一种基于PLC控制的气液两相流模拟实验系统的制作方法

本发明属于两相流检测领域，涉及PLC控制、流量检测与控制等方面。

二、

背景技术：

两相流是至少有一相为流体所组成的流动系统，研究气液两相流的流动特性可以有效克服目前两相流装置中易磨损、易腐蚀等缺陷。PLC即可编程逻辑控制器，它采用一类可编辑的存储器，用于其内部存储程序，执行命令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各类过程。MCGS即监视与控制通用系统，可以快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统，主要完成现场数据的采集与检测，前端数据的处理与控制。

三、

技术实现要素：
：

1、专利目的

本发明以PLC为核心，旨在设计一种用于对气液两相流流型进行观察，以及进行气液两相流研究实验的小型两相流实验系统。

2、技术解决方案

本系统以PLC控制为核心，加以MCGS的模拟仿真，实现对虚拟仿真实验系统和物理模拟实验装置中两相流典型流型的发生和控制，并且实现流量、压力参数的检测，通过调节阀门开度观察典型流型的发生和过渡过程，同时也可以实现典型流型的直接发生，实现气液混合的典型两相流动状态的检测和控制实验。

3、技术效果及优点

本发明在实际工程项目中进行了检验，PLC的选用有利于物理模拟实验装置中流型的发生与控制，MCGS与PLC的有效结合又有利于对模拟试验装置中流型的控制与检测

四、附图说明

图1：实验装置管线布局图；图2：基于MCGS的模拟控制界面图

五、具体实施方式

该系统以PLC控制为核心，实现对虚拟仿真实验系统和物理模拟实验装置中两相流典型流型的发生和控制，并且实现流量、压力参数的检测，通过调节阀门开度观察典型流型的发生和过渡过程，同时也可以实现典型流型的直接发生，实现气液混合的典型两相流动状态的检测和控制。

1.两相流模拟实验系统设计

物理实验装置建立，在物理实验系统中加入压力和流量检测仪表，实现对流量、压力参数的实时检测。实验装置的管线布局如图1所示：

(1)气液两相流动实验装置的管线要满足以下要求：

①采用透明实验管线，以便观察流动形态的特点；

②实验管线要足够长，使进、出口留有适当的稳定段。

(2)实验装置的工作过程：

①来自空压机的气体经缓冲罐到流量调节阀和气体流量计后进入T型管道与液体混合，然后经过一段管路后进入到观察段。

②水是由储水罐经离心泵，流量调节阀和其相应的流量计后与气体在T型管中混合。一方面，垂直向上流动，进入测试段，在测试段观察其流型；另一方面，水平流动，进入水平环道，在测试段对流型进行观察。

③流出测试段的气液混合物中，空气排入大气，水流回储水罐，可以循环实验。

2.控制系统设计

以PLC为控制核心，实现对物理实验系统的控制与参数记录，即实现虚拟仿真实验系统和物理模拟实验装置中气液两相流典型流型的产生，并且实现流量、压力参数的检检测。

PLC在系统中的作用主要是实现压力、流量和液位各参数的采集，以及对各管道调节阀开度的调节控制，从而调节各管道流速，来实现所需要的流型。

3.虚拟组态设计(如图2所示)

利用MCGS组态软件平台，根据控制要求进行组态画面设计，各画面之间相互联系切换方便、快捷。

MCGS虚拟组态部分分为控制组态部分和实物模拟部分。控制组态就是对用户系统的五个组成部分进行组态，使其完成对气液两相流虚拟实验装置中对象的监控任务；实物模拟部分是通过使用MCGS组态软件对气液两相流实验装置进行模拟，并传送数据，以达到模拟实验的目的。

4.PLC控制的实验装置调试及运行

为了保证多相流物理实验装置可以安全正常的使用，在实验装置设计安装完成后，应当对其进行调试和试运行。采用先局部后整体的原则，首先对多相流物理实验装置中数据采集部分、流量调节部分，泵控制部分分别进行检定、调试，然后进行整个控制系统的试运行，检查其中的错误并进行改正，经过多次调试，最终完成控制系统的调试工作，使其能够安全正常地进行工作。