度前馈—反馈控制控制方案设计26、燃烧式工业窑炉温度前馈—反馈控制方案设计27、精馏塔精馏段温度前馈—反馈控制方案设计28、流化床反应器温度前馈—反馈控制方案设计29、发酵罐温度前馈—反馈控制方案设计30、管式热裂解反应器出口温度前馈—反馈控制方案设计31、换热器出口温度比值控制方案设计32、乳化物干燥器温度比值控制方案设计33、精馏塔提馏段温度比值控制方案设计34、管式加热炉出口温度比值控制方案设计35、夹套式反应器温度比值控制方案设计36、燃烧式工业窑炉温度比值控制方案设计37、精馏塔精馏段温度比值控制方案设计38、流化床反应器温度比值控制方案设计39、发酵罐温度比值控制方案设计40、管式热裂解反应器原料油与蒸汽流量比值控制方案设计41、锅炉出口蒸汽压力单回路控制方案设计42、锅炉出口蒸汽压力串级控制方案设计43、锅炉出口蒸汽压力前馈—反馈控制方案设计44、锅炉出口蒸汽压力比值控制方案设计45、炉膛负压单回路控制方案设计46、炉膛负压前馈—反馈控制方案设计47、离心泵压力定值控制方案设计2班课程设计参考题目：1、换热器出口温度单回路控制方案设计2、乳化物干燥器温度单回路控制方案设计3、精馏塔提馏段温度单回路控制方案设计4、管式加热炉出口温度单回路控制方案设计5、夹套式反应器温度单回路控制控制方案设计6、燃烧式工业窑炉温度单回路控制方案设计7、精馏塔精馏段温度单回路控制方案设计8、流化床反应器温度单回路控制方案设计9、管式热裂解反应器出口温度单回路控制方案设计10、发酵罐温度单回路控制方案设计11、换热器出口温度串级控制方案设计12、乳化物干燥器温度串级控制方案设计13、精馏塔提馏段温度串级控制方案设计14、管式加热炉出口温度串级控制方案设计15、夹套式反应器温度串级控制控制方案设计16、燃烧式工业窑炉温度串级控制方案设计17、精馏塔精馏段温度串级控制方案设计18、流化床反应器温度串级控制方案设计19、发酵罐温度串级控制方案设计20、管式热裂解反应器出口温度串级控制方案设计21、换热器出口温度前馈—反馈控制方案设计22、乳化物干燥器温度前馈—反馈控制方案设计23、精馏塔提馏段温度前馈—反馈控制方案设计24、管式加热炉出口温度前馈—反馈控制方案设计25、夹套式反应器温度前馈—反馈控制控制方案设计26、燃烧式工业窑炉温度前馈—反馈控制方案设计27、精馏塔精馏段温度前馈—反馈控制方案设计28、流化床反应器温度前馈—反馈控制方案设计29、发酵罐温度前馈—反馈控制方案设计30、管式热裂解反应器出口温度前馈—反馈控制方案设计31、换热器出口温度比值控制方案设计32、乳化物干燥器温度比值控制方案设计33、精馏塔提馏段温度比值控制方案设计34、管式加热炉出口温度比值控制方案设计35、夹套式反应器温度比值控制方案设计36、燃烧式工业窑炉温度比值控制方案设计37、精馏塔精馏段温度比值控制方案设计38、流化床反应器温度比值控制方案设计39、发酵罐温度比值控制方案设计40、管式热裂解反应器原料油与蒸汽流量比值控制方案设计41、锅炉出口蒸汽压力单回路控制方案设计42、锅炉出口蒸汽压力串级控制方案设计43、锅炉出口蒸汽压力前馈—反馈控制方案设计44、锅炉出口蒸汽压力比值控制方案设计45、炉膛负压单回路控制方案设计46、炉膛负压前馈—反馈控制方案设计47、离心泵压力定值控制方案设计课程设计教材及主要参考资料：1、戴连奎，《过程控制工程》，化学工业出版社，20122、杜维，《过程检测技术及仪表》，化学工业出版社，20013、姜培正，《过程流体机械》，化学工业出版社，20024、王毅，《过程装备控制技术与应用》，化学工业出版社，20015、厉玉鸣，《化工仪表及自动化》，化学工业出版社，2006一、课程设计教学目的及基本要求：1．课程设计的教学目的培养学生将理论知识应用到解决实际问题的能力，通过该课程的学生，可以很好地训练学生的实际动手能力和解决工程问题的能力，为学生从学校到工厂和技术部门提供前期的训练。
课程设计水泵控制系统
课程设计水泵控制系统一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握水泵控制系统的原理、组成及其应用。
通过本课程的学习，学生应能理解水泵控制系统的工作原理，掌握水泵控制系统的组成部分，了解水泵控制系统在不同领域的应用。
此外，学生还应培养观察、分析问题和解决问题的能力，提高科学思维和创新意识。
具体来说，知识目标包括：1.掌握水泵的基本原理和结构。
2.了解水泵控制系统的组成及其作用。
3.熟悉水泵控制系统在不同领域的应用。
技能目标包括：1.能够分析水泵控制系统中各组成部分的工作原理。
2.具备水泵控制系统的安装、调试和维护能力。
3.能够针对实际问题，提出改进措施，优化水泵控制系统的设计。
情感态度价值观目标包括：1.培养学生对水泵控制系统的兴趣，激发学生主动学习的热情。
2.培养学生团结协作、勇于创新的科学精神。
3.使学生认识到水泵控制系统在现代社会中的重要作用，提高学生对水泵控制系统的关注度。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括水泵的基本原理、结构及其控制系统的设计和应用。
具体内容包括：1.水泵的基本原理：介绍水泵的工作原理、性能参数及其分类。
2.水泵的结构：讲解水泵的构造，包括叶轮、泵壳、密封装置等。
3.水泵控制系统：介绍水泵控制系统的组成、工作原理及其在实际应用中的作用。
4.水泵控制系统的应用：分析水泵控制系统在供水、排水、灌溉等领域的应用实例。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法，包括：1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握水泵控制系统的相关理论知识。
2.讨论法：学生针对实际问题进行讨论，培养学生的分析问题和解决问题的能力。
3.案例分析法：通过分析典型水泵控制系统案例，使学生更好地理解水泵控制系统的应用。
4.实验法：安排实验室实践环节，让学生亲自动手操作，提高学生的实践能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的水泵控制系统教材，为学生提供系统的理论知识。
甲醇输送离心泵课程设计
甲醇输送离心泵课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解甲醇的基本性质，掌握其在工业输送中的应用特点。
2. 学生能够掌握离心泵的工作原理，了解其结构组成及各部分功能。
3. 学生能够描述甲醇输送离心泵的选型原则，包括泵的类型、性能参数等。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析实际工程中甲醇输送的问题，并提出合理的解决方案。
2. 学生能够运用相关软件或工具，对甲醇输送离心泵进行选型和计算。
3. 学生能够通过实际操作，掌握甲醇输送离心泵的安装、调试和运行方法。
情感态度价值观目标：1. 培养学生热爱化学工程事业，增强对工业设备研究的兴趣。
2. 培养学生的团队合作精神，使其在课程学习过程中能够相互协作、共同进步。
3. 增强学生的环保意识，使其在设计和操作过程中注重节能、环保。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程旨在使学生在掌握甲醇输送离心泵相关理论知识的基础上，提高解决实际问题的能力。
通过课程学习，使学生能够将所学知识应用于实际工程，为我国化学工程领域培养具备实践能力和创新精神的人才。
课程目标分解为具体的学习成果，便于后续教学设计和评估。
二、教学内容本章节教学内容依据课程目标，紧密结合教材，确保科学性和系统性。
主要包括以下几部分：1. 甲醇基本性质及输送要求：介绍甲醇的物理化学性质，分析其在输送过程中对设备的要求。
2. 离心泵工作原理及结构：讲解离心泵的工作原理，阐述其主要结构组成及各部分功能。
3. 甲醇输送离心泵选型：分析甲醇输送离心泵的选型原则，包括泵的类型、性能参数、材料选择等。
4. 离心泵的安装、调试与运行：详细介绍离心泵的安装、调试及运行方法，强调注意事项及操作安全。
5. 实际工程案例分析与讨论：结合实际工程案例，分析甲醇输送离心泵的应用，讨论存在的问题及解决方案。
具体教学安排如下：第一周：甲醇基本性质及输送要求，离心泵工作原理及结构；第二周：甲醇输送离心泵选型原则，泵的类型及性能参数；第三周：离心泵的安装、调试与运行，操作注意事项；第四周：实际工程案例分析与讨论，总结课程内容。
plc水泵自动调压控制课程设计
plc水泵自动调压控制课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解PLC（可编程逻辑控制器）的基本原理和在水泵自动调压控制中的应用。
2. 学生能够掌握水泵自动调压控制系统的组成、工作原理及其功能。
3. 学生能够学习并运用相关的电气符号和PLC编程语言，完成水泵自动调压控制程序的编写。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，设计并实现一个简单的PLC水泵自动调压控制系统。
2. 学生能够通过实际操作，提高解决实际工程问题的能力和团队合作能力。
3. 学生能够熟练使用相关的测试设备，进行系统调试和故障排除。
情感态度价值观目标：1. 学生通过本课程的学习，培养对自动化技术的兴趣，增强对工程技术的热爱。
2. 学生能够认识到PLC技术在水泵自动调压控制中的重要性，增强环保意识和节能意识。
3. 学生在课程实践过程中，培养团队合作精神，提高沟通协调能力。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，结合理论知识与实际操作，使学生能够在实践中掌握PLC水泵自动调压控制技术。
学生特点：学生已具备一定的电气基础和PLC编程知识，对实际操作有较高的兴趣。
教学要求：注重理论与实践相结合，充分调动学生的主观能动性，培养学生的动手能力和创新能力。
在教学过程中，关注学生的个体差异，进行有针对性的指导。
通过课程目标的分解，确保学生在学习过程中能够达到预期的学习成果。
二、教学内容1. 理论知识：- PLC的基本原理与结构- 水泵自动调压控制系统的工作原理- 电气符号及PLC编程语言相关教材章节：第1章 PLC概述，第3章 PLC编程语言及编程技巧，第5章 常用电气设备及其控制。
2. 实践操作：- 水泵自动调压控制系统的设计- PLC编程软件的使用- 系统调试与故障排除相关教材章节：第4章 PLC控制系统设计，第6章 PLC控制系统调试与维护。
3. 教学大纲：- 第一周：PLC基本原理与结构的学习，了解水泵自动调压控制系统的工作原理。
- 第二周：学习电气符号及PLC编程语言，进行简单的编程练习。
is离心泵课程设计
is离心泵课程设计一、课程目标知识目标：1. 了解离心泵的基本结构、工作原理及主要性能参数；2. 掌握离心泵的选型、安装、调试及维护方法；3. 理解离心泵在工程应用中的优缺点及适用场合。
技能目标：1. 能够正确阅读离心泵的型号、性能参数表，并进行初步的选型；2. 能够熟练操作离心泵，完成安装、调试及简单故障排除；3. 能够运用所学知识，分析并解决实际工程中离心泵的运行问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对泵类设备的兴趣，激发学习热情；2. 增强学生的安全意识，使其认识到正确使用和维护设备的重要性；3. 培养学生的团队协作能力，提高沟通与交流技巧。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程目标具体、可衡量，旨在帮助学生掌握离心泵的相关知识，提高实际操作能力，培养安全意识和团队协作精神。
通过本课程的学习，学生将能够更好地服务于今后的工作和学习，为我国泵类设备行业的发展贡献力量。
二、教学内容1. 离心泵的基本概念：泵的定义、分类及离心泵的应用领域；教材章节：第一章 泵的基础知识，第1节 泵的定义与分类。
2. 离心泵的结构与原理：泵体、叶轮、轴、轴承、密封装置等主要部件的结构及工作原理；教材章节：第一章 泵的基础知识，第2节 离心泵的结构与工作原理。
3. 离心泵的性能参数：流量、扬程、功率、效率等参数的定义及相互关系；教材章节：第二章 离心泵的性能，第1节 离心泵性能参数的定义。
4. 离心泵的选型与安装：根据工程需求，选择合适的离心泵型号，掌握泵的安装方法及注意事项；教材章节：第三章 离心泵的选型与安装，第1节 离心泵选型方法，第2节 离心泵的安装。
5. 离心泵的调试与维护：掌握离心泵的调试步骤，了解日常维护保养方法，预防故障发生；教材章节：第四章 离心泵的运行与维护，第1节 离心泵的调试，第2节 离心泵的维护与保养。
6. 离心泵故障分析与排除：分析常见故障原因，掌握故障排除方法；教材章节：第四章 离心泵的运行与维护，第3节 离心泵故障分析与排除。
课程设计离心泵压力定值控制系统设计
目录1．被控对象工作原理及结构特点 (2)1.1离心泵的工作原理 (2)1.2离心泵的结构 (2)2．控制系统方案设计 (3)2.1控制方案的选择 (3)2.2被控参数与控制参数的选择 (5)2.3被控对象的特性分析 (5)3．过程检测控制仪表的选用 (7)3.1测压元件及变送器 (7)3.2变频器 (8)3.3调节器 (9)4．压力控制流程图及其控制系统方框图 (10)5．调节器参数整定及MATLAB仿真 (11)6．课程设计总结 (14)7．参考文献 (15)1．被控对象工作原理及结构特点泵属于通用机械，在国民经济各部门中用来输送流体的泵种类繁多，用途很广，如水利工程、农田灌溉、化工、石油、采矿、造船、城市给排水和环境工程等。
另外，泵在火箭燃料供给等高科技领域也得到应用。
化工生产用泵不仅数量大、种类多，而且因其输送的介质往往具有腐蚀性，或其工作条件要求高压、高温等，对泵有一些特殊要求。
在各种泵中，尤以离心泵应用最为广泛，因为它的流量、扬程及性能范围均较大，并具有结构简单、体积小、重量轻、操作平稳、维修方便等优点[1]。
1.1 离心泵的工作原理离心泵是利用叶轮旋转而使水产生的离心力来工作的。
离心泵在启动前，必须使泵壳和吸水管内充满水，然后启动电机，使泵轴带动叶轮和水做高速旋转运动，水在离心力的作用下，被甩向叶轮外缘，经蜗形泵壳的流道流入离心泵的压水管路。
离心泵叶轮中心处，由于水在离心力的作用下被甩出后形成真空，吸水池中的水便在大气压力的作用下被压进泵壳内，叶轮通过不停地转动，使得水在叶轮的作用下不断流入与流出，达到了输送水的目的[2]。
1.2 离心泵的结构离心泵的基本构造是由六部分组成的，分别是：叶轮、泵体、泵轴、轴承、密封环、填料函[1]。
叶轮是离心泵的核心部分，它转速高输出力大，叶轮上的叶片又起到主要作用，叶轮在装配前要通过静平衡实验。
叶轮上的内外表面要求光滑，以减少水流的摩擦损失。
泵体也称泵壳，它是水泵的主体。
流体机械课程设计
流体机械课程设计一、设计背景流体机械是机械工程专业必修的重要课程之一，其涉及机械设计中重要的一部分。
本课程设计旨在巩固学生对流体机械工作原理、计算方法和设计流程的理解，同时提高学生的设计和解决问题能力。
二、设计要求本次设计要求学生设计一台单级离心泵或轴流泵，要求设计的泵流量为100m³/h，扬程为50m，转速为1500 r/min。
设计过程需要完成如下任务：1.确定泵类型及其主要零件的尺寸和材料；2.计算泵的性能参数，例如流量、扬程、效率、净正吸头和NPSH等；3.采用常规方法或计算机辅助设计软件进行泵叶片的设计，并进行流场分析；4.确定泵轴、轴承等主要零件的类型和尺寸；5.绘制泵的总装图并进行检查；6.撰写课程设计报告，包括设计计算、流场分析、零件图、安装方案、技术参数等内容。
三、设计流程第一步：确定泵类型及其主要零件的尺寸和材料在确定泵类型和尺寸时，需参考流量、扬程、转速等技术参数，同时考虑到设备的使用环境和经济性，选择容易加工、成本较低和性能优良的材料。
第二步：计算泵的性能参数首先，通过计算和流场分析确定泵的外形尺寸和轴功率，然后根据流体力学原理和经验式计算得到泵的性能参数。
同时还需要进行净正吸头和NPSH计算，以满足性能要求。
第三步：泵叶片的设计与流场分析泵叶片是保证泵性能的重要组成部分，需要根据流场特性和叶片受力情况进行设计和分析。
可以采用常规方法或计算机辅助设计软件进行叶片的设计和优化，并在此基础上进行流场模拟和分析。
第四步：确定泵轴、轴承等主要零件的类型和尺寸泵轴和轴承是泵运转的重要组成部分，需要考虑到受力情况和使用环境选择合适的材料和尺寸。
同时，还需根据安装和使用要求进行设计和检查，确保泵的可靠性和安全性。
第五步：绘制泵的总装图并进行检查泵总装图对泵的装配和使用有着重要的作用，需要详细绘制泵的主要零件和装配图，并进行检查和修改。
在绘制图纸时，需按照标准和规范进行设计，并保证图纸的清晰度和准确性。
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目录1．被控对象工作原理及结构特点 (2)1.1离心泵的工作原理 (2)1.2离心泵的结构 (2)2．控制系统方案设计 (3)2.1控制方案的选择 (3)2.2被控参数与控制参数的选择 (5)2.3被控对象的特性分析 (5)3．过程检测控制仪表的选用 (7)3.1测压元件及变送器 (7)3.2变频器 (8)3.3调节器 (9)4．压力控制流程图及其控制系统方框图 (10)5．调节器参数整定及MATLAB仿真 (11)6．课程设计总结 (14)7．参考文献 (15)1．被控对象工作原理及结构特点泵属于通用机械，在国民经济各部门中用来输送流体的泵种类繁多，用途很广，如水利工程、农田灌溉、化工、石油、采矿、造船、城市给排水和环境工程等。
另外，泵在火箭燃料供给等高科技领域也得到应用。
化工生产用泵不仅数量大、种类多，而且因其输送的介质往往具有腐蚀性，或其工作条件要求高压、高温等，对泵有一些特殊要求。
在各种泵中，尤以离心泵应用最为广泛，因为它的流量、扬程及性能范围均较大，并具有结构简单、体积小、重量轻、操作平稳、维修方便等优点[1]。
1.1 离心泵的工作原理离心泵是利用叶轮旋转而使水产生的离心力来工作的。
离心泵在启动前，必须使泵壳和吸水管内充满水，然后启动电机，使泵轴带动叶轮和水做高速旋转运动，水在离心力的作用下，被甩向叶轮外缘，经蜗形泵壳的流道流入离心泵的压水管路。
离心泵叶轮中心处，由于水在离心力的作用下被甩出后形成真空，吸水池中的水便在大气压力的作用下被压进泵壳内，叶轮通过不停地转动，使得水在叶轮的作用下不断流入与流出，达到了输送水的目的[2]。
1.2 离心泵的结构离心泵的基本构造是由六部分组成的，分别是：叶轮、泵体、泵轴、轴承、密封环、填料函[1]。
叶轮是离心泵的核心部分，它转速高输出力大，叶轮上的叶片又起到主要作用，叶轮在装配前要通过静平衡实验。
叶轮上的内外表面要求光滑，以减少水流的摩擦损失。
泵体也称泵壳，它是水泵的主体。
起到支撑固定作用，并与安装轴承的托架相连接。
泵轴的作用是借联轴器和电动机相连接，将电动机的转矩传给叶轮，所以它是传递机械能的主要部件。
轴承是套在泵轴上支撑泵轴的构件，有滚动轴承和滑动轴承两种。
密封环又称减漏环。
叶轮进口与泵壳间的间隙过大会造成泵内高压区的水经此间隙流向低压区，影响泵的出水量，效率降低；间隙过小会造成叶轮与泵壳摩擦产生磨损。
填料函主要由填料、水封环、填料筒、填料压盖和水封管组成。
填料函的作用主要是为了封闭泵壳与泵轴之间的空隙，不让泵内的水流流到外面来也不让外面的空气进入到泵内，始终保持水泵内的真空。
2．控制系统方案设计2.1 控制方案的选择离心泵的工作原理是把电动机高速旋转的机械能转化为被提升液体的动能和势能，是一个能量传递和转化的过程。
根据这一特点可知，离心泵的工况点是建立在离心泵和管道系统能量供求关系的平衡上的，只要两者之一的情况发生变化，其工况点就会转移。
工况点的改变由两方面引起：一、管道系统特性曲线改变，如阀门调节；二、离心泵本身的特性曲线改变，如原动机调速[3]。
主要有以下三种控制方案：（1）阀门调节控制通过控制泵出口阀门开启度来控制流量的方法如图1所示。
改变离心泵出口压力最简单的方法就是调节泵出口阀门的开度，而离心泵转速保持不变(一般为额定转速)，其实质是改变管路特性曲线的位置来改变泵的工况点。
如图2-1所示，离心泵特性曲线Q-H与管路特性曲线Q-∑h的交点A为工况点。
关小阀门时，管道局部阻力增加，离心泵工况点向左移至B点，离心泵出口压力增大。
阀门全关时，相当于阻力无限大，出口压力达到最大值，此时管路特性曲线与纵坐标重合。
从图2-2可看出，以调节阀门来控制出口压力时，离心泵本身的供水能力不变，扬程特性不变，管阻特性将随阀门开度的改变而改变。
图2-1 阀门调节流程图[3]图2-2 泵的特性曲线与管路特性曲线[1]控制出口阀门开启度的方案简单可行、是应用最为广泛的方案。
但是，此方案总的机械效率较低，持别是控制阀开度较小时，阀门上压降较大，对于大功率的泵，损耗的功率相当大，因此是不经济的。
（2）原动机调速控制改变泵转速的方法有两类：一类是调节原动机的转速，以汽轮机为原动机时可调节蒸汽流量或导向叶片的角度；若以电动机作原动机时，采用变频调速等装置。
另一类是原动机与泵之间的联轴调速结构，改变转速比来控制转速。
图2-3 变频调速流程图[3]图2-4 泵的特性曲线与管路特性曲线[1]工况点偏离高效区是离心泵需要调速的基本条件。
当离心泵的转速改变时，阀门开度保持不变，管路系统特性不变，而供水能力和扬程特性随之改变。
如图2-4所示（n1>n2>n3），A为离心泵平衡工况点(也称工作点)。
欲增大出口压力，可提高转速，供水功率也随之增大，此时工况点为B。
由此可见，与阀门节流相比，原动机调速的节能效果很突出，离心泵的工作效率更高。
另外，采用原动机调速后，不仅有利于降低离心泵发生汽蚀的可能性，而且还可以通过对升速/降速时间的预置来延长开机/停机过程，使动态转矩大为减小，从而在很大程度上消除了极具破坏性的水锤效应，大大延长了离心泵和管道系统的寿命。
但是原动机调速也有局限性，除了投资较大、维护成本较高外，当离心泵变速过大时会造成效率下降，超出泵比例定律范围，不可能无限制调速。
一般为额定转速的100%—70%。
（3）旁路调节控制如图2-5所示，将泵的部分排出介质重新送回到吸入管路，用改变旁路阀开启度的方法来控制泵的实际出口压力。
这种控制方式,其实质也是改变管路特性来达到控制离心泵出口压力的目的。
图2-5 旁路调节流程图[3]图2-6 泵的特性曲线与管路特性曲线控制阀装在旁路上，由于压差大，流量小，所以控制阀的尺寸可以选得比装在出口管道上的小得多。
但是这种方案不经济，因为旁路阀消耗一部分高压液体能量，使总的机械效率降低、故很少采用。
阀门调节控制虽然会造成能量的损失和浪费，但在一些简单场合仍不失为一种快速易行的调节方式；转速调节控制因其节能效果好、自动化程度高而越来越受到用户的青睐；旁路调节控制一部分能量损耗在旁路管道和控制阀上，泵的机械效率比较低的，但它具有采用小口径控制阀的优点。
在实际应用时应从多方面考虑，在各种流量调节方法之中综合出最佳方案，确保离心泵的高效运行。
根据对以上三种控制方案的分析比较，本设计选用变频调速控制方案。
2.2 被控参数与控制参数的选择被控参数的选择根据本设计的要求，控制离心泵的出口压力为一恒定值。
压力可以直接测量，并且测量和变送环节滞后时间比较小、利用目前的测量仪表可以高精度测量。
因此，选择压力为被控参数。
控制参数的选择本设计选用的控制方案是变频调节，通过变频器改变电动机的供电频率以改变电动机的转速。
因此，控制参数为电机的供电频率。
2.3 被控对象的特性分析在本系统中，离心泵压力是通过对变频器输出频率的控制来实现的。
确定离心泵压力和变频器输出频率的关系是设计控制环节控制策略的基础，是确定控制算法的依据。
变频器是一种弱电控制强电的功率放大器件，但是一般变频器多有延时，故不能等效成纯放大环节。
在实际控制中，变频器输出频率并不是一次给定，为了实现电机的软启动，一般变频器都设置斜坡给定，如图2-7所示。
斜坡给定的设置就相当于变频器的频率设定端加入一个给定的积分环节，且积分时间可设定。
下面推导带有给定积分器的变频器传递函数。
一般变频器加速时间的设定值，指的是输出频率从零增加到最大频率时的时间t n 。
实际上t n 也就确定了频率上升斜坡的斜坡λ。
实际频率增加到设定频率f n 的时间为：λn f T = （2-1） 设变频器的频率给定信号为u (t )=0V-5V 电压，0V 对应0Hz ，5V 对应50Hz ，则对于t 时刻的频率f (t )有:)(10)()(t u t ku t f == （2-2）设1(t )为单位阶跃函数，则)(1)(t kf t u n = （2-3） 其拉氏变换为 ks f s U n =)( （2-4） 设r(t)为单位斜坡函数，由图2-7可知：)()()(n t t r t r t f --=λλ （2-5）其拉氏变换为2)1()(s e s F s t n--=λ （2-6）由式（2-4）和式（2-5）得变频器的传递函数sf e k s f e s k s U s F s G n s t n s t n n )1()1()()()(2---=-==λλ （2-7） 为了研究方便取得简单模型需对上式简化。
根据s t n e -的Pade 近似：ff nλt n t0 图2-7 变频器斜坡给定st s t e n n s t n 5.015.01+-≅- （2-8） 将式（2-8）带到式（2-7）可以得到：)15.0()(+=s t f t k s G n n n λ （2-9） 式（2-9）即为所得到的变频器的近似传递函数[4]。
从离心泵角度出发，变频调速恒压系统一般分为零压过程和压力上升过程。
零压过程中，离心泵把水从水池送到管网中，压力基本上可以认为保持为零，是一个纯滞后过程；压力上升过程中，离心泵把水充满整个管路，压力逐渐增加直至达到稳定，可以认为是由变频器拖动系统占主导，可以利用式（2-9）的结论。
因此，系统的数学模型可以等效为一个带纯滞后的一阶惯性环节，系统中的其它的控制和检测环节，例如继电器控制转换、压力检测及变送等的时间常数和滞后时间，与压力上升或下降的时间常数和滞后时间常数相比，可以忽略不计，均可等效为比例环节。
由此可得系统的近似模型[4]：s e Ts K s G τ-+=1)( （2-10） 式中 K ——系统的总增益；T ——系统的惯性时间常数；τ——系统的总滞后时间。
在这里，给出系统的参数K =0.98，T =10.1，τ=1.37,系统的近似模型为：s e s s G 37.111.1098.0)(-+= （2-11） 3．过程检测控制仪表的选用3.1 测压元件及变送器选用广州森纳士仪器有限公司DG 系列普及型压力变送器。
图3-1 DG 系列普及型压力变送器DG系列普及型压力变送器选用国际著名公司高精度，高稳定性压力传感器组件，经过高可靠性的放大电路及温度补偿，将被测介质的表压转换成4～20mADC标准电信号。
主要应用于石化、环保、楼宇自控、恒压供水及工业过程检测与控制等。
DG系列普及型压力变送器技术性能参数指标如表3-1所示。
表3-1DG系列压力变送器技术性能参数指标测量介质与304、316或316L不锈钢兼容的各种液体、气体或蒸汽测量范围0～1MPa 0～3MPa 0～10MPa 0～30MPa 0～40MPa 0～60MPa过载压力2倍满量程上升时间≤5毫秒可达90％FS输出信号4～20mADC 准确度 1.0级供电电压9～36VDC 温度漂移≤±0.05％FS／℃介质温度-30～+85℃温度补偿范围0～70℃环境温度-20～+85℃稳定性典型±0.1％FS／年3.2 变频器选用施耐德电气公司（Schneider Electric）的ATV61系列变频器。