电热型智能流量调节阀的研究与设计

发布时间：2017-05-28 15:10

  本文关键词：电热型智能流量调节阀的研究与设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：智能型流量控制阀是一种新型自动流量调节装置,是广泛地应用于石化、冶金和电力等工业部门生产中对流体介质的流量进行控制的流量调节设备,其在工业生产中有着不可或缺的作用,是大型风机、压缩机、发电机、汽轮机、电动机等必须配置的关键设备,也大量的在采暖和空调、制冷等系统的末端温度控制中采用。目前此类装置的机械动力部件均采用电动机驱动,然而由于电动机长期机械旋转运动则此类调节阀会产生的机械磨损、能耗大、故障率及生产成本高等问题,但我国在这方面的创新研究却相对较少。鉴此,本文设计了一种电热型智能流量调节阀。该智能流量调节阀采用电加热驱动阀门运行方式,在有效地避开了电动机驱动的调节阀由于机械运动产生的问题的基础上,还能达到智能控制。本文首先介绍了电热型智能调节阀发展现状和研究情况,以供暖控制系统为例,讨论了智能调节阀在供暖系统中的工艺要求、控制需求及其总体结构。同时给出了电热型智能流量调节阀的软硬件设计构思、内部控制器的数学模型和系统控制算法。在硬件设计方面,本文考虑采用模块化的电路设计思想,具体选择STC12C5A60S2单片机作为其内部温度控制器的CPU,完成了电源输入模块、显示模块、电热执行器控制模块、温度采集模块、按键模块和通信模块等几部分的硬件电路设计；采用OLED屏作为其人机交互界面。在软件方面,根据电热型智能流量调节阀的控制需求分析研究,完成了主程序、PID算法程序和其它各子程序的编写。在此基础上,论文详细描述了电热型智能流量调节阀的研究、设计、和样机制作过程。最后介绍了上位机测试系统的设计与数据分析,并在实验室完成了电热型智能流量调节阀的功能测试。对测试结果的分析表明,该智能流量调节阀满足控制需求和工艺要求,控制算法能够达到预期的控制效果。
【关键词】：供暖系统 电热型智能流量调节阀 数学模型 PID控制 测试系统
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH134
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-15
• 1.1 选题背景及研究意义11-12
• 1.2 电热型调节阀的发展现状及研究情况12
• 1.3 论文主要研究内容及结构安排12-15
• 第二章 流量调节系统的结构及控制要求15-21
• 2.1 流量控制系统的特点及控制需求15-17
• 2.1.1 以供暖系统为例——流量调节阀的应用16-17
• 2.1.2 供暖控制(热水流量调节)系统结构设计17
• 2.2 各类阀门在流量调节过程中对控制的要求分析17-19
• 2.2.1 电动调节阀的特点18
• 2.2.2 电热型流量调节阀的特点及其控制要求18-19
• 2.3 本章小结19-21
• 第三章 电热型智能流量调节阀的机械结构及控制器硬件设计21-33
• 3.1 电热型流量调节阀的结构及功能21-23
• 3.1.1 电热型流量调节阀的机械结构21-22
• 3.1.2 电热型流量调节阀工作原理22-23
• 3.2 电热型流量调节阀控制器硬件电路设计23-25
• 3.2.1 电热型流量调节阀控制器工作原理23-24
• 3.2.2 电热型流量调节阀控制器硬件电路设计构思24-25
• 3.3 电热型流量调节阀控制器电路具体设计与元器件选型25-31
• 3.3.1 STC12C5A60S2动能简介25-26
• 3.3.2 时钟芯片DS1302模块26-27
• 3.3.3 外接存储AT24C02模块27-28
• .3.3.4温度传感器DS18B20模块28
• 3.3.5 电热执行器控制模块28-29
• 3.3.6 蜂鸣器模块29-30
• 3.3.7 晶振模块30
• 3.3.8 电源输入模块30-31
• 3.4 人机交互功能及通信接口设计31-32
• 3.4.1 OLED显示屏31
• 3.4.2 通信接口设计31-32
• 3.5 本章小结32-33
• 第四章 电热型智能流量调节阀数学模型的建立33-43
• 4.1 调节阀石蜡驱动器给定温度与流量的数学模型33-38
• 4.1.1 B样条函数34-36
• 4.1.2 B样条函数递推最小二乘法建模36-38
• 4.2 实验仿真与误差分析38-41
• 4.3 本章小结41-43
• 第五章 电热型智能流量调节阀软件设计与实现43-57
• 5.1 软件开发工具43-44
• 5.2 控制器软件设计构思44
• 5.3 系统主要程序设计44-56
• 5.3.1 主控制程序44-46
• 5.3.2 显示存储程序46-50
• 5.3.3 定时中断程序50
• 5.3.4 按键程序50-51
• 5.3.5 通信程序51-54
• 5.3.5.1 上位机与控制器通信协议51-52
• 5.3.5.2 串口数据的接收与发送52-54
• 5.3.6 控制算法54-56
• 5.3.6.1 算法原理54-55
• 5.3.6.2 程序实现55-56
• 5.4 本章小结56-57
• 第六章 样机研发、系统测试及测试结果分析57-71
• 6.1 电热型流量调节阀样机的开发57-61
• 6.1.1 控制器电路原理图设计57-58
• 6.1.2 控制器PCB板的制作58-60
• 6.1.3 电热型流量调节阀样机制作60-61
• 6.2 上位机测试系统开发61-67
• 6.2.1 开发环境介绍62
• 6.2.2 测试要求62-63
• 6.2.3 测试系统设计63-67
• 6.2.3.1 实时测试人机界面63-64
• 6.2.3.2 随机模式选择界面64
• 6.2.3.3 随机模式运行界面64-65
• 6.2.3.4 实时曲线和专家、历史报表界面65-66
• 6.2.3.5 实时测试数据库66-67
• 6.3 实时测试结果分析67-70
• 6.4 本章小结70-71
• 第七章 总结与展望71-73
• 7.1 研究工作总结71-72
• 7.2 未来展望72-73
• 致谢73-75
• 参考文献75-79
• 附录A 攻读硕士学位期间发表的论文及科研情况79-81
• 附录B 电热型智能流量调节阀控制器电路原理图81

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 于新潮;;双向可控硅过零触发电路的设计[J];包头职业技术学院学报;2009年01期

2 杨少辉;王殿海;王英平;董斌;;最小二乘拟合法确定行程时间[J];公路交通科技;2006年09期

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本文编号：402898