全自动立式过滤机.pdf

0 目录目录 第第一一章章 设计设计题题目目 1 1 第第二二章章 设计意义设计意义 3 3 第第三三章章 方案选择方案选择 6 6 第四章第四章 过滤部分的设计过滤部分的设计 7 7 4 14 1 过滤桶的设计过滤桶的设计 7 7 4 24 2 传传动部件设计动部件设计 1212 4 34 3 电动机的选择电动机的选择 1818 4 44 4 阀门的选择阀门的选择与设计与设计 19 19 4 4 5 5 传感器的选择与信号检测传感器的选择与信号检测 2222 4 64 6 控制面板的设计控制面板的设计 2323 第五章第五章 控制部分的设计控制部分的设计 2424 5 5 1 1 控制系统的选择控制系统的选择 2424 5 5 2 2 工艺流程工艺流程 2626 5 35 3 PLCPLC 接线图接线图 2727 5 5 4 4程序梯形图程序梯形图以及语句表以及语句表 2828 第六章第六章 设计的应用设计的应用 3333 第七章第七章 设计心得设计心得 35 35 第八章第八章 参考文献参考文献 36 36 附录 外文翻译及文献附录 外文翻译及文献 1 一 设计一 设计题目题目 题目 题目 全自动立式过滤机全自动立式过滤机的设计的设计 关键词关键词 过滤机 结构 控制系统 可编程序控制器 摘要摘要 随着水资源的缺乏和水污染的日益严重 废水的过滤与分离能很好的解决废水的处理与重复 利用的问题 实现良好的经济效益和社会效益 但传统的过滤分离设备占地空间大 连续生产能力 低 自动化程度不高 造成人力物力财力的浪费 本文以自行开发 50m3 h 处理量全自动白清洗过滤 器为基础 提出了全自动自清洗过滤器的各操作参数的设计思想和方法 并建立了过滤过程中过滤 器的模型 借此确定控制系统的控制参数 主要工作内容如下 研制设计了一台处理量为 50m3 h 工作压力为 1 6 2 5 Mpa 要求过滤精度为 0 1 200 m 过滤总面积为 10 电动机功率为 5 5KW 工作温度为 5 105 的全自动自清洗过滤器 该过滤器在运行过程中无须停运以清洗过滤元件 整机体积较小 精度可调节 适合于各类工业生产 本文给出了这种过滤器的整体设计方法以及设 计图纸 并对过滤器内部过滤机理进行分析 讨论了几个过滤参数 并应用于过滤器控制系统设计 之中 title Automatic vertical filter machine design Key Words filter structure control system Programmable enfroller Abstract As short of water resource and more and more serious situation of water pollution filtration and separation have been the best way to settle the problem of Reuse of waste water and realization of well economy benefit and social benefit But there are several disadvantages in these raditional filters such as great volume discontinuous production lack of automation great waste of manpower materialresources financial Based on design of automatic self cleaning filter on industrial scale 50 m3 h the design and optimization procedures of several operation parameters are presented and a model of filter is obtained as well then to calculate control parameters of control system The main research contents are following as A auto control self cleaning filter on industrial scale 50m 3 h work pressure 1 6 2 5Mpa filtration accuracy 0 1 200 m filtration surface 10 Motor power 5 5 KW and work temperature 5 105 has been designed auto control self cleaning filter drive itself to clean completely by its pressure of filtrated liquid and without stop Volume of the filteris so little and precision can be modulated to fit for kinds of industry produce In this paper a suit of drawing and design procedures of such filter has been given Mechanism during filtration in the filter has been studied are obtained 2 二 设计意义二 设计意义 过滤机是利用多孔性过滤介质 截留液体与固体颗粒混合物中的固体颗粒 而实 现固 液分离的设备 过滤机广泛应用于化工 石油 制药 轻工 食品 选矿 煤炭 和水处理等部门 中国古代即已应用过滤技术于生产 公元前二百年已有植物纤维制作的纸 公元 105 年 蔡伦改进了造纸法 他在造纸过程中将植物纤维纸浆荡于致密的细竹帘上 水经竹帘缝 隙滤过 一薄层湿纸浆留于竹帘面上 干后即成纸张 最早的过滤大多为重力过滤 后来采用加压过滤提高了过滤速度 进而又出现了真 空过滤 20 世纪初发明的转鼓真空过滤机实现了过滤操作的连续化 此后 各种类型的 连续过滤机相继出现 间歇操作的过滤机因能实现自动化操作而得到发展 过滤面积越 来越大 为得到含湿量低的滤渣 机械压榨的过滤机得到了发展 用过滤介质把容器分隔为上 下腔 即构成简单的过滤器 悬浮液加入上腔 在压 力作用下通过过滤介质进入下腔成为滤液 固体颗粒被截留在过滤介质表面形成滤渣 或称滤饼 过滤过程中过滤介质表面积存的滤渣层逐渐加厚 液体通过滤渣层的阻力随之增 高 过滤速度减小 当滤室充满滤渣或过滤速度太小时 停止过滤 清除滤渣 使过滤 介质再生 以完成一次过滤循环 液体通过滤渣层和过滤介质必须克服阻力 因此在过滤介质的两侧必须有压力差 这是实现过滤的推动力 增大压力差可以加速过滤 但受压后变形的颗粒在大压力差时 易堵塞过滤介质孔隙 过滤反而减慢 悬浮液过滤有滤渣层过滤 深层过滤和筛滤三种方式 滤渣层过滤是指在经过过滤 初期后 形成了初始滤渣层 此后 滤渣层对过滤起主要作用 这时大 小颗粒均被截 留 深层过滤是指过滤介质较厚 悬浮液中含固体颗粒较少 且颗粒小于过滤介质的孔 道 过滤时 颗粒进入后被吸附在孔道内的过滤 筛滤是过滤截留的固体颗粒都大于过 滤介质的孔隙 过滤介质内部不吸附固体颗粒的过滤方式 例如转筒式过滤筛滤去污水 中的粗粒杂质 在实际的过滤过程中 三种方式常常是同时或相继出现 过滤机的处理能力取决于 过滤速度 悬浮液中的固体颗粒大 粒度均匀时 过滤的滤渣层孔隙较为畅通 滤液通 过滤渣层的速度较大 应用凝聚剂将微细的颗粒集合成较大的团块 有利于提高过滤速 度 对于固体颗粒沉降速度快的悬浮液 应用在过滤介质上部加料的过滤机 使过滤方 向与重力方向一致 粗颗粒首先沉降 可减少过滤介质和滤渣层的堵塞 在难过滤的悬 浮液 如胶体 中混入如硅藻土 膨胀珍珠岩等较粗的固体颗粒 可使滤渣层变得疏松 滤液粘度较大时 可加热悬浮液以降低粘度 这些措施都能加快过滤速度 3 过滤机按获得过滤推动力的方法不同 分为重力过滤器 真空过滤机和加压过滤机 三类 重力过滤器是借助悬浮液的重力和位差 在过滤介质上形成的压力作为过滤的推 动力 一般为间歇操作 真空过滤器是在滤液出口处形成负压作为过滤的推动力 这种过滤机又分为间歇操 作和连续操作两种 间歇操作的真空过滤机可过滤各种浓度的悬浮液 连续操作的真空 过滤机适于过滤含固体颗粒较多的稠厚悬浮液 加压过滤器以在悬浮液进口处施加的压力 或对湿物料施加的机械压榨力作为过滤 推动力 适用于要求过滤压差较大的悬浮液 也分为间歇操作和连续操作两种 过滤机应根据悬浮液的浓度 固体粒度 液体粘度和对过滤质量的要求选用 先选 择几种过滤介质 利用过滤漏斗实验 测定不同过滤介质和不同压差下的过滤速度 滤 液的固体含量 滤渣层的厚度和含湿量 找出适宜的过滤条件 初步选定过滤机类型 再根据处理量选定过滤面积 并经实际试验验证 正在发展的新型过滤设备有 机械力压榨过滤设备 能实现无滤渣层过滤的动态过 滤机 洗选煤炭污水处理 化工和石油工业用的大型过滤设备 在过滤理论研究方面 滤渣层过滤阻力和孔隙率的测算 过滤速度 过滤设备的模 拟和放大 稀薄液体澄清过滤和动态过滤机理 以及过滤介质的研究 都是重要的课题 利用电子计算机控制过滤操作是过滤设备的发展方向 4 三 三 方案选择方案选择 循环方案 管道系统如下图 循环方案 管道系统如下图 图图 3 3 1 1 F1 清洗水入口阀 F2 待滤液入口阀 F3 循环液入口阀 F4 循环液出口阀 F5 流向控制阀 F6 冲洗阀 F7 排气阀 F8 排渣阀 F9 成品出口阀 F10 余液出口阀 F11 取样阀 S1 循环视筒 S2 正常工作视筒 5 此过滤过程有四个过滤阶段 预过滤过程 过滤过程 滤余液过程 反冲洗过程 预过滤过程 待滤液由 F2 进入泵内 经 F3 此时 F1 F5 关闭 进入循环视筒 然后从 F4 进入过滤桶进行过滤 此时 F9 关闭 过滤液经 F5 再次进入循环桶 过滤过程 待滤液由 F2 进入泵内 经 F3 此时 F1 F5 关闭 进入循环视筒 然 后从 F4 进入过滤桶进行过滤 期间可以通过 S1 观察过滤循环过程 滤液由 F7 再次进 入循环桶 直至完全过滤通过 S2 经 F9 流出 可以从 F11 中取样检验 从而调整滤网密 度 滤余液过程 收到 管高压差 信号后 开始反冲洗过程前的约 1Min 内 打开 F10 将管道内的余液滤出以方便反冲洗 防止堵塞反冲洗管道 反冲洗过程 当 管高压差 达到预定压力值或者达到预定时间后 F2 F3 关闭 将 F1 打开 清洗水从 F1 F7 进入过滤桶中进行清洗 洗出的滤渣从 F8 中排出 双管道一次过滤方案 管道系统如下 双管道一次过滤方案 管道系统如下 图图 3 3 2 2 过滤 阀 1 阀 4 开启 阀 2 阀 3 关闭 反冲洗 阀 2 阀 3 开启 阀 1 阀 4 关闭 过滤过程 过滤液由泵泵入 经过阀 1 后进入过滤桶过滤 滤后液经过视筒后从阀 4 排出 阀 2 阀 3 处于关闭状态 6 反冲洗过程 清洗水由泵泵入 经过阀 2 以及视筒后 对过滤桶进行反冲洗 滤渣 由阀 3 处排出 阀 1 阀 4 处于关闭状态 方案比较 方案比较 方案 1 原理教简单 管道系统相对较为复杂 但是过滤精度较高 可靠性较强 由 于采用循环过滤且用闭环控制 待网内外压差值满足排放条件时 指挥排污阀进行排污 使过滤精度得以提高 并且采用先进的控制方式和优质的信号转换器从而具有性能稳 定 维护管理方便 日常维护少 只须做定期维护即可等特点 具有明显的实用价值 经济价值和推广价值 方案 2 原理简单 过滤和反冲洗装置简单 但是由于过滤和反冲洗管道共用较多且 没有排除管道余液的设计 故过滤精度难以保证 维护较多以及容易发生堵塞等情况 综上所述 最终方案选取为方案 1 为基本方案 7 四四 过滤过滤部分的设计部分的设计 过滤桶的设计过滤桶的设计 过滤盘的设计过滤盘的设计 过滤精度为 0 5 100 m 故滤网采用涤纶布料可以达到要求而且表面光滑 再在 上涂上一层硅藻土增加过滤流量 水面上部采用气压 压强大小为 1 6MPa 最大可达 到 2 5MPa 可以使过滤更加快捷 滤后液通过下部孔流出 从取样阀中取样调节流速 从而保证过滤精度 达到保准后 打开 F10 完成过滤 另外该系统在 5 105 的 范围内工作 已知条件 过滤面积 10 正常工作压力 1 6MPa 最大工作压力 2 5MPa 选定过滤介质的半径 R 厚度 H 片间间隙 h 以及片数 N 分别为 R 0 4m H 0 03m h 0 02m 每一片的过滤面积为 S R R 3 14 0 4 0 4 0 502 N 10 S 10 0 502 19 9 所以片数需要 20 片才能满足过滤需要 也因此过滤滤芯长度 过滤部分 应等于 20 H h 顶部密封片厚度 顶部螺母厚度 20 0 05 0 02 2 0 02 1 06m 过滤片零件图 图图 4 4 1 1 8 计算内压圆筒壳体的壁厚计算内压圆筒壳体的壁厚 已知 Pg 1 6MPa 由壁厚计算公式 c t ic PDP 2 计算厚度 mm Pc 计算压力 Mpa 焊接接头系数 t 材料的许用应力 在已知设计温度下 16MnR 的许用应力 在厚度为 6 16mm 时 t 170Mpa 在厚度为 16 36mm 时 t 163Mpa 焊接接头系数 85 0 设定 圆筒内径 Di 1000mm 腐蚀裕量 C2 2mm 设计厚度 材料的许用应力 t 170Mpa 厚度为 6 16 时 筒体厚度计算 c t ic PDP 2 1 6 1000 2 170 0 85 1 6 5 5mm d 2 C 5 5 2 7 5mm 由钢材标准规格 圆整可得壁厚为 10 圆筒的半径由滤饼半径确定 取 R 500mm 圆筒中固定空心轴一端的顶尖高度为 150mm 顶尖的直径 50mm 锥角 50 H总 H1 h1 1100 150 1250mm 圆筒边缘设计 边缘厚度 20mm B 35mm 凸缘高度 H 10mm 固定顶尖板的厚度 10mm 长度 L 120mm 宽度 B 120mm 9 但容器制成后必须经过压力试验合格后才能交付 压力的目的主要是检查加工制造 工艺的问题和焊缝的强度 以及各连接面的紧密性等 对压力试验一般都用水压试验 对水压试验时 筒体相应压力的验算公式为 P水 D S C 2 S C 按规定水压试验压力 P水 1 5MPa 故 P水 D S C 2 S C 1 5 900 10 1 8 2 10 1 8 0 7 115MPa 又 s Ns 其中 Ns 查表所得为 1 6 故 s 115 1 6 184MPa s 与水压系数的积为 0 9 s 164MPa 由于 115 MPa 164MPa 故筒体强度满足水压试验的要求 10 过滤桶的结构设过滤桶的结构设计计 过滤桶设计是整个管道系统的重点 直接从桶上引出的有 5 个管道 底部 3 个管道 顶 部 2 个管道 1 桶底正中引出的滤后管 然后连接 S2 正常工作视筒 再接上 2 个阀门 F9 成品出口阀 正常工作是从这流出成品液 和 F11 取样阀 用于刚开始工作是取出 样品 从而确定各项参数 2 桶底斜锥面引出排渣管 引出后分成 2 个方向 一个是反冲洗时使用的排渣管 上面安装着 F8 排渣阀 另一个是循环过滤的循环管 通过 F5 流向控制阀 单向阀 使压力过大时形成循环过滤 3 桶内靠壁处装有反冲洗管道 连接 F7 冲洗阀 后也分成 2 个方向 一个直接 连到水泵上 另一个接上 F10 余液出口阀 其作用是在滤余液过程中将管道以及过滤 桶的液体流出 4 桶顶的一个循环管道向上连接 S1 循环视筒 和 F4 循环液出口阀 接到循环桶 底部 5 桶顶的另一个循环管道向上连接 F7 排气阀 和压力表 然后接到循环桶顶部 以保持过滤桶以及循环筒压力的正常 1 6MPa 2 5MPa 11 循环桶的设计循环桶的设计 1 结构介绍 循环筒的工作原理比较简单 需要设计的参数也较少 主要分为 2 管道 其中一条 的作用 待滤液通过 F2 待滤液入口阀 水泵 F3 循环筒入口阀 从循环桶下部 泵入 在循环桶上部压力的作用下从右边下方的循环出口通过 F4 后进入过滤桶过滤 另外一条是顶部的管道 上面连接 F7 排气阀 和压力表和过滤桶顶部连接在一起以 保持压力 2 循环桶的容量设计 因为循环桶所受压力不是很大 且不是全封闭的 所以可以不许校核桶壁承受应 力 设定桶壁厚 3mm 桶高度 H 1200mm 半径 R 400mm 容积 V 0 65m 3 12 2 2 传动部件设计传动部件设计 1 带传动的设计带传动的设计 确定计算功率 Pca 由 机械设计 表 8 7 查得工作情况系数 K A 1 0 故 Pca K AP 1 0 5 5kw 5 5kw 选择 V 带的带型 根据 Pca n 由 机械设计 教材由图 8 11 选用 A 型 确定带轮的基准直径 dd并验算带的速度 初选小带轮的基准直径 d 1d 由表 8 6 和表 8 8 取小带轮的基准 d 1d 140mm 验算带速 V d 1d n 60 1000 140 1440 60 1000 10 6m s 因为 5 m s V 30 m s 故带速合适 计算大带轮的基准直径 根据式 8 15a 计算大带轮的基准直径 d 2d i d 1d 3 140mm 420mm 根据表 8 8 圆整为 d 2d 450mm 确定 V 带的中心距 a 与基准长度 Ld 0 7 d 1d d 2d a0 2 d 1d d 2d 根据上式 初定中心距 a0 900mm 计算带所需的基准长度 L 0d 2a0 d 1d d 2d 2 d 2d d 1d 2 4a0 2 900 590 2 450 140 2 3600 2770mm 由表 8 2 选带的基准长度 Ld 2800mm 按式 8 23 计算实际中心距 a0 a a0 Ld L 0d 2 900 2800 2770 2 915mm 13 验算小带轮上的包角 1 1 180 0 d 2d d 1d 57 3 0 a 180 0 450 140 57 30 915 160 0 900 计算带的根数 Z 计算单根 V 带的额定功率 Pr 由 d 1d 140mm 和 n 1440r min 查表 8 4a 得 P0 2 28kw 根据 n1 1440r min i 3 和 A 型带 查表 8 4b 得 P0 0 17kw 查表 8 5 得 K 0 95 表 8 2 得 K L 1 11 Pr P0 P0 K K L 2 28 0 17 0 95 1 11 2 49kw 计算 V 带的根数 Z Z Pca Pr 5 5 2 49 2 3 所以 V 带的根数为 3 根 小带轮设计 材料选取 HT200 d 1d 140mm d 1d 300mm 采用腹板式结构 d 40mm d1 1 8 2 0 d d 为电机轴的直径 d1 1 8d 72mm C 1 7 1 4 B L 1 5 2 d 当 B 1 5d 时 L B C 1 4 B 15mm 根据前面设计得小轮直径 d 1d 140mm 大轮直径 d 2d 450mm 故查表应选用带长 Ld 2800 A 系列 长度修正系数 Kl 1 1 的皮带 bd 11 ha 6 h f 12mm B 60mm A 81 2 小皮带轮的零件图如下 14 图图 4 2 大带轮设计 HT200 d 2d 420mm d 2d 300mm 采用轮辐式结构 d 50mm d1 1 8 2 d d 为轴的直径 d 100mm f 12mm h2 0 8h1 b 1 0 4h1 13mm b2 0 8 b 1 11mm L 1 5 2 d 当 B 1 5d 时 L B f1 0 2h1 6 5 h1 290 3 a nzP 290 3 3 1440 5 5 32mm 此处省去此处省去 NNNNNNNNNN 需要更多更完整的图纸和说明书请联系需要更多更完整的图纸和说明书请联系 秋秋 30537030613053703061 大带轮的零件图如下 15 图图 4 3 二 空心轴的设计 空心轴的直径设计 d nP T 2 0 9550000 3 A0 3 np d A0 3 4 1 nP 式中 d1 d 即空心轴的内径 d1与外径 d 之比 通常取 0 5 0 6 T T WT 9550000P n 0 2d 3 T 查 机械设计 教材 表 15 3 轴的材料 Q235 A20 Q275 35 45 40Cr 35SiMn T Mpa 15 25 20 35 25 45 35 55 Ao 149 126 135 112 126 103 112 97 通过查 机械设计 教材表 2 查得 V 带的传动效率值为 92 取 Ao 110mm P 5 5 92 5 06kw n 480r min 0 6 d A0 3 4 1 nP 110 3 4 6 01 480 06 5 25 5mm dmin 1 15 d 30mm 轴的结构设计 确定装配方案 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 为了满足轴的轴向定位要求和装配要求 此空心轴分为 3 段 轴上装 大皮带轮 键 密封圈 端盖 外径 D 50mm 内径 50 60 30mm 轴长为 h 115mm 轴上装密封圈 轴承 端盖 外径 D 外径 55mm 轴长 h 106 内径 33mm 轴上装配滤盘 密封圈 锁紧螺母 外径 D 60mm 内径 36mm 轴长 h 115mm 轴承的选择 因轴承同时受有径向力和轴向力的作用 故选用两个圆锥滚子轴承 参照工 作要求并根据 D 55mm 由轴承产品目录中初选取 0 基本游隙组 标准精度级的圆锥 16 滚子轴承型号 30313 其尺寸为 d 55mm D 80mm B 13mm 图图 4 4 4 4 轴的校核 按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时 通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度 以及 轴单向旋转 扭转切应力为脉动循环变应力 取 ca WTM 2 3 2 1 18 6Mpa 查表 机械设计 表 15 1 查得 1 60Mpa 因此 ca 1 故安全 精确校核轴的疲劳强度 Sca S S 22 SS S S 1 K a m S 截面 抗弯截面系数 W 0 1d 3 0 1 553 16637mm 3 抗扭截面系数 WT 0 2 d 3 0 2 55 3 33250 mm 3 截面 的左侧的弯矩 M 为 M 166758 71 36 71 92534N m 截面 上的扭矩 T 为 T 960000N m 17 截面上的弯曲应力 M W 92534 16637 5 6Mpa 截面上的扭转切应力 T WT 960000 33250 28 2Mpa 轴的材料为 45 钢 调质处理 由表 15 1 查 B 640Mpa 1 275Mpa 155Mpa 截 面 上 由 于 轴 肩 而 形 成 的 理 论 应 力 集 中 系 数 及 按 表 查 取 因 r d 2 0 55 0 036 D d 60 55 1 09 经插值得 0 2 1 31 轴按磨削加工 得表面质量系数为 0 92 轴未经表面强化处理 即 q 1 得 K 2 80 K 1 62 计算安全系数 Sca值 Sca S S 22 SS 9 5 S 1 5 故可知其安全 18 3 3 电动机的选择电动机的选择 由于本设计需要一个功率在 5KW 以上 重量不能太大并且采用连续周期工作制的 S6 异步电动机 其安装形式为 V13011 通过查机械设计手册选得 电动机 Y132 2 技术数据如下 额定功率 5 5KW 转速 1450r min 额定电流 13 4A 效率 92 功率因数 0 78 最大 转距 额定转距为 2 0 堵转转距 额定转距为 2 0 堵转电流 额定电流为 6 5 转子转动 惯量 GD 为 0 535N 重量为 8 4 19 4 阀门的选择阀门的选择与设计与设计 用计算机对液压或气压系统进行控制是技术发展的必然趋向 但是电液比例阀或者伺服 阀能接收的信号是连续的电压或电流 而计算机的指令是 开 或 关 的数字信息 要用 计算机控制必须进行数 模转换 其结果是使设备复杂 成本提高 可靠性降低 在这种 技术要求下 20 世纪 80 年代初期出现了电液数字控制阀 用数字信息直接控制的阀称 为电液数字控制阀 简称数字阀 目前应用较少 它可直接与计算机接口 不需数 模转 换 可以分为数字式流量阀 数字式压力阀 数字式方向流量阀等 下面举例以增量式 数字流量阀来说明原理 组成 步进电动机 滚珠丝杠 阀心 阀套 阀杆 传感器等 图图 4 4 5 5 工作原理 计算机发出信号后 步进电机转动 通过滚丝杠转化为轴向位移 带动 节流阀阀心移动 首先打开非全周节流 流量较小 而后打开全周节流口 流量较大 可达 3600 l min 特点 1 阀心 阀套 阀杆的相对热膨胀取得温度补偿 维持流量恒定 2 该阀无反馈功能 但装有零位移传感器 每个控制终了 阀心都可在它控制 下回到零位 重复精度较高 单向阀是控制流体只能正向流动 不允许反向流动的阀 也可称逆止阀或止向阀 增量式数字阀是采用由脉冲数字调制演变而成的增量控制方式 以步进电机作为电气 机械转换器 驱动液压阀芯工作 因此又称步进式数字阀 增量式数字阀控制系统工作 原理框图如图 9 l 所示 微型计算机 下简称微机 发出脉冲序列经驱动器放大后使步 20 进电机工作 步进电机是一个数字元件 根据增量控制方式工作 增量控制方式是由脉 冲数字调制法演变而成的一种数字控制方法 是在脉冲数字信号的基础上 使每个采样 周期的步数在前一采样周期的步数上 增加或减少一些步数 而达到需要的幅值 步进 电机转角与输入的脉冲数成比例 步进电机每得到一个脉冲信号 便得到与输入脉冲数 成比例的转角 每个脉冲使步进电机沿给定方向转动一固定的步距角 再通过机械转换 器 丝杆 螺母副或凸轮机构 使转角转换为轴向位移 使阀口获得一相应开度 从而获 得与输入脉冲数成比例的压力 流量 有时 阀中还设置用以提高阀的重复精度的零位 传感器和用以显示被控量的显示装置 增量式数字阀的输入和输出信号波形如图 9 2 所示 由图可见 阀的输出量与输 入脉冲数成正比 输出响应速度与输入脉冲频率成正比 对应于步进电机的步距角 阀 的输出量有一定的分辨率 它直接决定了阀的最高控制精度 图图 4 4 6 6 21 图图 4 4 7 7 本设计中 F1 F2 F3 F4 F6 F7 F8 F9 F10 F11 均采用电液数字控制阀 而 F5 采用单向阀 22 5 传感器的选择与信号检测传感器的选择与信号检测 一 传感器的选取 经过反复比较与选择最后选用美国Motorola 公司生产的MPX2100A 型单片集成硅压力传 感器 其测量范围为 0 100KPa 工作温度范围为 40 125 传感器的输出电压和被 测绝对压力成正比 采用显微机械加工 激光休整等先进和薄膜电镀工艺 具有测量精 度高 预热时间短 响应速度快 长期稳定性好 可靠性高 过载能力强等优点 若采 用 5V 电源时 在 0 80 温度范围内的最大测量误差不超过 1 8 满量程输出电压为 4 95V 压力灵敏度为 54MV KPa 预热时间为 20ms 响应时间为 1ms 长期稳定度为 0 5 允许过载 348 FS FS 代表满量程 电源允许范围为 4 85V 5 35V 典型值为 5 0V 或 5 1V 电源电流为 7 0MA 典型值 具体资料可参见外文文献 二 信号检测 图图 4 4 8 8 信号检测原理如上图 整个工作流程由 PLC 控制 PLC 发出信号至电源和驱动器 控 制其电流大小 影响电动机的功率 转速等 完成对被控量的控制 流量 压力等 而 MPX2100A 压力传感器将被控量负反馈给 PLC 是被控量保持在一个稳定的波动范 围内 23 6 控制面板的设计控制面板的设计 图图 4 4 9 9 控制面板分为 4 大块 4 个灯 4 个按钮 2 个铃 其中正常工作时 先亮过滤灯 然后是滤余液的指示灯 最后是反冲洗的灯 如此 循环 前一个灯灭接着后一个灯亮 如出现故障则亮报警灯以及响报警铃并且停止工作 反洗的时候同时响反洗铃 4 个按钮的作用则很明显 启动按钮采用绿色材料 停止按 钮采用红色材料 另外 2 个按钮用来