芯片抛光车间供液系统管路及其成套系统设计__毕设终稿(编辑修改稿)

芯片抛光车间供液系统管路及其成套系统设计__毕设终稿(编辑修改稿)内容摘要：

进行车间工业管路的空间布局设计，在合理布局的前提下，进行工业管路配套设施，如阀门、供液泵等设备的安装布置图； 图 芯片抛光车间空间结构图 消防用水 补液槽 2 补液槽 1 液槽 1 液槽 2 自 动 控 制 柜 中北大学 20xx届毕业设计说明书 第 8 页 共 33 页 ① 车间管路系统总体占地面积 *17 平方米 ② 设有 5个液槽，其中中性补液槽和中性液体储液槽各 1 个；弱碱性补液槽和弱碱性液体储液槽各 1 个；消防用水水槽 1个。 液槽中安装液位计。 图 储液槽 ③ 变频调速自动控制柜 1 台，用于系统全程的自动控制。 ④ 主管和辅管 （见图 ） 分别供应 弱碱性液体和中性液体，液体经过出液口后，剩余没用完的同程返回储液槽。 图 主管与辅管 中北大学 20xx届毕业设计说明书 第 9 页 共 33 页 ⑤ 主管和辅管近储液槽处分别安装止回阀，防止液体返程流动。 ⑥ 多泵并联，大大提高液体流动的动力性能和稳定性能。 图 ⑦ 干管上有电动阀的管路设置手动阀旁路。 ⑧ 中性液体出液口 7 个，弱碱性液体出液口 7个。 每个近出液口的支管安装一个压力传感器和一个电动阀 （见图 ）。 图 出液口安装图 ⑨ 主管长 20 米，辅管长 20米，支管安装位置 分布在主管两侧 5米 范围内。 ⑩ 补液槽与储液槽间各安装一个水泵。 储液槽与出液口之间 2 个支路管路并联，各支路管路各安装一个水泵。 水泵的选型 见第三章。 中北大学 20xx届毕业设计说明书 第 10 页 共 33 页 系统主要参数 设计 根据芯片抛光车间生产工艺的要求，完成供液管路的选材和相关配套设施的选型。 ① 主管参数 主管材料为 PVC，周长为 17CM，液体呈现弱碱性；辅管周长为 10CM, 液体呈中性，各工作点细管周长 70MM；选用合适的 管径比。 ② 控制对象 参数 西门子电机功率 400kw，额定电流 ，额定电压 6kv，额定转数 990 转／ min，水泵。 配用轴功率 385kw，额定流量 2500m3/h。 ③ 变频调速器 参数 选用 SIMOVERT MV 交流调速柜，输入 3AC， 2X1200V， 170A， 5060Hz，输出3AC， 06V,65A,2066Hz,配用干式整流变压器，提供输入电源，型号 ZTSGN630／ 6，额定容量 630KVA。 图 SIMOVERT MV交流 调速柜 ④ 压力变送器（ PT)参数 用于测量送水管网压力，提供 DC4— 20mA 标准信号输出。 供液方式设计 供、排液管 同程循环系统 设计 芯片抛光生产车间循环供液系统有出水点压力要求严、用水点多、出水量少的特点。 宜采用同程 循环 系统 （见图 ） ：经过每一并联环路的管长基本相等；同时，如果通过每米长管路的阻 力损失接近相等，将采用管径偏大的进、出液管中北大学 20xx届毕业设计说明书 第 11 页 共 33 页 (使进、出液干管从起点至终点的压力损失趋近于零 )，则管网的阻力不需调节即可保持平衡。 这种方式能确保进、出液管压力基本平衡 ，供液水量仅随支管管径大小而变化，可避免形成负压、出现断液的情况。 图 循环水泵多台并联 设计 简单的将几台水泵的流量、扬程简单叠加后，可能导致车间用水达不到生产要求，因为水泵并联后其总的流量、扬程并不是简单的叠加而成，而是水泵间相互作用生成了特殊的流量、扬程。 两台泵并联运行时 ， 效率总是大于单台泵运行；在不同性能循环泵并联时，一定要注意各自所提供的压头大小，以压头参数为主进行调节，流量和耗电量可作为参考数据。 泵的并联运行不仅是供液管网运行时所考虑的核心问题 ,在工程设计上，泵的选型一定不可忽视 ， 合理的匹配循环泵不仅能降低初投资 ， 更能降低运行成本 ，符合国家倡导节能方向。 很多管网工程 ， 由于所匹配的循环泵的性能和外网特性不是最佳匹配 ， 很多技术人员观念保守 ， 不至于用户需求 不达标 ， 故都选的泵较大 ， 以 “ 大大宜善 ” 为主流思想 ， 而不考虑今后运行经济效益 ， 往往会设计扬程远大于实际运行所需扬程。 若是循环泵运行不够匹配 ， 其结果要么是电能无故浪费 ,要么就是达不到外网所需压头 ， 致使水力调节很难达到稳定状态 [26]。 由此可以看出 ， 循环泵的匹配相当重要 ， 并联循环泵台数的多少 ， 必须经性能分析后方可匹配。 如并 联较多时 ， 循环泵很可能发生电流超载现象 ， 电机过热 ， 甚至损坏电机 ， 如外网所需阻力较小时 ， 就要慎重选择匹配的循环泵 ， 若是远大于实际所需压头 ， 使得实际工作点与理论设计工作点背离过大 ， 泵的性能曲线往往会向右偏移 ， 超出一定范围时就会出现电机过流的现象 [27]。 所以 ， 无论是从泵的选型还是泵的运行 ， 根据条件尽可能进行所选泵的单独运行和并联运行的技术综合比较 ， 近的方面考虑 ， 不仅有利于工程初投资 ， 更有利于泵今后中北大学 20xx届毕业设计说明书 第 12 页 共 33 页 的经济运行 ， 长远考虑 ， 对能源得到更好的利用大有益处。 变频调速技术 在供液管路系统中，普遍存在着 用水量变化较大的问题，在不同的季节、不同的时段，用户用水的需求量有很大的差别，存在着明显的用水高峰特征，因此供液系统的给水压力需要随用户的用水需求量变化而变化。 在低峰时，如果水泵机组按高峰期的用水量运行，虽可通过调节阀门来满足用水需求，但供液能量损耗大，而且还会影响机组的正常运行。 因此，根据用水需求自动控制水泵机组运行，且实现节能，是车间供液系统的一项重要内容。 变频调速是一项有效的节能降耗技术，其节电效率很高，几乎能将因设计冗余和用水量变化而浪费的电能全部节省下来。 变频调速控制技术，是指以变频调整原理为基 础，在保证供液可靠性的前提下，根据供液系统用水量的变化情况，自动调整水泵工况，使之始终尽可能地在高效区间内运行，以达到降低能耗、提高效率的目的。 这一技术是比较科学，可靠性较高的一种调节水泵工况的方式。 它具有调速精度高、功率因数高等特点，使用它可以提高产品质量、产量，并降低物料和设备的损耗，同时也能减少机械磨损和噪音，改善车间劳动条件，满足生产工艺要求。 变频器是一种以变频调速技术为基础通过改变频率来调整电机转速的工业装置。 作为一种先进的调速装置，变频器不但调速范围广、可靠性高、操作与维护方便，而且节电效果明 显 [28]。 控制系统工作原理 应用变频器来实现变频节能供液，可以采用恒压变量或变压变量两种方式来实现。 恒压变量供液系统通过调整变频器转速（即供液流量）来保证供液压力不变，该系统技术比较成熟，应用广泛。 变压变量供液系统则根据用户用水量的变化同时调整变频器转速（即供液流量）和供液压力，节能效果更好。 应用变频器来实现变频节能供液，可以采用恒压变量或变压变量两种方式来实现。 恒压变量供液系统通过调整变频器转速（即供液流量）来保证供液压力不变，该系统技术比较成熟，应用广泛。 变压变量供液系统则根据用户用水量 的变中北大学 20xx届毕业设计说明书 第 13 页 共 33 页 化同时调整变频器转速（即供液流量）和供液压力，节能效果更好。 图 芯片抛光车间供液系统控制原理图 系统安装注意事 项 总体安装特别注意事 项 ① 主管和辅管分别供弱碱性液体和中性液体，另外要有配套的消防用水管路。 ② 对于门阀的设置，要同时选用电动阀和手动阀，这对系统的安全工作和设备 稳定运行是有重要意义的。 ③ 铺设 管路时须 安装上备用管路，同样也是为了系统的安全工作和设备稳定 行。 ④ 本 课题设计了 7 个出液口，每个出液口出都各设置一个电动阀和一个传感器便 于对供液压力和流速的合理控制。 ⑤ 补液槽要设置液位传感器，可以保证供液持续。 管道安装 管道连接首选焊接（自动氩弧轨迹焊接）、其次快卡连接 （图 ） 、再次卫生结构法兰连接、不使用螺纹连接焊接的方法比快卡连接的明显优点在于焊接中北大学 20xx届毕业设计说明书 第 14 页 共 33 页 形成连续焊缝，不必考虑快卡连接的密封垫错位、缝隙及其老化更换问题。 图 卡箍式快卡链接 图 自动氩弧轨迹焊接 变频器安装 ① 变频器的安装环境：应避开阳光直射或高温多湿，选择无腐蚀性气体、易燃性气体、油烟和多尘的清洁干燥地方 ,须 安装在无振动的场所。 ② 变频器安装方法： 把变频器安装在配电柜 内进行使用，变频器周围留有足够的空间，以便保持良好的散热条件， 在配电柜内装上轴流凤机 等通风设备。 ③ 在变频器输入端安装空气开关 ， 原则上不要安装漏电开关。 ④ 为了减少变频器对其他设备的干扰，须 安装电抗器。 本章小结 中北大学 20xx届毕业设计说明书 第 15 页 共 33 页 本章主要是系统的总体方案设计，包括空间布局设计、系统主要参数的设计 和供液方式设计；分析了变频调速技术和控制系统的工作原理；分析了系统安装 的一些特别需要注意的事项，包括管道安装和变频器的安装。 3 管道系统选型 中北大学 20xx届毕业设计说明书 第 16 页 共 33 页 流量与管径、压力、流速的一般关系 一般工程上计算时，供液管路，压力常见为 ，水在供液管中流速在 13米 /秒 ， 常取 米 /秒。 流量 =管截面积 X流速 = 管内径的平方 X流速 (立方米 /小时 )。 其中，管内径单位： mm ，流速 单位：米 /秒 ， 所供液体的 的公式与水相同，只是流速一般取 2040米 /秒。 水头损失计算 Chezy 公式 Q C A R S   这里： Q —— 断面水流量（ m3/s） C —— Chezy 糙率系数（ m1/2/s） A —— 断面面积（ m2） R —— 水力半径（ m） S —— 水力坡度（ m/m） 根据需要也可以变换为其它表示方法 : DarcyWeisbach 公式 由于这里： hf —— 沿程水头损失（ mm3/s） f —— DarcyWeisbach 水头损失系数（无量纲） l —— 管道长度（ m） d —— 管道内径（ mm） v —— 管道流速（ m/s） g —— 重力加速度（ m/s2） 水力计算是输配供液管道设计的核心，其实质就是在保证 车间供液 量、 液 压安全的条件下，通过水力计算优化设计方案，选择合适的管材和确经济管径。 输配供液管道水力计算包含沿程水头损失和局部水头损失，而局部水头损失一般仅为沿程水头损失的 5~10%，因此本文主要研究管道沿程水头损失的计算方法 [29]。 表 管路损耗参考表 中北大学 20xx届毕业设计说明书 第 17 页 共 33 页 管径（ mm） 25 38 50 65 75 100 125 150 175 200 250 300 流量（ L/S） 1。