[发明专利]一种过程装备与控制工程综合实验系统

权利要求书

1.一种过程装备与控制工程综合实验系统，其特征在于：

该实验系统包括锅炉、压缩机、膨胀机、换热器、冷凝器、离心泵和控制箱，锅炉、压缩机、膨胀机、换热器、冷凝器、离心泵为实验对象，控制箱为实验系统的信息采集及实验数据记录单元，实验对象安装在底座上，实验对象由控制箱控制；在整个实验系统的流程中有循环工质和冷凝器换热介质这两种介质参与；锅炉的蒸气出口处连有汽包，汽包的蒸气出口通过管路与压缩机连接，压缩机的出气口通过管路连接膨胀机的气体入口，膨胀机的气体出口通过管路与换热器的热流入口连接，换热器的热流出口通过管路与冷凝器的热流入口连接，冷凝器的热流出口通过管路与离心泵流体入口连接，离心泵的流体出口通过管路与换热器冷流入口连接，换热器的冷流出口通过管路与锅炉的流体入口进行连接；循环工质设置在锅炉、压缩机、膨胀机、换热器、冷凝器和离心泵之间的循环管路中，冷凝器换热介质设置在冷凝器的冷流管路中；

锅炉内设有电加热器，锅炉的蒸气出口处设有测量变送器，压缩机由压缩机电机驱动，压缩机电机、测量变送器和电加热器与控制箱上的蒸气生成控制器连接；

膨胀机的叶轮旋转驱动膨胀机发电机，膨胀机发电机与控制箱上的膨胀机发电机信号接收器连接；

离心泵由离心泵电机驱动，离心泵电机与控制箱上的离心泵电机转速控制器连接；

蒸气生成控制器、膨胀机发电机信号接收器和离心泵电机转速控制器的参数通过显示设备显示。

2.根据权利要求1所述的一种过程装备与控制工程综合实验系统，其特征在于：锅炉为电加热锅炉，锅炉用于将换热器冷流出口的工质加热为具有一定压力的蒸气状态；锅炉具有附属设备汽包、测量变送器、电加热器；测量变送器包含温度传感器和压力传感器，用于监测锅炉内蒸气的温度和压力状态，并将温度和压力信号传送给控制箱；电加热器用于对锅炉内的循环工质进行电加热，同时电加热器可以接收来自控制箱的调节信号，进行加热功率的调整；

压缩机为透平压缩机，用于对由锅炉送入的蒸气进行加压；压缩机输入轴连有电机作为压缩机的动力输入；压缩机电机的变频器接收来自控制箱的控制信号，对压缩机转速进行调节；

膨胀机为透平膨胀机，膨胀机输出轴连有膨胀机发电机，膨胀机发电机与变频器相连，变频器将生成的电压、电流信号传递给控制箱，并在控制箱的显示设备上显示电压、电流值；膨胀机发电机所发的电能直接储存在蓄电池中，或将所发的电能直接输出给锅炉，用来对蒸气进行加热；

离心泵用于对由冷凝器流出的液态循环工质进行加压，将液态循环工质送入锅炉中；离心泵输入轴连有电机作为离心泵的动力输入；离心泵电机的变频器接收来自控制箱的控制信号，对离心泵转速进行调节。

3.根据权利要求1所述的一种过程装备与控制工程综合实验系统，其特征在于：锅炉、压缩机、膨胀机、换热器、冷凝器、离心泵的循环工质出入口管路上均设有压力传感器和温度传感器，压力传感器和温度传感器将设备出入口蒸气状态信息传送给控制箱，控制箱对蒸气状态信号进行处理并在控制箱的显示设备上显示；

控制箱包括了蒸气生成控制器、膨胀机发电机信号接收器、离心泵电机转速控制器以及显示设备和控制箱机壳。

4.根据权利要求1所述的一种过程装备与控制工程综合实验系统，其特征在于：蒸气生成控制器用于接收锅炉测量变送器送来的蒸气状态信号，压缩机电机转速信号、电压信号、电流信号；蒸气生成控制器接受外部指定的膨胀机入口蒸气状态信息，经过内部算法计算所需的锅炉功率以及压缩机转速，对锅炉的电加热器、压缩机电机变频器进行反馈控制；

膨胀机发电机信号接收器用于接收膨胀机发电机变频器传输出的电压、电流信号，并在控制箱的显示设备上显示膨胀机发电机输出的电压、电流值；

离心泵电机转速控制器用于接收离心泵的电机转速信号、电压信号、电流信号，并将外部输入的转速控制信号传递给离心泵电机变频器；

显示设备用于显示监测锅炉内气体温度压力，压缩机、膨胀机、泵转速，压缩机电机、膨胀机发电机、离心泵电机的电压、电流值，以及管路上装有温度、压力传感器处的温度、压力值。