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關(guān)于離心泵開(kāi)題報(bào)告
離心式水泵的工作原理是是靠葉輪產(chǎn)生的真空把水從下面吸上來(lái)再打到高處，如果泵體內(nèi)沒(méi)水的話，真空形不成，那水就吸不上來(lái)了，如果液位高于水泵，可以利用自灌的方式把水引入泵體內(nèi)，不然也需要灌水。知道它的原理就好設(shè)計(jì)論文的開(kāi)題了。
論文題目《排水泵房自動(dòng)控制設(shè)計(jì)》
摘要：為了提高傳統(tǒng)水泵房控制方式的不足，實(shí)時(shí)監(jiān)控泵房各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，設(shè)計(jì)了基于PLC的排水泵房自動(dòng)排水監(jiān)控系統(tǒng)，分析了系統(tǒng)的構(gòu)成和控制軟件的編制。該系統(tǒng)采用西門(mén)子PLC作為控制器，通過(guò)檢測(cè)部件等系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)液位和其他參數(shù)，對(duì)水泵的運(yùn)行進(jìn)行自動(dòng)化控制，并將數(shù)據(jù)傳到上位機(jī)中，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程檢測(cè)。
關(guān)鍵詞: 水泵，PLC，自動(dòng)控制
1研究背景
1.1課題來(lái)源
我國(guó)排水泵房控制系統(tǒng)仍由很多依靠傳統(tǒng)的人工操作方式，而傳統(tǒng)的自動(dòng)控制大多為常規(guī)的繼電器帶動(dòng)接觸器控制，其控制器通常為電位器之類，是基于電氣原理的純電氣自動(dòng)控制，屬于模擬控制方式。如一位式的模擬控制方式，這種控制方式精度低，可靠性差，除了一些精度要求不高的場(chǎng)合外，現(xiàn)階段一般很少采用。
隨著集成技術(shù)的迅猛發(fā)展，以微處理器為核心的單片機(jī)、PLC、工控機(jī)迅速滲透到工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域，產(chǎn)生了計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制。計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的控制器是各種類型的計(jì)算機(jī)(包括單片機(jī)、工控機(jī)及PLC等)，其最大的優(yōu)點(diǎn)是控制器能夠存儲(chǔ)并辨識(shí)特殊的語(yǔ)言(程序)，根據(jù)程序的控制思想發(fā)出各種指令，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，使被控制量滿足系統(tǒng)的要求。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)就是將落空的排水泵控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)對(duì)水泵實(shí)行自動(dòng)控制和狀態(tài)檢測(cè)。
1.2研究目的、意義和任務(wù)
從排水泵房控制系統(tǒng)比較落后，完全是人為手動(dòng)控制的現(xiàn)狀來(lái)看，它十分需要增加一套控制系統(tǒng)，從而減輕操作人員工作量，優(yōu)化運(yùn)行，延長(zhǎng)系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行壽命。本課題就是設(shè)計(jì)一控制系統(tǒng)來(lái)解決以上問(wèn)題。本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)的時(shí)候是以某工程排水泵排水系統(tǒng)為藍(lán)本進(jìn)行設(shè)計(jì)的。但本系統(tǒng)的使用并不局限于某工程排水泵排水系統(tǒng)。
本課題主要的任務(wù)是設(shè)計(jì)檢測(cè)部分、控制部分和網(wǎng)絡(luò)(控制器和微機(jī)通訊)部分，通過(guò)檢測(cè)部分檢測(cè)主水倉(cāng)、補(bǔ)水倉(cāng)液位和各泵的運(yùn)行參數(shù)，并送至控制器中，通過(guò)控制器實(shí)現(xiàn)電動(dòng)控制或自動(dòng)控制。并且將數(shù)據(jù)傳到地上控制室的上位機(jī)中，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程檢測(cè)。
2 文獻(xiàn)綜述
目前，許多工廠的排水系統(tǒng)還采用人工控制，水泵的開(kāi)停及選擇切換均人工完成，完全依賴于工人的工作態(tài)度和責(zé)任心，同時(shí)人工控制也無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)水位的增長(zhǎng)速度，做不到根據(jù)水位和其他參數(shù)在用電的'風(fēng)谷期自動(dòng)開(kāi)停水泵，這將嚴(yán)重影響工廠自動(dòng)化管理水平和經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也容易由于人為因素造成安全隱患。
2.1控制系統(tǒng)總體概述
本套系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制分為三部分：
現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制
地下控制室電動(dòng)控制
地上主控制室遠(yuǎn)程檢測(cè)
通過(guò)傳感器對(duì)主水倉(cāng)液位的檢測(cè)，來(lái)自動(dòng)判斷啟動(dòng)幾臺(tái)水泵進(jìn)行排水(自動(dòng)檢測(cè)控制)，或由人為地選擇啟動(dòng)幾臺(tái)水泵進(jìn)行排水(電動(dòng)控制或手動(dòng)控制)。同時(shí)也類似地控制水泵的停止。在水泵運(yùn)行的過(guò)程中對(duì)水泵的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，如壓力、流量、溫度、轉(zhuǎn)速、負(fù)壓。出現(xiàn)故障時(shí)進(jìn)行報(bào)警，若出現(xiàn)嚴(yán)重故障時(shí)，則立即停止水泵，并報(bào)警。并且把所檢測(cè)到的所有數(shù)據(jù)傳到地上主控制室內(nèi)的上位機(jī)中。
2.2系統(tǒng)控制要求
2.2.1 整體要求：
1、實(shí)現(xiàn)以下控制：
手動(dòng)控制、電動(dòng)控制、自動(dòng)監(jiān)測(cè)控制
手動(dòng)控制時(shí)要能自動(dòng)切斷電動(dòng)控制和自動(dòng)控制;自動(dòng)控制時(shí)要能自動(dòng)切斷手動(dòng)控制和自動(dòng)控制;自動(dòng)控制時(shí)要能自動(dòng)切斷手動(dòng)控制和電動(dòng)控制。
2、電動(dòng)控制：根據(jù)所要起動(dòng)的泵來(lái)自動(dòng)決定閥的開(kāi)閉，只需人為的來(lái)決定起動(dòng)或停止哪臺(tái)泵。
3、自動(dòng)檢測(cè)控制：不需人為的介入，根據(jù)主水倉(cāng)的液位自動(dòng)實(shí)現(xiàn)泵的啟動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)檢測(cè)、泵的停止及故障診斷報(bào)警。
2.2.2 具體要求：
1、現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制/非手動(dòng)控制轉(zhuǎn)換(非手動(dòng)控制包括電動(dòng)控制和自動(dòng)檢測(cè)控制)，電動(dòng)控制/自動(dòng)檢測(cè)控制轉(zhuǎn)換
2、現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制直接經(jīng)過(guò)電控部分控制，而電動(dòng)控制/自動(dòng)檢測(cè)控制則經(jīng)過(guò)控制器來(lái)控制
3、自動(dòng)檢測(cè)控制實(shí)現(xiàn)水泵的自動(dòng)起動(dòng)：
(1)根據(jù)水位信號(hào)，確定要起動(dòng)水泵的臺(tái)數(shù)和哪臺(tái)水泵起動(dòng);
(2)關(guān)閉要起動(dòng)水泵的排水閥，并確定排水管路及各分配閥的開(kāi)關(guān)狀態(tài);
(3)開(kāi)啟真空泵;打開(kāi)真空泵與水泵連接的排氣閥(;水泵開(kāi)始排氣，并檢測(cè)水泵吸入口的負(fù)壓信號(hào);
(4)當(dāng)吸入口負(fù)壓信號(hào)到達(dá)預(yù)定值時(shí)，起動(dòng)水泵(降壓?jiǎn)?dòng)，由電控實(shí)現(xiàn));打開(kāi)排水閥，關(guān)閉真空泵與水泵連接的排氣閥，關(guān)掉真空泵，水泵進(jìn)入正常排水運(yùn)行。
在地下控制室內(nèi)要實(shí)時(shí)地顯示所投入運(yùn)行的水泵。
4、水泵運(yùn)行時(shí)的參數(shù)監(jiān)控：
水泵進(jìn)入正常排水運(yùn)行時(shí)，檢測(cè)水泵運(yùn)行的參數(shù)有：
(1)、水位信號(hào)
(2)、水泵的排水壓力信號(hào)
(3)、水泵吸入口的負(fù)壓信號(hào)
(4)、水泵的流量信號(hào)
(5)、水泵的轉(zhuǎn)速信號(hào)
(6)、水泵軸承的溫度信號(hào)
在地下控制室內(nèi)要實(shí)時(shí)地顯示所投入運(yùn)行的水泵以上參數(shù)及主水倉(cāng)液位。并把這些參數(shù)傳到地上控制室的上位機(jī)中。
5、自動(dòng)檢測(cè)控制實(shí)現(xiàn)水泵的自動(dòng)停止：
(1)、根據(jù)水位信號(hào)，確定停止水泵臺(tái)數(shù)和停哪臺(tái)水泵;
(2)、切斷要停止水泵的電源，關(guān)閉排水閥;
(3)、根據(jù)水位信號(hào)，當(dāng)水位低于最低水位時(shí)，停止最后一臺(tái)水泵，步驟同上。
(4)、水泵全部停止后，系統(tǒng)處于自動(dòng)監(jiān)控狀態(tài)，隨時(shí)準(zhǔn)備起動(dòng)。
6、搶險(xiǎn)排水：
(1)當(dāng)水位信號(hào)超過(guò)警戒水位時(shí)(井底水平高度)，所有水泵全部開(kāi)動(dòng)(起動(dòng)程序同上，逐臺(tái)起動(dòng)，防止起動(dòng)電流過(guò)大);
(2)隨著水位信號(hào)的逐淅下降，當(dāng)水位信號(hào)低于安全警戒線時(shí)，逐步停掉部分水泵(停止程序同上);
(3)當(dāng)水位信號(hào)低于最低水位時(shí)，停掉所有水泵(停止程序同上)，系統(tǒng)處于自動(dòng)監(jiān)控狀態(tài)，隨時(shí)準(zhǔn)備起動(dòng)。
7、水泵運(yùn)行的故障診斷及故障報(bào)警
(1)、水泵不吸水(真空信號(hào));
(2)、流量小(真空信號(hào)，壓力信號(hào));
(3)、水泵不上水(壓力信號(hào)、流量信號(hào));
(4)、轉(zhuǎn)速變化大(轉(zhuǎn)速信號(hào)、壓力信號(hào)、流量信號(hào));
(5)、軸承過(guò)熱(溫度信號(hào));
(6)、內(nèi)部聲音異常，可能原因是流量大，吸入高度過(guò)大，吸入處有空氣滲入，所吸入的液體溫度過(guò)高。(流量信號(hào)、負(fù)壓信號(hào)、溫度信號(hào))。
出現(xiàn)以上故障，及時(shí)報(bào)警通知操作人員;嚴(yán)重故障時(shí)，報(bào)警并停止出現(xiàn)故障的水泵。
3 設(shè)計(jì)方案
3.1 手動(dòng)控制方案的確定
1.現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制直接經(jīng)過(guò)電控部分來(lái)分別控制各個(gè)元件，其所需開(kāi)關(guān)有：
·現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制/非手動(dòng)控制轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)
·各水泵起動(dòng)/停止開(kāi)關(guān)
·各水泵排氣閥、排水閥、分配閥打開(kāi)/關(guān)閉開(kāi)關(guān)
2.輸出開(kāi)關(guān)量有：
·各閥開(kāi)啟信號(hào)燈
3.2 系統(tǒng)電動(dòng)控制/自動(dòng)檢測(cè)控制方案的確定
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具備的條件及系統(tǒng)的控制要求，得到泵房控制系統(tǒng)的控制I/O點(diǎn)配置及參數(shù)顯示，主要包括：
1、輸入開(kāi)關(guān)量：
·電動(dòng)控制/自動(dòng)檢測(cè)控制模式選擇開(kāi)關(guān)
·顯示各泵參數(shù)按鍵
·泵控制按鈕
2、輸入模擬量：
·輸入溫度
·輸入負(fù)壓
·輸入壓力
·輸入液位
·輸入轉(zhuǎn)速
·輸入流量
3、輸出開(kāi)關(guān)量：
·真空泵、主水泵電機(jī)起停
·電磁閥/電動(dòng)閥開(kāi)關(guān)
·手動(dòng)模式信號(hào)燈
·電動(dòng)模式信號(hào)燈
·自動(dòng)模式信號(hào)燈
·故障報(bào)警燈
現(xiàn)場(chǎng)控制由PLC控制網(wǎng)絡(luò)組成，第一臺(tái)PLC檢測(cè)主水倉(cāng)、補(bǔ)水倉(cāng)的液位、控制3臺(tái)水泵、并控制第二臺(tái)PLC，第二臺(tái)PLC控制4、5、6泵;地上控制室由一臺(tái)上位機(jī)組成，主要接收井下控制室傳上來(lái)的主水倉(cāng)液位及各臺(tái)泵的運(yùn)行參數(shù)。
4 進(jìn)度安排
2011年8月1日—2011年9月1日 查閱文獻(xiàn)資料并撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告
2011年9月2日—2011年9月30日 完成工藝及失效分析研究
2011年10月1日—2011年10月31日 撰寫(xiě)論文
2011年11月1日—2011年11月30日 論文定稿，準(zhǔn)備答辯
參考文獻(xiàn)
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