盘县煤矿东区主水仓自动排水控制系统设计毕业设计(编辑修改稿)

盘县煤矿东区主水仓自动排水控制系统设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

于 ，电动机容量小于 20KW时，过道宽度可适当减小，但 在任何情况下，设备的突出部件贵州大学本科毕业论文（设计） 第 16 页 之间或突出部件与墙之间应不小于 ，如电动机容量大于 55KW时，则不得小于。 ②泵站内主要通道宽度应不小于。 ③水管与水管之间的净距 B值应大于 ,保证工作人员能较为方便地通过。 ④水管外壁与配电设备应保持一定的安全操作距离 C。 当为低压配电设备时 C值不小于 ，高压配电设备 C值不小于 2m。 ⑤水泵外形凸出部分与墙壁的净距 D，须满足管道配件安装的要求，但是，为了便于就地检修水泵， D值不宜小于。 如水泵外形不凸出基础， D值则表示基础与墙壁的距离。 ⑥对于非水平接缝的水泵，在检修时，往往要将泵轴和叶轮沿轴线方向取出。 因此，在设计泵房时，要考虑在这个方向上有一定的余地，即水泵离开墙壁或者其他机组的距离应大于泵轴长度加上 ，为了从电动机中取出转子，应同样地留出适当的距离。 ⑦装有大型机组的泵站内，应当留出适当的面积作为检修机组只用，其尺 应保持检修机组的周围有 ～。 （ 2） 泵房设计 泵房布置应根据泵站的总体布置要求和站址地质条件，设备型号和参数，进、出水流道（或管道），电源进线方向，对外交通以及有利于泵房施工、机组安装与检修和 工程管理等，经技术经济比较确定。 泵房布置应符合下列规定： ① 泵房大门口要求通畅，既能容纳最大的设备（水泵或电机），又有操作余地。 其内部场地宽度一般用水管外壁和墙壁的净距 A表示。 其等于最大设备的宽度加 lm ，但不得小于 2m。 ②满足机电设备布置、安装、运行和检修的要求。 ③泵房长度应根据机组台数、布置形式、机组间距，边机组段长度和安装检修间的布置等因素确定，并应满足机组吊运和泵房内部交通的要求。 ④泵房宽度应根据机组及辅助设备、电气设备布置要求，进、出水流道（或管道）的尺寸，工作通道宽度，进、出水侧必需 的设备吊运要求等因素，结合起吊设备的标准跨度确定。 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 17 页 ⑤安装检修间宜设置在泵房内对外交通运输方便的一端或进水侧，其尺寸应根据机组安装、检修要求确定， ⑥泵房对外至少应有两个出口，其中一个应能满足运输最大部件或设备的要求。 ⑦泵房内，四周均应设将渗水汇入集水廊道或集水井的排水沟。 ⑧泵房的耐火等级不应低于二级。 泵房内应设消防设施，并应符合现行国家标准《煤矿设计规范》和国家现行标准《给排水安装规范》的规定。 (3) 水泵机组安装图设计 由以上 水泵机组的布置设计和 泵房设计得如下 水泵机组安装图： 图 水泵安装机组图 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 18 页 由于采用单泵但管道运输系统，一用、一备、一检修的设计思路。 因此我们在泵房中的三台泵的安装布置才用如下图的布置方式，以及相对应的轴侧图： 图 水泵安装房布置图 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 19 页 图 水泵房布置 轴侧 图 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 20 页 第 三 章 电气与电路设计 电流的计算 第三章中根据水泵型号得到与水泵型号相匹配的电动机，其电动机型号为Y315s2， 电动机性能参数如下： 同步转速： n=2950r/min 功率： P=110KW (1)线径选择。 口诀中的阿拉伯数字与倍数的排列关系如下： 对于 、 、 10 2mm 的导线可将其截面积数乘以 5 倍。 对于 1 25 2mm 的导线可将其截面积数乘以 4 倍。 对于 3 50 2mm 的导线可将其截面积数乘以 3 倍。 对于 70、 95 2mm 的导线可将其截面积数乘以 倍。 对于 1 150、 185 2mm 的导线可将其截面积数乘以 2 倍 首先要计算电机的线电流，对于单相电路而言，电机功率的计算公式是： p=iucosφ； 对于三相平衡电路而言，三相电机功率的计算公式是： p=。 由三相电机功率公式可推出线电流公式： i=p/ 式中： p 为电机功率 u为线电压，一般是 380v cosφ是电机功率因素，一般取 110kw 电机的线电流： i=p/=110000/*380*=110000/= 由于电机的启动电流很大，是工作电流的 4 到 7 倍，所以还要考虑电机的启动电流，但启动电流的时间不是很长，一般在选择导线时只按 到 的系数考虑。 你这取贵州大学本科毕业论文（设计） 第 21 页 ，那么电流就是 ,选择 50 2mm 的铜线 也可以满足正常工作。 同理， 1kw 电机的线电流： i=p/=1000/*380*=1000/=2a 考虑启动电流后，线电流为 2a，选择 2mm 的 铜线 比较合适。 导线截面积和载流量的计算有口诀如下： 导线安全载流量 10 下五， 100 上二，1 25 四， 3 50 所以主回路线径选择为 300mm2，允许通过电流为 3+2 3+2=，选择线径为 185 2mm 的铜线。 (2)元件选型。 断路器： 断路器是具有过载、短路和欠电压保护的保护电器 ，断路器有油浸式断路器、真空 式断路器和空气式断路器三大类，在低压电路中空气式断路器目前是应用最多的。 空气式断路器结构型式可分为框架式和塑料式外壳，框架式分断能力较高，常用于主电路或大容量电路中，塑料式结构紧凑，便于独立安装。 主电路断路器 QF：根据总得电路额定电流和电压，选用框架式断路器，型号为60015Dw 框架式自动空气开关，适用于 HzAc 60~50 ，额定工作电压为 VuN 380 ，额定电流 AIN 100 ，过电流 脱扣范围 200600A。 异步电机分支回路分电路断路器 QF14 ：根据电机额定电流 AIN  ；额定电压 VuN 380 ，选用塑料外壳式空气开关，型号 DZ10100，适用于 HzAc 60~50 ，额定工作电压为 VuN 380 ，额定电流 AIN 100 ，过电流脱扣范围 60100A。 ③ 接触器；接触器是一种适用于远距离频繁通断电路的控制电器，主要控制对象 为电动机。 接触器主要技术参数除额定电流、电压之外还有使用类别、机械寿命、操作寿命和电寿命。 CJ10 系列交流接触器是一般任务型接触器，主要适用于交流电动机的启动和控制。 绕线式异步电机分支回路分电路接触器 KM112， 选用 10010CJ型交流接触器，技术参数如下：控制电机最大功率 50KW，额定电压 VuN 380 ，额定电流 AIN 100。 主触头数目为 3，辅助触头数目为 2 常分 2 常合。 电寿命 60 万次，机械寿命 300 万次。 ④ 热继电器： 热继电器主要用于电机的过载保护，一般情况按照电机额定电流选用热继电器，依据电机的实际负载情况，选取热继电器整定值为电机额定电流贵州大学本科毕业论文（设计） 第 22 页 的 倍，水泵驱动电机的额定电流 AIN  ，热继电器整定值在 之间。 因此选用 3/15016JR ，热元件额定电流为 85A。 刻度中可调范围为 53~85A。 主电路的电路图如图 所示。 图 电路主回路图 电动阀电路设计 电动阀的设计是为了防止启停水 泵时发生水锤现象。 当水泵关闭时，由于水泵出口的压力骤然减小，管路中的水就会出现自由落体现象，但由于逆止阀的存在，使管路中水的重量突然集中在逆止阀上，产生巨大的能量。 这股巨大的能量甚至能损坏设备，对整个排水系统造成损坏。 所以电动阀的设计是必须的。 为了防止这种现象发生，启动排水系统时要先开启水泵电动机，当水泵运转起贵州大学本科毕业论文（设计） 第 23 页 来以后，管路中的压力逐渐升高，打开电动阀会平衡管路中水的自身的重力，对整个官网冲击较小。 停止排水系统时，要先关闭电动阀，使管路中水的压力逐渐减小，再关闭水泵电动机，减小对官网的冲击。 这样能大大增加 排水系统的寿命，也保证了煤矿的安全。 电器元件选型如下： (1)电动阀 ： 查阅 [4]，选用型号为 的电动阀。 阀门型式为蝶阀，驱动方式为电动，联接型式为法兰联接，工作压力为。 (2) 交流接触器：电动阀驱动电机分支回路接触器 1320 选用 510CJ 型交流接触器，技术参数如下：控制电机最大功率 ，额定电压 VuN 380 ，额定电流AIN 5。 主触头数目为 3，辅助触头数目为 1 常分。 电寿命 60 万次，机械寿命 300万次。 (3) 电缆：电动阀驱动电机分支回路采用 2mm 铜芯线，载流量约为。 (4) 断路器 ： 电动阀驱动电机分支回路断路器 QF5 ：四台电机型号为 Y8012额定工作电压为 VuN 380 ，额定电流 AIN  ，选用塑料外壳式空气开关，型号，适用于 HzAc 60~50 ，额定工作电压为 380V，额定电流 2A，过电流脱扣范 围。 电路图设计如图 所示。 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 24 页 图 电动阀回路图 PLC 选型与设计 PLC 选型 在 PLC 系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是 PLC 工程设计选型。 工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。 PLC 及有关设备是集成的、标准的，按照易于工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则选型所选用PLC 应是在相关工业领域有成熟可靠的系统， PLC 的系统硬件、软件配置及功能应用装置规模和控制要求相适应。 熟悉可编程序控制器、功能图标及有关的编程语言有利于缩短编程 时间，因此，工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定 PLC 的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性价比的 PLC 和设计相应的控制系统。 （ 1）估算 输入输出（ I/O）点数 I/O 点数估算时应当考虑适当的余量，通常先根据统计的输入输出点数，再增贵州大学本科毕业论文（设计） 第 25 页 加 10%～ 20%的可扩展余量后，作为输入输出点数估算数据。 最后在实际订货时，还需根据制造厂商 PLC 的产品特点，对输入输出点数进行适当调整。 在本设计中 ， PLC 输入端应设置 4台机组的 4个备用选择按钮、 4 个启动按钮、4 个停止按钮、 4 个热继电器输入、上下水位触点 2 个， 2个手动控制和自动控制选择按钮、 8个电动阀门的行程开关，输入点合计 ,28 点。 输出端应设置主回路的 12个交流接触器、电动阀回路的 8 个交流接触器、 4个故障指示灯、 4 个备用指示灯、输出点合计 28 点。 输入输出（ I/O）点数为 28+28=56 点。 再增加 15%的可扩展余量，I/O 总点数为 64 点。 （ 2）存储器容量的估算 存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应 用项目使用的存储单元的大小，所以程序容量小于存储器容量。 设计阶段，由于用户应用程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的，需在程序调试之后才知道。 为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量的估算来替代。 存储器内存容量的估算没有固定的计算公式，许多文献资料中给出了不同的估算公式，大体上都是按数字量 I/O 点数的 10～ 15 倍，加上模拟 I/O 点数的 100 倍，以此数为内存的总字数（ 16 位为一个字），另外再按此数。