基于plc的真空滤油机控制系统设计_毕业设计论文(编辑修改稿)

基于plc的真空滤油机控制系统设计_毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

滤能力须为抽油泵公称排量的 3～ 5倍。 （ 6） 反冲系统。 当油压表达到并超过一定读数后（ ）， 报警器 报警，表示出油滤芯已 被 严重堵塞，此时 用 反冲系统清洗滤芯。 通过 反冲除 去 滤芯上累积的污染物，延长了滤芯的寿命。 用 一根 软管 接通 A、 C口，关闭反冲锁止阀 b，打开出油阀 A和阀 B、阀 C，并 开启抽油泵，压力油从 C 经 A 口后，实现 出油系统各过滤器阀芯实施 的 反冲，湖南人文科技学院毕业设计 6 再 经 B口排出。 关闭选择阀 和 反冲锁止阀 a、 b，打开 真空破坏阀 和 进油阀 D，开启抽油泵，各进油过滤器 被 压力油打开安全阀后反冲，然后 压力油 经 D 口排出， 完成 各进油过滤器阀芯的反冲。 各过滤器的油液出口布置在罐壁的切向上， 利于反冲时形成涡旋紊流， 提高反冲效果 且不会 冲坏阀芯。 油 泵 的选型 常用的油泵按结构 分 为 齿轮泵、叶片泵、柱塞泵三种 [2]。 齿轮泵用于低压系统，对油液污染敏感 度不大 ；叶片泵 脉动小 、 输出流量均匀 、噪声小，但 对油液污染敏感 、 吸油特性不太好 ；柱塞泵泄漏小、容积效 率高， 常 和叶片泵一起用于高压系统中， 但对油液污染 敏感。 因此真空滤 油机选用齿轮泵作为进、排油泵。 抽油泵一般 选用自吸真空度大的液压装置，如齿轮泵、螺杆泵等。 抽油泵的公称排量也是滤油机设计计算的主要参数。 一般参数的确定如下： （ 1）油 泵工作压力 确定。 为 让 系统的可靠性 提高 ，延长泵使用寿命，一般油泵的正常工作压力为泵额定压力的 70%~80%。 由于系统在负压条件下运行且液压缸及液压马达等执行元件 也没有 ，因此油泵的工作压力应不高于。 （ 2）油泵工作流量确定。 系统工作时的最大流量必须小于 油泵的流量。 （ 3） 油泵电动机功率 确定。 油 泵的工作参数 应处在泵的效率曲线的高效区域，一般 按 计，考虑 一般 电动机允许短时间超载 25%， 再验算其他工况条件那么就可以 确定电动机功率。 表 油泵型号 及参数表 湖南人文科技学院毕业设计 7 鉴于以上原理 有油泵型号为 KCB13 KCB200、 KCB300 符合要求， 三种油泵的参数对照 如表 所示。 通过以上比较，选择 KCB135 相比而言效率较高且功率较低耗能少。 图 22为 KCB135 油泵实物图。 图 22 KCB135 加热器的 选型 油温在 正常工作下为 80℃以下， 由 饱和蒸汽压与温度的关系，确定真空度为 ，此时水的蒸发温度为 45℃ ~70℃ ，而 且 油液 的性能 能够保持。 从而油液需要加热到 45℃ ~70℃， 考虑到 高海拔地区因能达到较低的真空度， 因此 需适当提高加热温度 [4]。 加热器有蛇形铠装加热管直接在罐内加热方式，此方式热效率较高；多直管串联加热方式，此方式因便于维修加热管而常用。 管道外包型 远红外加热方式，此方式油液加温均匀，油液不会因接触高温加热管而产生碳化物和降低油液使用性能的熵变等现象。 本设计选用 TFM/JG 管道外包型远红外加热装置 作为加热器 ， 远红外加热器 由电热涂料在加热器辐射面形成固化涂层，该涂层因其表面黑度高，故能吸收大量的辐射热能，又因其发射率高，故能将吸收的辐射热能转换成物体易吸收的远红外热能以电磁波的形式传递 .微米级电热涂料的涂层厚、热阻大、反射率高，用于烘箱板表面，将散失的热能转换成远红外热能以电磁波的形式辐射烘箱内，为烘箱内的被加热物体所吸收，而不易被潮气吸收，从而将热能留在烘箱内，不仅降低了排潮温度，而且使烘箱内的温度升高，使烘箱内的温度得到了充分的利用 .纳米级电热涂料的涂层薄、热阻 小，用于烘箱中受热导温的金属材料表面，湖南人文科技学院毕业设计 8 在传热过程中，该涂料层不仅将吸收的辐射热能转换成远红外热能传递，其自身变成远红外辐射热源，而且也因其表面温度的提高，导致温度梯度增大，使被加热物体的热能传导强度增强，吸热能力大大提高 [5]。 TFM/JG管道外包型远红外加热装置 ， 额定电压为单相 220V，电功率为 1～3KW， 控温范围为 30℃ ～ 300℃ [6]， 常用的管径：Φ 3Φ 5Φ 7Φ 8Φ 10Φ 12Φ 15Φ 180、Φ 21Φ 32Φ 450、Φ 600 以上的各种管道 [7]， 本设计选择 Φ 34 的 管道直径。 且 管道直径、长度不受限制，根据用户工艺要求可非标准加工，安全性能达到防爆要求 [8]。 如图 23 所示为 TFM/JG 管道外包型远红外加热装置 实物图。 图 23 TFM/JG管道外包型远红外加热装置 真空泵的 选型 真空泵的选择主要依据泵需要抽掉的气体总量，因真空泵抽气速率决定着真空罐体真空度的大小，选取时还应当考虑抽气速率应大于或等于排油泵排量的12 倍；且能保证在 12min 内将罐体和管道的气体压力抽到 或更低。 结合以上控制要求，本设计选用 2BV 系列水环真空泵 ， 2BV 系列水环真空泵为整体结构 — 机泵同轴的单级泵。 轴封 用机械密封，具有 安装简捷 、结构简单 、无油、安全可靠等特点。 如图 24所示为 2BV 系列水环真空泵 工作 原理图。 2BV 系列水环真空泵适于气体和湿润蒸汽 的 抽除 ，吸气压力可达到 33mbar绝压。 当 2BV 水环式真空泵在吸气压力低于 80mbar 的状态下长期工作时， 此时为了对泵的保护应连 接汽蚀保护管， 若 2BV 水环式真空泵配 备 大气喷射器吸气压力可达 10mbar。 叶轮 3 偏心地安装在泵体之内，起动时向泵内注入一定高度湖南人文科技学院毕业设计 9 的水，因此当叶轮 3 旋转时，水受离心力的作用而在泵体内壁形成一旋转 水环 1，水环下部内表面与轮毂相切，沿箭头方向旋转，在前半转过程中， 2BV 水环式真空泵水环内表面逐渐与轮毂脱离，因此在叶轮叶片间与水环形成封闭空间，随着叶轮的旋转，该空间逐渐扩大，空间气体压力降低，气体自圆盘吸气口被吸入；在后半转过程中，水环内表面逐渐与轮毂靠近，叶片间的空间逐渐缩小，空间气体压力升高，高于排气口压力时，叶片间的气体自圆盘排气口被排出。 如此叶轮每转动一周，叶片间的空间吸排气一次，许多空间不停地工作， 2BV 水环式真空泵就连续不断地抽吸或压送气体 [9]。 水环。 泵盖。 叶轮。 吸气口。 排气口 图 24 水环真空泵及压缩机工作原理图 2BV 水环式真空泵由于在工作过程中，做功产生热量，会使工作水环发热，同时一部分水和气体一起被排周，因此，在工作过程中，必须不断地给泵供水，以冷却和补充泵内消耗的水，满足泵的工作要求 [10]。 当 2BV 水环式真空泵排出的气体不再利用时，在 2BV 水环式真空泵排气口上接有气水分离器，废气和所带的 部分水排入汽水分离器后，汽 水分离，气体由排气管排出，留下的水经回水管供至泵内继续使用 [11]。 随着工作时间的延长，工作水温度会不断地升高，这时需从供水管供给冷水，以降低工作水的温度，保证泵能达到所要求的技术要求和性能指标。 模拟量的检测 油温检测 对真空罐中油温的检测 ， 本设计采用 铂电阻温度传感器 PT100 实现对真空湖南人文科技学院毕业设计 10 罐中油温的检测。 真空罐中温度大概 80℃左右，采用 铂电阻温度传感器 PT100经济实用，且稳定精度高。 铂电阻温度传感器 PT100 实物图 如图 25 所示。 图 25铂电阻温度传感器 PT100 PT100 铂电阻的特点是精度高，稳定性好，性能可靠。 铂在氧化性气氛中，甚至在高温下的物理、化学性质都非常稳定 [12]。 因此铂被公认为是目前制造热电阻的最好材料。 铂电阻主要作为标准电阻温度计使用，也常被用在工业测量中。 铂电阻的阻值温度之间的关系，在 0～ 850℃范围 [13]内可用下式表示，Rt=R0(1+At+Bt2)在 200～ 0℃范围内则用下式表示 ,Rt=R0[1+At+Bt2+C(t100)3]式中 Rt温度为 t℃时的铂电阻的阻值； R0温度为 0℃时的铂电阻的阻值；A、 B、 C 为常数 , A=10 3/℃； B=10 7/℃； C=10 12 /℃；对满足上述关系的热电阻，其温度系数约为 103/℃。 PT100 是铂热电阻，它的阻值跟温度的变化成正比。 PT100 的阻值与温度变化关系为：当 PT100 温度为 0℃时它的阻值为 100 欧姆，在 100℃时它的阻值约为 欧姆。 它的工业原理；当 PT100 在 0 摄氏度的时候他的阻值为 100 欧姆 ,它的阻值会随着温度上升而成匀速增长 [14]。 真空罐压力检测 对真空罐中压力的测量。 对真空罐中压力检测需用气液 压力传感器， PJT206气液压性能稳定且价格低廉。 本设计采用 PJT206 气液压力传感器来实现对真空罐中压力的测量。 PJT206 气液压力传感器量程为 0～ 1～ 150(MPa)，介质温度为20～ 85℃ ， 在机械振动频率 20Hz～ 1000Hz 内，输出变化小于 %FS，标准模拟信号电流输出型 [15]。 PJT206 气液压力传感器的实物图 如图 26 所示。 湖南人文科技学院毕业设计 11 图 26 PJT206 湖南人文科技学院毕业设计 12 第 3 章 基于 PLC 真空滤油器控制系统的硬件设计 控制系统的 设计方案 根据控制系统的功能要求， 本系统是以可编程控制器为主控器来实现 真空滤油机的滤油除杂功能，输入部分有启停开关，液位检测开关，以及油温 、油压 传感器对真空罐油温的检测结果给 PLC 对应配套的 A/D 模块 ，经 A/D 模块的处理提交给 PLC 实现相应的控制功能。 输出模块有 输出对油泵和真空泵的电机控制，以及对油温检测，液位检测的指示灯，油温超上限或低于下限的报警，液位超上限以及低于下限的报警。 总体设计方案如 图 31所示。 P L C开 关 量A / D 模块温 度测 量真 空 泵油 泵电 机显 示 模 块压 力测 量报 警 模 块加 热 器 图 31 控制系统设计方案图 电气 图 系统 需要控制两台电机，分别为真空泵的电机与油泵的电机。 M1 为真空 泵电机， M2 为油泵电机。 首先开启真空泵电机抽出真空罐中的空气使真空罐中为真空状态， 当液位传感器检测到油液超过下限油位时将信号给 PLC， PLC 输出控制油泵的开启，当液位传感器检测到油液超过喷淋嘴时，将信号给 PLC， PLC控制真空泵电机使真空泵电机停止工作。 其主要电气 图如 图 32所示。 输入电压为 380V， QS 为总开关， FU 为熔断器 ， FR 为热元件， KM1 和 KM2 为电磁式继湖南人文科技学院毕业设计 13 电器，接入电路为常开触点，随控制要求进行开断。 3 8 0 VL 1L 2L 3F U 1Q SFUK M 1M 13 ~FUK M 2M 23 ~真 空 泵 电 机 油 泵 电 机F R F R 图 32 系统主电器图 PLC 的选型 主控器的选型 采用 PLC 为主控器的真空滤油机控制系统，其中四个等级的液位检测输入信号，以及启停、复位按钮，加热器启停输出控制，真空泵和油泵电机输出控制，真空破坏阀的控制， 运行显示灯以及过限 报警提 示 等 ，估计需要 I/O 口数 38个 ，加上留 15%的余量 [16]。 又由于要进行 电机 的控制，所以应选继电器输出控制型PLC。 因此本设计采用三菱公司的 FX2N48MR 型号的可编程控制器。 三菱公司的 FX2N。