感官与头脑的延伸具有智能化的特征 是现代机械自动化和传统的机械在功能上的本质区别。 第二章机械设计制造及自动化的符合设计原则 满足对机器的功能要求 任何种产品都是为满足人们的种需要而开发的都必须具有种主 要功能不同的产品具有不同的主要功能。概而言之都能对输入的物质 能量和信息即所谓工业三大要素进行种处理输出具有所需特性的物 质能量与信息。因此机械自动化系统也必须具有对输入的物质能量和 信息进行种处理从而输出具有所需特性的物质能量与信息的主功能。 如图所示 物质 能量 信息 系统主功能 变换传递存储 物质 能量 信息 控制人 工业 三大要素 具有 所需特性 图机械自动化系统功能示意图 如上所述机械自动化系统是个综合的概念包含了机电体化技术中国石油大学北京现代远程教育毕业设计论文 和机电体化产品两个方面的内容。作为产品又包含着设计制造和特定 的功能以满足使用要求而功能是由其内部有机联系的结构所决定的。 利用先进技术不断创新 根据产品或系统的主功能不同可对产品或系统进行分类。 以物料搬运加工为主。输入物质能量和信息经过加工处理主要 输出改变了位置和形态的物质系统或产品称为加工机。如各种机床交 通运输机械食品加工机械起重机械纺织机械印刷机械轻工机械等。 以能量转换为主输入能量和信息输出不同能量的系统或产品称 为动力机其中输出机械能的为原动机。如电动机水轮机内燃机等。 以信息处理为主输入信息和能量。主要输出种信息。如数据图像 文字声音等的产品称为信息机。如各种仪器仪表计算机传真机以及 各种办公机械等。 机械自动化系统除了具备上述必须的主功能外还应具体备其它内部功 能即动力功能检测功能控制功能构造功能。 基于上述的功能构成原理既有利于设计或分析各种机械自动化的产品 又有利于开拓思路便于创造发明和创新。例如根据种不同的主功能及 其不同的输入组合起来可形成大类型的系统产品。如表所示 表不同主功能及输入的组合 类型主功能输入输出组合实例 变换 传递 储存 变换 传递 储存 变换 传递 储存 物质 物质 物质 能量 能量 能量 信息 信息 信息 材料加工或处理机 交通运输机 自动化仓库包装机 动力机械 机械或流体传动 机械或流体储能器 储存器录像机 电子计算机仪表 通信系统传真机 此外对于不同主功能的加工机构其运动方式不同也构成不同用途 的机械。例如金属切削机床是根据工件与刀具相对运动产生切削作用的原 理进行工作的。因此工件与刀具的运动方式不同便产生不同用途的机床。 所以说机械自动化的发展空间非常广阔具有极大的想向空间需要我是 式中液位控制器的输出 蒸汽流量变送器般经开方器的输出 初始偏置值 加法器系数。的设置般取的值应考虑到静态前馈 补偿可现场凑试也可经理论推导得出。 设置的目的是使其在正常负荷下控制器和加法器的的输出都有个 比较适中的数值。最好在正常负荷下和项接近而相互抵消。 三冲量控制系统 双冲量控制系统还有两个弱点控制阀的工作特性不定能成为线性特 性这样要做到静态补偿就比较困难同时对于给水系统的扰动仍不能克 服。为此可再将给水流量信号引入构成三冲量控制系统。 三冲量控制系统的实施方案较多如图所示为其中的典型控制方案 之。 中国石油大学北京现代远程教育毕业设计论文 汽包 蒸汽 给水 省煤器 图汽包三冲量控制系统 从该图可以看出这是前馈控制与串级控制组成的复合控制系统。其中 汽包水位是主冲量主变量蒸汽给水流量为辅助冲量。在汽包停留时间 较短虚假水位严重时需引入蒸汽流量信号的微分作用。这种微分信号 应是负微分作用以避免由于负荷突然增加和减少时水位偏离设定值过高 或过低而造成锅炉停车。 如图所示为三冲量控制系统的方框图加法器的运算关系与双冲量 控制时相同各系数设置如下 系数通常可取或稍小于的数值 若采用气开阀取正值的值可按物料平衡关系进行计算 的设置和取值仍与双冲量控制系统相同。 图汽包三冲量系统方框图 在三冲量的控制系统中水位控制器和流量控制器的参数整定方法与 般串级控制系统相同。在有些装置中采用了比较简单的三冲量控制系统 只用台控制器及台加法器加法器可接在控制器之前如图所 示也可接在控制器之后如图所示中国石油大学北京现代远程教育毕业设计论文 给水蒸汽水位 正作用 气关阀 给水蒸汽水位 气关阀 正作用 图汽包三冲量控制系统的简化接法 图中加法器的正负号是针对采用气关阀及正作用控制器的情况。图 接法的优点是使用仪表最少只要台多通道的控制器即可实现。但如 果系数设置不能确保物料平衡则当负荷变化时水位将有余差图 的接法水位无余差但使用仪表较前者多在投运及系数设置等方面较前 者麻烦些。 冷却器控制方案的研究 冷却器的热载体是冷却剂常采用液态氨等介质作为冷却剂利用它们 在冷却器内蒸发进吸收工艺物料的大量热量使用工艺物料的出口温度下降 来达到生产工艺要求工业用冷却器的般控制方案有以下几种。 控制冷却剂的流量 如图所示 气氨 物料 物料液氨 图氨冷却器控制冷却剂流量的控制方案中国石油大学北京现代远程教育毕业设计论文 为氨冷却器控制冷却剂流量的控制方案其机理也是通过改变传热速率 方程中的传热面积来实现的。该方案控制平稳冷量冷却剂量利用充 分且对压缩机入口压力无影响。但这种方案控制不够灵活另外蒸发空间 不能得到保证易引起气氨带液而损坏压缩机。为此可采用图所示的 物料出口温度与液位的串级控制方案使用这种方案时可以限制液位的上 限保证有足够的蒸发空间。也可以采用图所示的选择性控制方案。 气氨 物料 物料液氨 气氨 物料 物料液氨 图温度与液位串级控制方案图温度与液位选择性控制方案 控制气氨排量 如图所示为氨冷却器控制气氨排量的控制方案其机理是通过改 变传热速率方程中的平均温度来控制工艺物料的出口温度的这种方案控制 灵敏迅速但制冷系统必须许可压缩机入口压力的波动。另外冷量的利用 不充分。为确保系统的安全运行还需要设置个液位控制系统防止液氨 进入氨管路而导致压缩机损坏。 液氨 气氨 物料 物料 图控制气氨排量的控制方案中国石油大学北京现代远程教育毕业设计论文 本文主要对传统的机械设计制造和机械自动化相比较提出了具有智能 化的特征是现代机械和传统的机械在功能上的本质区别。根据机械自动化在 各行各业的应用和发展显现出了机械自动化产品的优点和效益。即多功能 化高效率高可靠性省材料省能源不断满足人们生活和生产多元化 需求。 文章从系统的观念出发综合运用机械技术微电子技术自动化技术 及过控技术在化工生产中的应用。着重例举了锅炉汽包水位的控制和冷却剂 流量和气氨排量的最佳控制方案。提出了过程自动化控制今后的主要目标 指明了机械设计制造及其自动化的发展方向。 关键词设计制造自动化产品发展方向 目录 第章前言 机械自动化的产生和定义 机械自动化的科学技术 第二章机械设计制造及其自动化符合设计原则 满足对机器的功能要求 利用先进技术不断创新 第三章机械自动化技术在化工生产中的应用 锅炉汽包水位控制方面的研究 单冲量控制系统 双冲量控制系统 三冲量控制系统 冷却器控制方案的研究中国石油大学北京现代远程教育毕业设计论文 控制冷却剂的流量 控制气氨的排量 第四章机械自动化系统的优点与效益 生产能力和工作质量的提高 使用安全性和可靠性提高 调整和维修方便使用性能改善 具有复合功能适用面广 改善劳动条件有利于自动化生产 节约能源减少耗材 第五章机械设计制造及其自动化的发展方向 机电体化 智能化 模块化 网络化 微型化 绿色化 人格化 第六章结论 参考文献 中国石油大学北京现代远程教育毕业设计论文 第章前言 机械自动化的产生和定义 早在年日本的机械设计杂志副刊上刊登了机电体化这名词 后来随着机电体化的发展而被广泛的应用。美国机械工程师协会于 年为现代机械下了如下定义由计算机信息网络协调与控制的用于完成包 括机械力运动和能量流等动力学任务的机械和或机电部件相互联系的 系统。它与前面提及的机电体化是致的因此可以说现代机械就是指机 电体化系统。世纪年代国际机器与机构理论联合会给出了这样的 定义机电体化是精密机械工程电子控制和系统思想在产品设计和制造 过程中的协同结合。因此又可以说机电体化就是在机械设计制造及其自动 化基础上的发展。 机械自动化的科学技术 机械设计制造及其自动化是机械技术和电子技术为主体多门技术学科 相互渗透相互结合的产物是正在发展和逐渐完善的门新兴的边缘学科 机械自动化使机械工业的技术结构产品结构功能与构成生产方式及管 理体系发生了巨大变化使工业生产由机械电器化迈入了以机械自动 化为特征的发展阶段。 它的发展至今已经成为门有着自身体系的新型学科随着生产和科学中国石油大学北京现代远程教育毕业设计论文 技术的发展还将不断被赋予新的内容。但其最基本的特征可概括为机械 自动化的设计制造是从系统的观点出发综合运用机械技术微电子技术 自动控制技术计算机技术信息技术传感检测技术电力电子技术接 口技术信息变换技术以及软件编程技术等群体技术根据系统功能目标和 优化组织结构目标在多功能高质量高可靠性低能耗的意义上实现特 定功能价值并使整个系统最优化的系统工程