中央水泵房系统的毕业设计(编辑修改稿)

中央水泵房系统的毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

4 器 爆产 水仓闸门 采用两组电动阀门实现 2 其他阀门 抽真空阀门有 10 个需改造为电动，号为DN25100；另外管网还有 2 个阀门需改造为电动，型号为 DN200100 目前无防 爆产 水仓闸门 采用两组电动阀门实现 2 井下中央水泵控制系统基本要求 中央泵房自动化系统的总体设计思路是实现排水系统的自动调度，能根据水仓的水位等参数自动调配水泵，同时完成水泵状态的监测和监控，并能实现水泵的峰谷运行策略，到达无人值守、节能降耗的效果。 根据首山水泵的实际情况，设计的内容包括： 为每台水泵的出水和管网阀门增加一控制箱，实现阀门的电动运行 为每 台水泵增加一就地控制箱，采用远程 I/O，实现压力、温度、流量等的采集，并实现水泵启停、电动阀门开闭等操作，同时具备手动操作按钮。 增加一套集控 PLC 系统，采集液位、高低压控制及各就地控制箱的信息，实现排水系统的自动调度，实现各类自动操作和保护，同时具备远程监控功能。 改造部分阀门，包括四个放水阀、 10 个射流阀、 2 个管网阀门 增加部分传感器，包括液位计、流量计、真空压力变送器、水压变送器、温度传感及变送器等。 增加两套防水门的液压控制系统 系统结构 离心泵基本构造 离心泵的基本构造是由六部分组 成的，分别是：叶轮，泵体，泵轴，轴承，密封环，填料函。 如下图所示： 平 顶 山工 业职业 技 术学 院 毕业设计说 明 书 （ 论 文 ） 5 水 泵 结构示意图 1） 叶轮是离心泵的核心部分，它转速高输出力大，叶轮上的叶片又起到主要作用，叶轮在装配前要通过静平衡实验。 叶轮上的内外表面要求光滑，以减少水流的摩擦损失。 2） 泵体也称泵壳，它是 水泵 的主体。 起到支撑固定作用，并与安装轴承的托架相连接。 3） 泵轴的作用是借联轴器和电 动机相连接，将电动机的转距传给叶轮，所以它是传递机械能的主要部件。 4） 轴承是套在泵轴上支撑泵轴的构件，有滚动轴承和滑动轴承两种。 滚动轴承使用牛油作为润滑剂加油要适当一般为 2/3～ 3/4 的体积太多会发热，太少又有响声并发热。 滑动轴承离心泵结构使用的是透明油作润滑剂的 ,加油到油位线。 太多油要沿泵轴渗出并且漂，太少轴承又要过热烧坏造成事故。 在水泵运行过程中轴承的温度最高在 85度一般运行在 60 度左右，如果高了就要查找原因（是否有杂质，油质是否发黑，是否进水）并及时处理。 5） 密封环又称减漏环。 叶轮进口与泵壳间的间 隙过大会造成泵内高压区的水经此间隙流向低压区，影响泵的出水量，效率降低。 间隙过小会造成叶轮与泵壳摩擦产生磨损。 为了增加回流阻力减少内漏，延缓叶轮和泵壳的所使用寿命，在泵壳内缘和叶轮外援结合处装有密封环，密封的间隙保持在 ～ 之间为宜。 6） 填料函主要由填料，水封环，填料筒，填料压盖，水封管组成。 填料函的作用主要是为了封闭泵壳与泵轴之间的空隙，不让泵内的水流不流到外面来也不让外面的空 平 顶 山工 业职业 技 术学 院 毕业设计说 明 书 （ 论 文 ） 6 气进入到泵内。 始终保持水泵内的真空。 当泵轴与填料摩擦产生热量就要靠水封管住水到水封圈内使填料冷却。 保持水泵的正 常运行。 所以在水泵的运行巡回检查过程中对填料函的检查是特别要注意。 在运行 600 个小时左右就要对填料进行更换。 离心泵的分类 1） 按工作叶轮数目来分类 单级泵：即在泵轴上只有一个叶轮。 多级泵：即在泵轴上有两个或两个以上的叶轮，这时泵的总扬程为 n 个叶轮产生的扬程之和。 2） 按工作压力来分类低压泵：压力低于 100 米水柱； 中压泵：压力在 100~650 米水柱之间； 高压泵：压力高于 650 米水柱。 3） 按泵轴位置来分类 卧式泵：泵轴位于水平位置。 立式泵：泵轴位于垂直位置。 4） 按叶轮出来的水引向压出室的 方式分类 蜗壳泵：水从叶轮出来后，直接进入具有螺旋线形状的泵壳。 导叶泵：水从叶轮出来后，进入它外面设置的导叶，之后进入下一级或流入出口管。 平时我们说某台水泵属于多级泵，是指叶轮多少来讲的。 根据其它结构特征，它又有可能是卧式泵、高压泵等 离心泵的工作原理 在离心泵启动前，泵壳内灌满被输送的液体；启动后，启动后，叶轮由轴带动高速转动，叶片间的液体也必须随着转动。 在离心力的作用下，液体从叶轮中心被抛向外缘并获得能量，以高速离开叶轮外缘进入蜗形泵壳。 在蜗壳中，液体由于流道的逐渐扩大而减速，又将部分动能转 变为静压能，最后以较高的压力流入排出管道，送至需要场所。 液体由叶轮中心流向外缘时，在叶轮中心形成了一定的真空，由于贮槽液面上方的压力大于泵入口处的压力，液体便被连续压入叶轮中。 可见，只要叶轮不断地转动，液体便会不断地被吸入和排出。 系 统组成 PLC、执行机构、检测机构；上层的网络服务器以及客户端组成。 PLC 是通过工业以态网和西门子公司的 OPC 软件与网络服务器连接的，网络服务器和客户端是由工业以态网连接的。 具体的结构如图： 平 顶 山工 业职业 技 术学 院 毕业设计说 明 书 （ 论 文 ） 7 工 业 以 太 网 （ 光 纤 ）M P I地 面 集 控 系 统主 控 P L C水 泵 控 制分 站 1 水 泵 控 制 分 站 N 个水 泵 控 制分 站 N 温 度 巡检 仪 1温 度 巡检 仪 NR S 4 8 5高 压 综保 1高 压 综保 NR S 4 8 5 系统组成结构图 统底层的 PLC 带有工业以态网模块，在以态网模块和网络服务器之间有光电转换器，光电转换器将 PLC 发出的电信号转换成光信号在光缆中传输。 网络服务器 1 和 2 互为热备用，即在任一服务器出现故障时，系统能够正常运行，能够保证不影响生产。 由于无人职守系统不只有水泵控制系统，还有包括主扇风机等一些控制系统，所有在网络服务器和客户端之间加 DLINK HUB，用来扩展网络接口。 客户端能够实时地监测水泵的运行参数以及控制水泵的起停。 3. PLC 终端 PLC 是该系统的终端核心，本系统 采用 S7300PLC。 终端硬件配置 该系统的 PLC 硬件是 1 个主站和 5 和从站构成的 PROFIBUSDP 网络，主站包括电源模块、 CPU 模块、数 字量 I/O 模块、 A/D 模块、通讯模块和工业以态网模块。 其组态结构如 图 2。 采用上述的 PROFIBUSDP 网络集散控制可以避免繁琐的硬件电路连接，即可以节省成本有可以节省人力资源，而且还提高了系统的可靠性，精确性。 软件设计 PLC 软件配置有系统程序和用户程序。 系统程序配置在 CPU 模块里，出厂时就已经集成在硬件里，无需用户自己编写。 用户程序是在用户 在编程器里编写好之后下载到 PLC的存储模块，程序采用块式结构形式。 以下是该系统部分用户程序。 平 顶 山工 业职业 技 术学 院 毕业设计说 明 书 （ 论 文 ） 8 模拟量检测部分（传感器）： 1)仓水位传感变送器 2)量传感变送器 3)力传感变送器 4)空度传感变送器 5)量传感变送器 6)度传感变送器 检测部分组成图 说名：以上所用的各种传感变送器输出的信号均为标准信号。 如上图所示： 模拟量扩展模块接线图及模块设置 EM235 是最常用的模拟量扩展模块，它实现了 4 路模拟量输入和 1 路模拟量输出功能。 下面以 EM235 为例讲解模拟量扩展模块接线图，如图 P r o f i b u s _ D P 总 线E T 2 0 0压 力 变 送 器参 数 显 示负 压 变 送 器流 量 变 送 器温 度 变 送 器操 作 按 钮阀 门 状 态状 态 显 示电 动 阀控 制 箱电 磁 阀 平 顶 山工 业职业 技 术学 院 毕业设计说 明 书 （ 论 文 ） 9 图 图 1 演示了模拟量扩展模块的接线方法，对于电压信号，按正、负极直接接入 X＋和 X－；对于电流信号，将 RX 和 X＋短接后接入电流输入信号的 “ ＋ ” 端；未连接传感器的通道要将 X＋和 X－短接。 对于某一模块，只能将输入端同时设置为一种量程和格式，即相同的输入量程和分辨率。 EM235 的常用技术参数 如下表 模拟量输入特性 模拟量输入点数 4 平 顶 山工 业职业 技 术学 院 毕业设计说 明 书 （ 论 文 ） 10 输入范围 电压（单极性） 0～ 10V 0～5V 0～ 1V 0～ 500mV 0～100mV 0～ 50mV 电压（双极性） 177。 10V 177。 5V 177。 177。 1V 177。 500mV 177。 250mV 177。 100mV 177。 50mV 177。 25mV 电流 0～ 20mA 数据字格式 双极性 全量程范围32020～ +32020 单极性 全量程范围 0～ 32020 分辨率 12 位 A/D 转换器 模拟量输出特性 模拟量输出点数 1 信号范围 电压输出 177。 10V 电流输出 0～ 20mA 数据字格式 电压 32020～ +32020 电流 0～ 32020 分辨率电流 电压 12 位 电流 11 位 表 下表说明如何用 DIP 开关设置 EM235 扩展模块，开 关 1 到 6 可选择输入模拟量的单/双极性、增益和衰减。 EM235 开关 单 /双极性选择 增益选择 衰减选择 SW1 SW2 SW3 SW4 SW5 SW6 ON 单极性 OFF 双极性 OFF OFF X1 OFF ON X10 ON OFF X100 ON ON 无效 ON OFF OFF OFF ON OFF OFF OFF ON 平 顶 山工 业职业 技 术学 院 毕业设计说 明 书 （ 论 文 ） 11 表 由表 ， DIP开关 SW6决定模拟量输入的单双极性，当 SW6为 ON时， 模拟量输入为单极性输入， SW6 为 OFF 时，模拟量输入为双极性输入。 SW4 和 SW5 决定输入模拟量的增益选择，而 SW1， SW2， SW3 共同决定了模拟量的衰减选择。 根据上表 6 个 DIP 开关的功能进行排列组合，所有的输入设置如下表 表 6 个 DIP 开关决定了所有的输入设置。 也就是说开关的设置应用于整个模块，开关设置。