智能恒压供水系统毕业设计（论文）word格式.doc

分类号 密级 无锡职业技术学院毕业设计说明书题 目：智能恒压供水系统 英 文 题 目：the smart control system of water supply 学生姓名： 许 桐 专 业： 机电一体化 指导教师： 石 炳 存 职 称： 副 教 授 毕业设计说明书提交日期：2007年4月24日 地址：机电学院目录目录第一章 引言1第二章 设计思路22.1变频横压供水技术的现状22.2变频控制恒压供水控制方式22.3系统供水方式选择42.4 系统介绍5第三章 系统设计73.1 运行方式73.2 故障处理73.3 故障报警73.4水泵检修7第四章 设备选型与参数设定94.1为了得到更好的控制效果，在此选用了为健hd2000变频器。94.1.1外形尺寸94.1.2通信线缆104.1.3 现场总线适配器（选配件）104.1.4制动电阻104.1.5闭环运行控制功能参数组各设定项目进行说明：104.2变频专用水泵：184.2.1相似定理导出的变频泵的流量、压力、功率和转速的关系式184.2.2在定压供水系统中对泵性能的要求204.2.3 完全满足“一变多定”配置要求的方案204.2.4 高性能离心泵的变频控制方案214.3压力开关214.3.1lf20压力开关性能214.4压力变送器 北京昆仑中大工业控制产品234.4.1压力变送器说明23442压力变送器量程与接线方式2345压力显示仪表24451压力仪表选型24第五章 电气接线图2651本章详细接线图请参考autocad图纸26第六章 结论28参考文献29致谢30毕业设计任务书毕 业 设 计 任 务 书业设计题目横压供水系统指导教师石炳存职称副教授专业名称机电一体化技术班级机电50431学生姓名许桐学号5020043130设计要求1所有设计参数，选型。2毕业设计说明书。3外文翻译。4全套毕业设计资料。5提前一周审查毕业设计资料。完成毕业课题的计划安排序号内容时间安排1学生分组、发放任务书3月5日至3月7日2英文资料的翻译3月8日至3月12日3完成选型工作3月15日至3月19日4完成autocad绘图3月22日至4月2日5设计说明书、毕业设计感想和参考资料4月5日至4月16日答辩提交资料计划答辩时间无锡职业技术学院机电技术分院2007年 3 月2日毕业设计调研报告毕业设计调研报告当今信息技术已经成为推动科学技术和国民经济高速发展的关键技术。如何用先进的信息技术来提升、改造我国的传统制造业、实现生产力跨越式发展的战略结构调整，是装备制造业面临的一项紧迫任务。测量技术是信息化制造技术的关键和基础。数字化测量技术已经成为数字化制造技术的一个不可或缺的关键组成部分，采用适度先进的信息化数字测量技术和产品来迅速提升我国装备制造业水平，是当前一个重要的发展方向。近年来，数显量具和数字测量仪器仪表有了较快的发展：技术水平提高，产品性能增强，品种规格丰富，满足不断发展的先进制造业的需求，成为当今测量仪器仪表的主流；先进的数字测控技术和数字数显量具量仪，集成并融合于数字制造系统，构建成先进的闭环制造系统，为“零废品”制造奠定了基础；数字化数显化的在线、在机测量技术及其量具量仪，已经成为批量生产质量保证的重要手段，它们所具有的产品质量统计功能（spc）、生产过程分析监控及故障诊断功能及智能化，正在得到推广应用。由于传感技术和电子测量技术的发展，数字显示型量表的生产和使用量在逐年增长。并有逐步替代指针式量表的趋势。目前数显量表的检定主要还是靠人工简易测量装置完成，测量时间长且有人为误差。因此，设计一种精度高，效率高的精度检定仪对提高生产量表厂家生产效率很有意义的现场总线（fieldbus）是80年代末、90年代初国际上发展形成的，用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。它不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术，已经受到世界范围的关注，成为自动化技术发展的热点，并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。国际上许多实力、有影响的公司都先后在不同程度上进行了现场总线技术与产品的开发。现场总线设备的工作环境处于过程设备的底层，作为工厂设备级基础通讯网络，要求具有协议简单、容错能力强、安全性好、成本低的特点：具有一定的时间确定性和较高的实时性要求，还具有网络负载稳定，多数为短帧传送、信息交换频繁等特点。由于上述特点，现场总线系统从网络结构到通讯技术，都具有不同上层高速数据通信网的特色。因现场总线潜在着巨大的商机，世界范围内的各大公司投入相当大的人力、物力、财力来进行开发研究。当今现场总线技术一直是国际上各大公司激烈竞争的领域，由于现场总线技术的不断创新，过程控制系统由第四代的dcs（distributed control system）发展至今的fcs（fieldbus control system）系统,已被称为第五代过程控制系统。而fcs和dcs的真正区别在于其现场总线技术。现场总线技术以数字信号取代模拟信号，在3c（computer计算机、control控制、communication通信）技术的基础上，大量现场检测与控制信息就地采集、就地处理、就地使用，许多控制功能从控制室移至现场设备。作为一名机械制造专业的学生，在历经两年的大专学习过程中，我认真学完了学校规定的必修课，较充分的掌握了基础课和专业课的知识，并且有机会将自己所学之本领运用于实践中-毕业设计。毕业设计是对我两年来所学知识的一次汇总，是一次对我所掌握知识的总的考验。同时也是对自身价值的一次实现。所以我把做好毕业设计当作大学两年来的最大挑战，尽我所能做好，做完善。1摘要摘要摘要：新型供水方式与过去的水塔或高位水箱以及气压供水方式相比，不论是设备的投资，运行的经济性，还是系统的稳定性、可靠性、自动化程度等方面都具有无法比拟的优势，而且具有显著的节能效果。恒压供水调速系统的这些优越性，引起国内几乎所有供水设备厂家的高度重视，并不断投入开发、生产这一高新技术产品带pid回路调节器和/或可编程序控制器（plc）的控制方式,sanken的samco-i内置pi调节器构成控制系统的工作原理。由于变频器的转速控制信号是由可编程控制器或pid回路调节器给出的，所以对可编程控制器来计时，既要有模拟量输入接口，又要有模拟量输出接口。由于带模拟量输入/输出接口的可编程控制器价格很高，这无形中就增加了供水设备的成本。若采用带有模拟量输入/数字量输出的可编程控制器，则要在可编程控制器的数字量输出口另接一块pwm调制板，将可编程控制器输出的数字量信号转变为控制器的成本没有降低，还增加了连线和附加设备，关键词：变频器 pid调节器 可编程控制器 a/d转换abstractabstractabstract:new style of water supply,compared with old water supply and air press, noever supply and automation has the unbelievable table,catch all the nationale companys eyes,and pay more in this field in pid and programe logic controller.the sanco-i of sanken has the national pid control system and the digoa work sational. because of the singnal of control speed comes from national pid controller,so the controller neither have the anolgy nor have the digtal input,because of the high price of programe logic controller which has the anology input,thus take the price of the smart control system of water supply . if this action was taken ,you must add pwn controller in order to convert anolgy single into the control single,and this add extra wire connecting to other divice.key word: convert, pid controller, programe logic controller, a/d conver.5无锡职业技术学院毕业设计任务书第一章 引言随着社会的飞速发展和城市建设规模的扩大，人口的增多以及人们生活水平的提高，对城市供水的质量、数量、稳定性等问题提出了越来越高的要求，我国中小城市供水的自动化配置相对落后，机组的控制主要依靠值班人员的手操作，控制过程烦琐，而且手动控制无法对供水管网的压力和水位变化及时做出恰当的反应。为了保证供水，机组常保持在超压的状态下运行，爆损现象也挺严重。本论文结合现状，设计了一套基于变频其的变频调速恒压供水系统。第二章 设计思路2.1变频横压供水技术的现状自从通用变频器问世以来，变频调速技术在各个领域得到了广泛的应用。变频调速技术在各个领域得到了广泛的应用。变频调速恒压供水设备以其节能、安全、高品质的供水质量等优点，使我国供水行业的技术装备水平从90年代初开始经历了一次飞跃。恒压供水调速系统实现水泵电机无级调速，依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求，是当今最先进、合理的节能型供水系统。在实际应用中得到了很大的发展。随着电力电子技术的飞速发展，变频器的功能也越来越强。充分利用变频器内置的各种功能，对合理设计变频调速恒压供水设备，降低成本，保证产品质量等方面有着非常重要的意义。2.2变频控制恒压供水控制方式众所周知，水泵消耗功率与转速的三次方成正比。即n=kn3n：为水泵消耗功率；n：为水泵运行时的转速；k为比例系数。而水泵设计是按工频运行时设计的，但供水时除高峰外，大部分时间流量较小，由于命名用了变频技术及微机技术有微机控制，因此可以使水泵运行的转速随流量的变化而变化，最终达到节能的目的。实践证明，使用变频设备可使水泵运行平均转速比工频转速降低20%，从而大大降低能耗，节能率可达20%-40%。目前国内各厂家生产的供水设备电控柜，除采用落后继电接触器控制方式外，大致有以下四类： 逻辑电子电路控制方式： 这控制电路难以实现水泵机组全部软启动、全流量变频调节。往往采用一台泵固定于变频状态，其余泵均为工频状态的方式。因此控制精度较低、水泵切换时水压波动大、调试较麻烦、工频泵起动有冲击、抗干扰能力较弱。但成本较低。单片微机电路控制方式： 这类控制电路优于逻辑电路，但在应付不同管网、不同供水情况时调试较麻烦，追加功能时往往要对电路进行修改，不灵活也不方便。电路的可靠性和抗干扰能力都不是很高。带pid回路调节器和/或可编程序控制器（plc）的控制方式：sanken的samco-i内置pi调节器构成控制系统的工作原理框图如下：积分增益给定量调整比例增益闭环给定量偏差极限闭环调节特性闭环输出+反馈量调整闭环反馈量_图2-1 pi控制框图该方式变频器的作有是为电机提供可变频率的电源，实现电机的无级调速，从而使管网水压连续变化。传感器的任务是检测管网水压。压力设定单元为系统提供满足用户需要的水压期望值。压力设定信号和压力反馈信号在输入可编程控制器后，经可编程控制器内部pid控制程序的计算，输出给变频器一个转速控制信号。还有一种办法是将压力设定信号和压力反馈信号送入pid回路调节器，由pid回路调节器在调节器内部进行运算后，输入给变频器一个转速调节信号。由于变频器的转速控制信号是由可编程控制器或pid回路调节器给出的，所以对可编程控制器来计时，既要有模拟量输入接口，又要有模拟量输出接口。由于带模拟量输入/输出接口的可编程控制器价格很高，这无形中就增加了供水设备的成本。若采用带有模拟量输入/数字量输出的可编程控制器，则要在可编程控制器的数字量输出口另接一块pwm调制板，将可编程控制器输出的数字量信号转变为控制器的成本没有降低，还增加了连线和附加设备，降低了整套设备的可靠性。如果采用一个开关量输入/输出的可编程控制器和一个pid回路调节器，其成本也和带模拟量输入/输出的可编程控制器差不多。所以，在变频调速恒压给水控制设备中，pid控制信号的产生和输出就成为降低给水设备成本的一个关键环节。2.3系统供水方式选择系统供水有两种基本运行方式：变频泵固定方式和变泵循环方式。变频泵固定方式最多可以控制7台泵，可选择“先开先关”和“先开后关”（适用泵容量不用场合）2种水泵关闭顺序。变频泵循环方式最多可以控制4台泵，系统以“先开先关”的顺序关泵。灵活配置常规泵、消防泵、排污泵、休眼泵，便于实现供水泵房全面自动化。工作泵与备用泵不固死，可自动定时轮换。可以有效地防止因为备用泵长期不用时发生的锈死现象，提高了设备的综合利用率，降低了维护费用。工作小时自动累计功能，方便节能分析和设备状况维护。夜间供水量急剧减少时，可方便指定每日休眼工作的起始/停止时刻，并可设定休眼时的压力给定值。休眼期间，只有休眼水泵工作，变频器只监测管网压力，当压力低于设定压力时，系统自动唤醒。变频泵投入工作，当压力高于设定值时，系统再次进入休眠状态，只有休眠水泵运行。这样，能最大限度地节水节电功效。具有零星停机功能，在用户不用水的情况下会自动停机。故障泵退出功能，水泵出现损坏时，让故障泵自动退出工作。有消防信号外部输入接口，当有火警或消防信号到来时，系统能自动世换到消防模式，有多种消防工作模式可选，主要根据消防和生活管网是否共用，以及进水池是否共用等条件来进行选择。另有消防泵自动巡检功能，定时巡检周期可设定。利用通讯功能，可实现联网控制。便于楼宇自动化和管理。另外还有一些功能，如排污泵控制功能、进水池液位检测及控制、管网超压/欠压保护功能、温差及压差控制、故障自动电话拨号（当供水系统或变频器发生故障时，通过内置的rs232c串行通讯接口，与外接的modem设备进行信号连接，自动启动预先设定的电话号码和信息，及时通知设备维护人员进行相应处理，可以方便地实现泵房无人职守运行）。2.4 系统介绍变频恒压供水系统原理如图1所示，它主要是由plc、变频器、pid调节器、tc时间控制器、压力传感器、液位传感器、动力控制线路以及4台水泵等组成。用户通过控制柜面板上的指示灯和按钮、转换开关来了解和控制系统的运行。通过安装在出水管网上的压力传感器，把出口压力信号变成4-20ma的标准信号送入pid调节器，经运算与给定压力参数进行比较，得出一调节参数，送给变频器，由变频器控制水泵的转速，调节系统供水量，使供水系统管网中的压力第三章 系统设计3.1 运行方式该系统有手动和自动两种运行方式：. 手动运行按下按钮启动或停止水泵，可根据需要分别控制1#-4#泵的启停。该方式主要供检修及变频器故障时用。. 自动运行合上自动开关后，1#泵电机通电，变频器输出频率从0hz上升，同时pid调节器接收到自压力传感器的标准信号，经运算与给定压力参数进行比较，将调节参数送给变频器，如压力不够，则频率上升到50hz，1#泵由变频切换为工频，启2#变频，变频器逐渐上升频率至给定值，加泵依次类推；如用水量减小，从先启的泵开始减，同时根据pid调节器给的调节参数使系统平稳运行。若有电源瞬时停电的情况，则系统停机；待电源恢复正常后，系统自动恢复运行，然后按自动运行方式启动1#泵变频，直至在给定水压值上稳定运行。变频自动功能是该系统最基本的功能，系统自动完成对多台泵软起动、停止、循环变频的全部操作过程。3.2 故障处理3.3 故障报警当出现缺相、变频器故障、液位下限、超压、差压等情况时，系统皆能发出声响报警信号；特别是当出现缺相、变频器故障、液位下限、超压时，系统还会自动停机，并发出声响报警信号，通知维修人员前来维修。此外，变频器故障时，系统自动停机，此时可切换至手动方式保证系统不间断供水。3.4水泵检修 为维护和检修水泵，要求在系统正常供水状态下，在一段时间间隔内使某一台水泵停运，系统设有水泵强制备用功能（硬件备用），可随意备用某一台水泵，同时不影响系统正常运行；为了使水泵进行轮休，系统还设有软件备用功能（钟控功能，由时间控制器实现），工作泵与备用n泵具有周期定时切换功能，周期间隔由时间控制器设定：1小时每次96小时每次连续可调。第四章 设备选型与参数设定 型号：h2-yk01(无lcd液晶显示)和h2-yk02(有lcd液晶显示)变频器与远程操作键盘h2-yk01和h2-yk02之间采用rs485通讯方式，两者之间只需一根四芯电缆连接，端口连接采用rj45网口连接，安装方便。最大电气距离可达500米。本系列变频器支持本地键盘与远程键盘同时使用，无优先级别，双方均可同时操作变频器。远控键盘可以随时热拔插。远程操作键盘可实现如下功能：(1) 可控制从机的运行、停止、点动、故障复位、改变设定频率、改变功能参数和运行方向。(2) 可监视从机的运行频率、设定频率、输出电压、输出电流、母线电压等监控参数。4.1.2通信线缆远程操作键盘通信线缆型号：h2-lan0020(2.0m)其中1m、2m、5m、10m、20m为我公司变频器标准配置，若超过20m需订做。用于远程操作键盘和变频器主机的连接。4.1.3 现场总线适配器（选配件）通过现场总线适配器能将h2系列变频器连入modbus现场总线网络。在modbus现场总线网络系统中，变频器作为一个从站工作。功能如下：1）、向变频器发送控制命令（如：启动、停机、点动等）2）、向变频器发送速度或频率给定信号；3）、从变频器中读取工作状态信息和实际值；4）、对变频器进行故障复位等。h2系列变频器的通讯协议请参考第九章。4.1.4制动电阻h2系列变频器内含制动单元，如有能耗制动要求，请按表2-3选配制动电阻。制动电阻的连线安装如表2-4选配制动电阻。4.1.5闭环运行控制功能参数组各设定项目进行说明：模拟反馈控制系统： 压力给定量用vi口输入,将压力传感器的420ma反馈值送入变频器的ci输入口，经过内置pi调节器组成模拟闭环控制系统，如图所示p外送断路器hd1000ci420ma图2-1 内置pi模拟反馈控制系统示意图hd1000内置pi调节器构成控制系统的工作原理框图如下：积分增益(p7.11)给定量调整(p7.06，p7.08)比例增益(p7.10)闭环给定量偏差极限(p7.13)闭环调节特性(p7.14)闭环输出+反馈量调整(p7.07，p7.09)闭环反馈量e+_图4-1 pi控制原理框图图4-1中闭环给定量、反馈量、偏差极限和比例积分参数的定义和普通的pi调节意义相同，分别见(p7.01p7.11)定义，给定量和期望反馈量关系如图2-2。其中给定量以10v为基准，反馈量以20ma为基准。图4-1中的给定量调整和反馈量调整的目的是确定给定与反馈量的对应关系及相互统一的量纲。在实际控制系统中，为了达到控制要求，当给定量增加时，要求电机的转速加快，这种闭环特性为正作用特性；与此相反，当给定量增加时，要求电机的转速减少，这种闭环特性为反作用特性。通过p7.14的设置可以适应两种闭环特性的要求，如图4-3所示。给定量期望的反馈量20ma4ma10v0闭环给定 转速反作用正作用图4-2 给定量和期望反馈量 图4-3 闭环调节特性示意图系统确定后，闭环参数设定的基本步骤如下：(1) 确定闭环给定和反馈通道(p7.01、p7.02)。(2) 模拟闭环需设定闭环给定与反馈的关系(p7.06 p7.09)。3) 确定闭环调节特性，如果给定和要求的电机转速的关系相反，将闭环特性调节设为反作用(p7.14=1)，如图6-35所示。(4) 设定闭环预置频率功能(p7.16 p7.17)。(5) 设定闭环滤波时间、采样周期、偏差极限、增益系数(p7.03、p7.04、p7.12、p7.13)。p7.00闭环运行控制选择范围：0、100：闭环运行控制无效1：pi闭环运行控制有效在此选择：1p7.01闭环给定通道选择范围：0、1、210：数字给定1：vi模拟010v电压给定。2：ci模拟给定.可选010v电压或420ma电流给定。对于速度闭环,模拟给定10v对应电机最大输出频率的同步转速。在此选择：1p7.02反馈通道选择范围：0610：vi模拟输入电压010v 1：ci模拟输入2：vi +ci3：vi - ci4：minvi、ci5：maxvi、ci在此选择：1p7.03给定通道滤波范围：0.0150.00s0.50sp7.04反馈通道滤波范围：0.0150.00s0.50s外部给定通道和反馈通道往往叠加了一定的干扰，通过设置p7.03和p7.04滤波时间常数对通道进行滤波，滤波时间越长抗干扰能力越强，但响应越慢。滤波时间越短响应越快，但抗干扰能力变弱。此通道保持默认值p7.05给定量数字设定范围：0.0010.00v0.00v当p7.01=0时,数字给定p7.05将直接作为闭环控制系统的给定量，因此用操作键盘或串行口控制闭环系统时,可以通过修改p7.05来改变系统给定量。p7.06最小给定量范围：0.0最大给定量0.0p7.07最小给定量对应的反馈量范围：0.0100.0(%)0.0p7.08最大给定量范围：最小给定量-100.0()100.0%p7.09最大给定量对应反馈量范围：0.0%100.0()100.0%p7.06p7.09定义了模拟闭环给定与期望反馈的关系曲线。由设定值为给定和反馈物理量的实际值相对于基准值(10v或20ma)的百分比。如图636所示。图6-36 给定、反馈曲线示意图p7.10比例增益kp范围：0.0009.9990.500p7.11积分增益ki范围：0.0009.9990.500p7.12采样周期t范围：0.0110.00s1.00s比例增益kp越大则响应越快，过大容易产生振荡。仅用比例增益kp调节，不能完全消除偏差，为了消除残留偏差，可采用积分增益ki，构成pi控制。ki越大对变化的偏差响应越快，但过大容易产生振荡。采样周期t是对反馈量的采样周期，在每个采样周期pi调节器运算一次，采样周期越大响应越慢。p7.13偏差极限范围：0.020.0() 2.0()对于闭环给定值允许的最大偏差量，如图6-37所示，当反馈量在此范围内时，pi调节器停止调节.此功能的合理使用有助于协调系统输出的精度和稳定性之间的矛盾。图4-5偏差极限示意图图4-6 闭环预置频率运行示意图p7.14闭环调节特性范围：0、100:正作用.当给定增加，要求电机转速增加时选用。1:反作用.当给定增加，要求电机转速减小时选用。注：定义给定与转速的关系p7.15积分调节选择范围：0、100：频率到达上下限，停止积分调节。1：频率到达上下限，继续积分调节。对于需要快速响应的系统，建议取消继续积分调节。p7.16闭环预置频率范围：0上限频率0.00hzp7.17闭环预置频率保持时间范围：0.06000.0s0.1s该功能码可使闭环调节快速进入稳定阶段。闭环运行起动后，频率首先按照加速时间加速至闭环预置频率p7.16，并且在该频率点上持续运行一段时间p7.17后，才按照闭环特性运行。如图6-38所示。4.2变频专用水泵：4.2.1相似定理导出的变频泵的流量、压力、功率和转速的关系式在水泵内流动完全相似的条件下(即满足几何相似、运动相似和动力相似，其中几何相似是运动相似、动力相似的基础)可以推导出著名的流量、压头、功率和转速关系的方程式:下标为0的参数，为额定工况参数，下标为1的参数是转速为n1时的参数。式(1)(3)三个关系式是把水泵从水系统中孤立出来，从相似理论推导出的结果。有了相似理论，人们才有可能利用模型级的方法开发研究高效离心水泵风机和涡轮发动机来。实际水泵是在水系统中运行的，它是水系统不可分割的一部分，因此从系统的观点来看，对泵完全相似要求的三个相似条件，是对整个系统而言的，而不是单单对泵要求的条件。这点可以从泵特性曲线和水系统阻力曲线图1上可以看出。图1 变频水泵性能曲线水系统管路阻力特性曲线如图1上的r1在所示，它是水管路几何参数完全确定的情况下实验或计算求得的管路的阻力流量关系曲线。在实际工程中，管道内的流动在阻力平方区，因此管路阻力特性曲线r1由公式(4)表示:式中:p管道水阻力; s管道综合阻力系数。 4.2.2在定压供水系统中对泵性能的要求在定压供水系统中，泵性能应和管网特性、控制策略相匹配才能取得满意的控制结果。变频器相对价格昂贵，因此在实际应用中，水泵群都是采取“一变多定”的配置方案。经过分析，要完成水泵群“一变多定”省钱的配置方案，通常在选择水泵性能时有以下一些考虑。4.2.3 完全满足“一变多定”配置要求的方案经分析，完全满足水泵“一变多定”配置方案要求的，只有具有恒流特性的容积式水泵才可以。如图2所示，n0为容积泵额定工况特性曲线，n1、n2为容积泵变转速时的特性曲线，由图2中可以看出，容积泵具有恒流特性的。当管网特性由r0变化到r1时，在控制上很容易确定开一台定流量泵和一台变频泵来适应新的工况点流量的要求。但是容积泵的效率非常低，在水系统中若采用容积泵输送水来满足“一变多定”配置方案的要求，则是完全背离了采用变频水泵进行节能的初衷，因此，这个配置方案不能采用。 图2 恒流水泵变频控制图图4.2.4 高性能离心泵的变频控制方案以采用了三元流动、进口导叶等等先进的技术，离心式水泵的特性曲线非常平坦，高效率的工作区域很宽，这正是水泵生产厂家和用户追求的。对于定压供水系统的高效离心水泵机群如果也采用“一变多定”配置的控制方案，则会引起一些问题。图3是泵特性曲线图，从这个图上可以很容易分析出，在定压供水系统中，变频水泵新的工况点也就是变频泵特性曲线和等压线交点，因泵的特性非常平坦，变频泵的变频范围非常小，且因为供水压力小的波动(这在供水系统中是非常正常的)新的工况点会发生剧烈变动，工况点极不稳定，虽然在控制中可采用软件滤波的方法改善不稳定的情况，但变、定水泵配置方案运行匹配较为困难，节省的能量很有限却是肯定的，这和采用变频节能控制的初衷也是相违背的。因此对于实际工程中的高性能离心泵机群，所有泵都进行变频控制才是合理的，如著名的德国wilo公司的mhie、mviv系列变频恒压多泵并联供水系统，多台泵全部采用变频控制，以避免“一变多定”运行匹配困难的问题。如果水系统尽量采用“一变一备”的配置，用一套变频器，切换控制两台水泵，同一时间只有一台泵处于变频运行，那就不会遇到“一变多定”运行匹配困难的问题，同时投资也很节省，这是变频水泵水系统设计中一种可行的方法。图3 高效离心泵变、定配置示意4.3压力开关4.3.1lf20压力开关性能参数lf20压力开关是专门设计用来承受持久负荷用途。此开关经工厂设定但可现场调节。其特点是具有能和各种液体兼容的kapton(聚酰亚胺)膜片，包括metri-pack（标准米制）连接器在内的各种密封接线端子的各种连接结构。其卓越的设计优点是结构耐久，体积小及设定点稳定。ith screw 系列号lf20工作介质空气、机油、变速器油、喷气燃料及 其他类似碳氢化合物压力设定点工厂设定从0.5psi至150psi最大工作压力对于0.5-24psi设定点范围：150psi对于2.5-150psi设定点范围：1250psi耐压500psi破裂压力对于0.5-24psi设定点范围：750psi对于25-150psi设定点范围：1250psi温度范围-40至120 开关类型直接动作簧片触点电气性能阻性负载：15 amp-6 vdc 8 amp-12 vdc 4 amp-24 vdc感性负载: 1 amp-120 vac0.5 amp-240 vac端子#8-32 螺钉或1/4插片接口1/8-27 npt外螺纹材料触点：镀金银合金底座：黄铜罩盖：玻璃纤维加强聚脂膜片：聚酰亚胺膜片可选项电镀钢铁，塑料或不锈钢底座；各种底座连接器螺纹规格；引线（封装密封的）压力开关参数一览表单位换算：1kgf/cm2 = 14.2psi , 1bar = 14.5psi由于防止故障在此选用两个压力开关：高压力开关，低压力开关。具体安装见电气图（2）。图（2） 压力开关 4.4压力变送器 北京昆仑中大工业控制产品4.4.1压力变送器说明该变送器使用陶瓷压阻式传感器。结构简单，体积小桥，易安装，适用 于与接触部分材质兼容的气体和液体介质。可以测量表压、绝压和负压。全不锈钢外壳，卓越的抗腐蚀性能 压力测量范围宽 温度测量范围宽，温度误差极小 工作稳定 可靠性高，双膜片结构钛合金金属膜片过载性能优良 蓝宝石系由单晶体绝缘体元素组成，不会发生迟滞、疲劳和蠕变现象 外形尺寸小，重量轻，类型齐全，性价比高 反相极性过压过流保护 测量介质范围广，可测量粘稠或结晶液体固体颗粒中的气体悬浮物等。 2倍量程电气连接: 霍斯曼接头/航空插头/接线端子过程连接: 法兰连接/m201.5外螺纹外部零件的材料: 普通不锈钢316不锈钢壳体材料: 普通不锈钢外壳铸铝外壳测量介质: 油、水、气体及其他与316不锈钢兼容介质防护等级: ip 65/ip 54 本质安全防爆: exiaiibt4 /exiaiict6 工业现场过程压力控制 航空航天领域 石油化工行业 仪器医疗食品等行业 航海及造船行业 水利、水电、发电厂等行业442压力变送器量程与接线方式量程: 0160 mpa最小量程:1kpa 介质温度: 60150 环境温度: 4085 供电电压: 1232vdc(通常24vdc) 输出信号: 010ma/420ma/05vdc 负载特性; 电流输出型600 电压输出型; 3k 绝缘电阻: 100 m 准 确 度: a级:0.1fs b级:0.25fs c级:0.5fs 非 线 性: 0.1fs 迟滞性与可重复性: 0.1fs 长期稳定性: 0.08fs/年热力零点漂移: 0.02fs/ 响应时间; 30ms 最大工作压力变送器的连接方式和输出信号为： 二线制：1 电源正 2 电源负 3 外壳4 三线制：1 电源正 2 电源负（与信号负共用） 3 信号测量范围：-100kpa60mpa工作电压：1836vdc允许温度：输出信号：420ma（二线制）介质温度：-3085 15v（三线制）环境温度：-3080 测量传感器储存温度：-3085 陶瓷压阻式传感器温度影响：tk0.02%fs/k精度等级：0.2、0.5级45压力显示仪表451压力仪表选型y-60a（含y-21/2a），y-100a（含y-4a）系列压力表及y-60a-z（含y-2 1/2a-z）、y-100a-z（含y-4a-z）系列抗振压力表在吸取国外同类计算器特点的基础上而研制的新颖压力表。鉴于本类仪表具有国际上90 年代中期的水平，它不仅外观精致，而且质优价廉，因此深受用户青睐，是目前国内外先进技术装备中抉择的理想配套仪表。产品的专利号：99225530.9。本仪表广泛活适用于石油、冶金、电力、轻工、医药、食品及通讯等领域中（技术装备）的测压系统测量无腐蚀性的液体介质的压力。特点外观精致，防护力强仪表外壳（表盖与表壳）系采用特种奥氏体不锈耐酸钢制成，两者以滚边式或卡口式（限y-100a 系列）结构予以密封连接；接头与表壳之间以特有的结构形式并配以优质密封圈进行可靠密封。性能稳定，持久耐用测压元件以先进的技术装备制成，并经过特殊的工艺处理，使之具有高的强度和弹性，以及优越的抗疲劳性能。适应性强，安全性高外壳上的观察窗选用高强度的工程塑料制成，能适应较恶劣的使用环境（如温差大、湿度高、工作振动较剧烈等），甚至因一时使用不当（介质温度偏高或产生瞬时的过压现象），也不致于导致潜在的危险。型式多样、规格齐全本仪表可供的品种和压力规格较齐全（参见技术参数栏）；压力计量单位除了以“m p a”为主外，也可制成“p s i、kgf/cm2”或“bar”等其它单位或主、付两种单位（一般以外销为主）；接头螺纹尺寸有公、英、美制等若干种，任由用户抉择。结构可靠，质优价廉本仪表在结构设计上独具一格，表里并茂。在品质上由iso9001 体系予以控制和保证，但价格仅相当于普通的抗振压力表。上海自动化仪表生产的各类仪表有很好的大众口碑，在此选用y-60a型的压力显示仪！第五章 电气接线图51本章详细接线图请参考autocad图纸说明：通过模拟电位器输入设定压力，从管道的压力表可以显示所需要设定的压力。di1输出设定为变频器过载导致的故障，从而切断主电路的接触器。ci设定为420ma电流输入，此电流为压力变送器从管道上检测的压力在变频器输入中设定为pv.ci模拟设定(cignd).频率设置由ci端子模拟电压/电流确定，输入范围：dc:010v（jp3跳线选择v侧），dc：420ma (jp3跳线选择a 侧)。频率与ci输入对应关系由功能码p1.06p1.10确定。操作键盘频率数字设定.频率设置初值为p0.02，可用操作键盘修改p0.02图5-1 电气接线图参数改变设定频率。端子up/down设定.频率设置初值为p0.02，用端子up/down来调节设定运行频率。串行口给定(远控).串行口频率设置初值取p0.02，通过串行口设置来改变设定频率。vi模拟设定(vignd).频率设置由vi端子模拟电压确定，输入电压范围：dc 010v。频率与vi输入对应关系由功能码p1.00p1.05确定。停机过程：运行过程当设定频率小于fb时，变频器并不会立即停机，只有设定频率为fa时，变频器才停止输出。这里fa定义成零频睡眠苏醒阀值，由p7.18定义，fb-fa的值定义为零频睡眠苏醒回差，由功能码p7.19定义。利用此功能可以完成休眠功能，实现节能运行，并通过回差的宽度避免变频器在阀值频率频繁起动。对于其他参数作如下设置：图5-1 pid控制原理图系统确定后，闭环参数设定的基本步骤如下：(1) 确定闭环给定和反馈通道(p7.01、p7.02)。(2) 模拟闭环需设定闭环给定与反馈的关系(p7.06 p7.09)。(3) 确定闭环调节特性，如果给定和要求的电机转速的关系相反，将闭环特性调节设为反作用(p7.14=1)，如图6-35所示。(4) 设定闭环预置频率功能(p7.16 p7.17)。(5) 设定闭环滤波时间、采样周期、偏差极限、增益系数(p7.03、p7.04、p7.12、p7.13)。第六章 结论通过这次毕业设计，使我进一步理解了所学过的理论知识及具体运用了这些知识。这是我们在进行毕业设计之前对所学课程的一次深入的全面的总复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在大学三年的学习中占有非常重要的地位。通过这次毕业设计，我对轴套压装专机有了具体的接触，了解了压装专机的工作原理和工作过程，发现了许多人工手动操作压入轴套的不足和弊端，由此想出了用机器来代替手动压装，这样不紧提高了工作效率、减少了劳动强度、也增强了定位精确度。但我们所设计的牙嵌式离合器容易打滑，磨损较厉害，严重影响了使用寿命，使用频率高，电机频繁启动，鉴于以上不足，今后的设计可以采用液压控制方案。就我个人而言，希望通过这次毕业设计，对自己今后将从事的工作进行一次适应性训练，通过设计锻炼自己分析问题、解决问题的能力。同时也学会了查图表、资料、手册等工具书,知道怎样更好地利用这些工具书。通过实例对轴套压装专机的制造和电机及减速器的选择，弹簧计算，离合器计算等做了一次练习。总之，这次毕业课程设计使我受益匪浅，为以后的工作打下一个良好的基础。在此，非常感谢我的指导老师在设计过程中耐心的指导,也要感谢各位同学给我的帮助.由于能力所限，设计中仍存在许多不足之处，希望各位老师给予批评指教。参考文献1、徐静,电气设计手册3, 机械工业出版社2、徐静，电气设计手册4，机械工业出版社3、闽鹏，电气设计手册5，械工业出版社4、张建民,工业机器人,北京理工大学出版社5、自动控制编写组,工业机械手-机械结构上,上海科学技术出版社6、自动控制系统编写组，设计手册，机构及总体设计,机械工业出版7、丁树模,电气传动 ,机械工业出版社8、机械制图,大连理工大学工程画教教研室高等教育出版社9、李恒权、朱明臣、王德云,毕业设计指导书,青岛海洋出版社10、王栋梁,机械基础,中国劳动出版社11、隆生,autocad,机械工业出版社12、黄鹤汀,机械制造技术,机械工业出版社13、变送器选型手册机械设计手册上册（第二册）第二版 ,化学工业出版社,1987年12月第2版致谢这次的毕业课程设计使我受益匪浅,为我以后的工作打下一个良好的基础。在此，非常感谢学院为我们精心安排的毕业课程设计和良好的学习环境，使我们能更快更好地完成毕业设计。特别感谢石炳存老师为我们的毕业设计老师，以及在课程设计中为我们答疑解难，帮助我们克服了重重困难。同时给予我们莫大的鼓励和支持，感谢！。translationtranslationthe ug creates the number to control to process the new principlein the development and the manufacturing processes of the product, severals shape technique has already use very and extensively.but, because of various reason, still what the one who have many products be describe by the cad model not, design and manufacturing face is the real object kind piece.for adapting the forerunner to make the technical development, need to pass the certain path, make these real objects conversion for model of cad, it can make use of the advanced technique of cad, cam etc. to carry on the processing.currently, obtain the related techn