四台水泵循环工作 设计论文.doc

毕 业 设 计 (论 文)题 目：多台水泵循环工作的控制系统设计系 部： 电气工程系 专 业： 建筑电气工程 学生姓名： 左祥能 班 级： 08361 学 号： 0826148 指导教师： 王 勇 2010年 12 月 26 日摘要随着社会的不断发展，小区住房的不断改革，人们生活水平提高，城市小区发展迅速，同时也对小区的供水系统提出了更高要求。供水系统的好坏直接影响到小区住户的正常生活。根据昆明某住宅小区的供水要求，本次设计的由PLC；变频起；压力传感器；四台15KW水泵机组等主要设备构成的全自动变频恒压供水系统，系统具有自动变频恒压运行、自动工频运行、远程手动控制、现场手动控制等功能。系统可以有效的解决传统供水存在的一些问题，系统还有多种辅助功能，增强了系统供水的可靠性。论文论述了采用多台水泵并联供水方案的合理性，分析了多台水泵供水方式的各种状态和转换条件，分析了电机由变频转工频运行方式的切换过程及存在的问题，采用PID调节方式，在全流量范围内利用变频和工频的调节，更好的实现恒压供水的节能。通过PLC实现对整个系统的控制。AbstractWith the continuous development of the continuing reform of residential housing, peoples living standards improve, the rapid development of urban community, but also on the districts water supply system and set higher requirements. Water supply system will affect the normal life of community residents.According to Kunming, the water requirements of a residential area, this design by the PLC; frequency from; pressure sensor; four 15KW pump unit consisting of major equipment such as automatic constant pressure water supply system, the system has an automatic constant pressure operation, automatic work frequency operation, remote manual control, on-site manual control. System can effectively solve some problems of traditional water supply system there are many auxiliary functions, and enhance the reliability of water supply system.Paper discusses the use of multiple pumps in parallel water supply scheme is reasonable, analysis of multiple pumps water supply conditions of the various states and transitions, analyze the frequency of job changes by the inverter motor operation mode switching process and the problems, the use of PID regulation way, in full flow range of the variable frequency and frequency regulation, constant pressure water supply to achieve better energy savings. Achieved through the PLC to control the whole system.关键词：多台水泵、恒压供水、PLC、变频器Key words: multiple pumps, constant pressure water supply, PLC, inverter引言是用户用水量是经常变动的，因此用水和供水之间的不平衡的现象水是人类生活、生产中不可缺少的重要物质。我国是一个水资源和电能相对短缺的国家，现代化进程的加快，城市的高层建筑越来越多，在用水量高峰期时供水量普遍不足，造成城市公用管网水压浮动较大。由于每天不同时段用水对供水压力的要求变化较大，仅仅靠供水厂值班人员依据经验进行人工手动调节很难及时有效的达到目的。这种情况造成用水高峰期时供水压力不足，用水低峰期时供水压力过高，不仅十分浪费能源而且存在事故隐患（例如压力过高容易造成爆管事故），采用各种自动化手段来节约用水、节约用电已经成为我们国家发展的当务之急。随着社会经济的迅速发展，人们对供水质量和供水系统的可靠性要求不断提高。衡量供水质量的重要标准之一是供水压力是否恒定，因为水压恒定于某些工业或特殊用户是非常重要的，如当发生火警时，若供水压力不足或无水供应，不能迅速灭火，会造成更大的经济损失或人员伤亡。但时有发生，并且集中反映在供水的压力上：用水多而供水少，则供水压力低；用水少而供水多，则供水压力大。保持管网的水压恒定供水，可使供水和用水之间保持平衡，不但提高了供水的产量和质量，也确保了供水生产以及电机运行的安全可靠性。传统的的供水方式普遍存在浪费力、电力资源，效力低，自动化程度不高。变频调速水泵节能效果突出。本次设计采用了PLC变频恒压供水系统及变频技术、电气技术、现在控制技术。这样可以大大提高系统的稳定性和可靠性，同时系统具有良好的节能性，对于提高人民生活水平、降低能耗等方面有重要的现实意义。1.系统总体介绍1.1系统介绍介绍了基于PLC的变频调速恒压供水控制系统的设计，该系统由PLC控制，变频器轮流拖动4台水泵电机变频运行。远传压力表采样管网压力信号经PID处理传送给变频器，变频器根据压力信号调整水泵电动机转速，改变水泵性能曲线来实现水泵的流量调节，保证管网压力恒定。重点介绍变频调节水泵转化和工作过程，控制系统的硬件设计和PLC程序设计采用PID算法控制水泵电机转速，实现变频调速恒压供水。通过压力传感器，把出口压力信号变成标准信号送入PLC内部PID调节器，经运算与给定压力参数进行比较，得出调节参数，送给变频器，由变频器控制水泵的转速，调节系统供水，使供水系统管中的压力保持在给定压力上；当用水超过一台泵的供水时，通过PLC控制器加泵。根据用水的大小由PLC 控制工作泵数的增减及变频器对水泵的调速，实现恒压供水。当供水负载变化时，输入电机的电压和频率也随之变化，这样就构成了以设定压力为基准的闭环控制系统。该系统可以在原来的供水系统上进行改造，对原有供水管网不做任何改动。该系统方便、简单、容易操作、安全、。 从安装在总管出口处的压力传感器采集管网压力， 依据该反馈信号作出判断，并对水泵进行变频调速，调节水泵的出水量，满足用户的用水需求，并达到节能目的。系统是由4台水泵组成，并且具备各种完善的保护功能，如缺相报警、过载报警、变频器故障报警等功能。1.2恒压供水系统特性供水系统的基本特性和工作点扬程特性是以供水系统管路中的阀门开度不变为前提，表明水泵在某一转速下扬程H与流量Q之间的关系曲线f(Q)，如图2-1所示。由图2-1可以看出，流量Q越大，扬程H越小。由于在阀门开度和水泵转速都不变的情况下，流量的大小主要取决于用户的用水情况，因此，扬程特性所反映的是扬程H与用水量之间的关系。而管阻特性是以水泵的转速不变为前提，表明阀门在某一开度下，扬程H与流量Q之间的关系。管阻特性反应了水泵的能量用来克服泵系统的水位及压力差、液体在管道中的流动阻力的变化规律。由图可知，在同一阀门开度下，扬程H越大，流量Q也越大。由于阀门开度的改变，实际上是改变了在某一扬程下，供水系统向用户的供水能力。因此，管阻特性过反映的是扬程H与供水流量之间的关系。扬程特性曲线和管阻特性曲线的交点，称为供水系统的工作点，如图2-1中A点，用户的用水流量和供水系统的供水流量处于平衡状态，供水系统既满足了来扬程特性，也符合了管阻特性，系统稳定运行。图1-1供水系统的基本特性1.3变频调速原理恒压变频供水系统的供水部分主要由水泵、电动机、管道和阀门等构成。通常由鼠笼式异步电动机驱动水泵旋转来供水，并且把电机和水泵做成一体，通过变频器调节异步电机的转速，从而改变水泵的出水流量而实现恒压供水的（具体原理将在下一章阐述）。因此，供水系统变频的实质是异步电动机的变频调速。异步电动机的变频调速是通过改变定子供电频率来改变同步转速而实现调速的。异步电机的转差率定义为： （1-1）异步电机的同步转速为： （1-2）异步电机的转速为： （1-3）其中：为异步电机的理想空载转速； 为异步电机转子的转速； 是异步电机的定子电源频率； 为异步电机的极对数。从上式可知，当极对数不变时，电机转子的转速与定子电源频率成正比，因此连续调节异步电机供电电源的频率，就可以连续平滑地调节电机的同步转速，从而调节其转子的转速。变频调速时，从高速到低速都可以保持有限的转差率，因而变频调速具有高效率、高精度、调速范围广、平滑性较高、机械特性较硬的优点，调速性能可与直流电机调速系统相媲美。因此，变频调速是交流异步电机一种比较合理和理想的调速方法，它被广泛地应用于对水泵电机的调速。1.4水泵调速运行的节能原理在供水系统中，通常以流量为控制目的的，常用的控制方法为阀门控制法和转速控制法。阀门控制法是通过调节阀门开度来调节流量，水泵电机的转速保持不变。其实质是通过改变谁路中的阻力大小来改变流量，因此，管阻将随阀门开度的改变而改变，但扬程特性不变。由于实际用水中，需水量是变化的，若阀门开度在一段时间内保持不变，必然要照成超压或欠压现象的出现。转速控制法是通过改变水泵电机的转速来调节流量，而阀门开度保持不变，是通过改变水的动能改变流量。因此，扬程特性将随水泵转速的改变而改变，但管阻特性不变。变频调速供水方式属于转速控制。其工作原理是根据用户用水量的变化自动地调节水泵电机的转速，使管网压力始终保持恒定，当用水量增大时电机加速，用水量减小时电机减速。图1-2管网及水泵的运行特性曲线当用阀门控制时，若供水量高峰期水泵工作在E点，流量为，扬程为，当供水量从减小到时，必须关小阀门，这时阀门的摩擦阻力变大，阻力曲线从移到，扬程特性曲线不变。而扬程则从上升到，运行工况点从E点移到F点，此时水泵输出功率用图形表示为（O，F，）围成矩形部分，其值为： （1-4）当用调速控制时，若采用恒压（）、变频泵（）供水，管阻特性曲线为，扬程特性变为曲线，工作点从E点移到D点。此时水泵输出功率用图形表示为（O，D，）围成的矩形面积，其值为： （1-5） 可见，改变调速控制，节能量为（，D，F，）围成的矩形面积，其值为： （1-6）所以，当用阀门控制流量时，有功率被浪费掉。并且随着阀门的不断关小，阀门的摩擦阻力不断变大，管阻特性曲线上移，运行工况点也随之上移，于是增大，而被浪费的功率要随之增加。根据水泵变速运行的相似定律，变速前后流量Q、扬程H、功率P与转速N之间关系为：； （1-7）式中，、为变速前的流量、扬程、功率 ，、为变速后的流量、扬程、功率。从公式（1-7）可以看出，功率与转速的立方成正比，流量与转速成正比，损耗功率与流量成正比，所以调速控制方式要比阀门控制方式供水功率要小得多，节能效果显著。全自动变频调速供水控制系统采用专用供水控制器控制变频调速器，通过安装在管网上的远传压力表，把水压转换成电信号，通过接口输入控制器内置的PID控制器上，用以改变水泵转速。当用户用水量增大，管网压力低于设定压力时，变频调速器的输出频率将增大，水泵转速提高，供水量加大。当达到设定压力时，水泵恒速运转，使管网压力稳定在设定值上。反之当用户用水量少，管网压力高于设定压力时，变频调速器的输出频率将降低，水泵转速下降，供水量减少，使管网压力稳定在设定压力，这样反循环就达到了恒压变量供水的目的。 图1-3供水系统原理图2系统工作原理2.1系统设计原理本系统针对的用户的用水方便、水泵的选择、整个系统的循环工作、控制操作的原因。我把系统做到通用型，系统功能设计和设备选择主要立足于通用性、可靠性和经济性和节能效果。在本论文中，我们以四台水泵为控制对象，建立一个模型，研制一种新型的控制系统使得水泵转速跟随用水量的变化而变化，实现变频、恒压、无级调速的供水系统，从而达到节能、节水、充分利用设备、可靠性高、自动化程度高的目的。如图2-1所示，供水系统由四台泵(二用二备)组成，由一台可编程控制器和一台变频器切换控制任一台电机调速。水泵可变供电回路由工频回路和变频器提供的变频回路组成，通过PLC和变频器将各台水泵按照一定的规律顺序投入运行和顺序停止运行，使整个的供水回路处于最佳的配置状态。变频器则具体的微调当前水泵的转速，使转速变化跟随管网压力变化(实际上是跟随用户用水量的变化)。为了能让水泵循环工作，设计做成两台工作两台备用，用时间续电器调节四台水泵循环工作。可编程控制器工频切换电路变频切换电路变频器切 换 装 置图2-1 4台水泵控制原理图3系统控制方式3.1手动控制手动控制是为在检测故障时是可以通过手动来完成整个系统的控制。在控制柜上根据需要来操作，可以单独控制一台水泵，也可以控制任意两台。按下按钮启动或停止水泵工作，手动控制没有自动控制方便，会给用户带来不便，它才又硬件构成，存在很多缺点，在自动控制正常时一般不用手动控制，手动控制的启动时直接启动，对水泵没有保护。3.2自动控制当合上系统开关，整个系统通电，系统受到自动启动信号时，一号水泵开始变频频启动，开始供水，当用水量继续增加，变频器的输出频率达到上限频率50Hz时，系统将一号水泵切换成工频运行，同时二号水泵投入变频工作。系统恢复对水压的闭环调节，直到水压达到设定值为止。在系统中设定时间，在一二号水泵工作一段时间后切换成三四号水泵工作，当其中有水泵发生故障时，系统为了满足供水需求会自动投入另一台水泵进行供水，保证恒压供水，用水量下降时，系统开始从先启的泵开始减，系统通过PID调节器是供水稳定。如果用水量还在下降，并且满足减少水泵的情况下，系统调节，直到剩下一台水泵变频工作。若有停电的情况，则系统停机；待电源恢复正常后，系统自动恢复运行，直至在给定水压值上稳定运行。4系统的运行方式该系统有手动运行和自动运行两种运行方式，无论是手动运行还是自动运行，其动力控制线路动一样。如下图所示系统主电路图电控系统的主电路由4台电机分别为M1、M2、 M3和M4。接触器KM1、KM2、KM3、和KM4分别控制电机M1、M2、 M3和M4变频运行，FR1、FR2、FR3和FR4分别为4台水泵电机过载保护的热继电器，QS为变频器和动力电路的隔离开关，供停止或检修变频器使用，FU为主电路的熔断器，使用台达变频器。4.1手动运行方式该系统纯由控制按钮、接触器和热继电器、熔断器组成，如图3所示图3.手动运行方式控制线路图该运行行方式工作原理为：当需启动电机泵M1时，按下控制按钮按钮SB2，则接触器KM5线圈通电吸合，常开触头闭合自锁，常闭触头断开，电机泵M1全压工频启动；此时电机泵M2不能启动。若需启动电机泵M3时，按下控制按钮SB4，则接触器KM7线圈通电吸合，常开触头闭合自锁，常闭触头断开，电机泵M3全压工频启动；此时电机泵M4不能启动。当需启动电机泵M2时，按下控制按钮SB3，则接触器KM6线圈通电吸合，常开触头闭合自锁，常闭触头断开，电机泵M2全压工频启动；此时电机泵M2不能启动。若需启动电机泵M4时，按下控制按钮SB5，则接触器KM8线圈通电吸合，常开触头闭合自锁，常闭触头断开，电机泵M4全压工频启动；此时电机泵M3不能启动。该控制线路配有熔断器FU，起短路过流保护作用，热继电器FR起到长期过载保护，接触器既起线路的动力导通作用，又起欠压失压保护。4.2自动运行方式整个系统由四台水泵，一台变频器，一台PLC和一个压力传感器和两个液位传感器及若干辅助部件构成。恒压供水的基本控制策略是:采用可编程控制器（PLC）与变频调速装置构成控制系统，进行优化控制泵组的调速运行，并自动调整泵组的运行台数，完成供水压力的闭环控制，即根据实际设定水压自动调节水泵电机的转速和水泵的数量,自动补偿用水量的变化，以保证供水管网的压力保持在设定值,既可以满足生产供水要求，还可节约电能，使系统处于可靠工作状态，实现恒压供水。其中变频器的作用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，同时变频器还可作为电机软启动装置，限制电机的启动电流。压力传感器的作用是检测管网水压。PLC内智能PID调节器实现管网水压的PID调节。PLC控制单元则是泵组管理的执行设备，同时还是变频器的驱动控制，根据用水量的实际变化，自动调整其它工频泵的运行台数。变频器和PLC的应用为水泵转速的平滑性连续调节提供了方便。水泵电机实现变频软启动, 消除了对电网、电气设备和机械设备的冲击，延长机电设备的使用寿命。全自动变频调速供水设备是应用先进的现代控制理论，结合可编程控制技术、变频控制技术、电机泵组控制技术的新型机电一体化供水装置。该设备通过安装在水泵出水总管上的压力传感器，将出口压力转换成4-20mA电流信号，经A/D转换模块将模拟电流信号转换成数字量并送入可编程序控制器，经可编程内部PID运算，得出一调节参量并将该参量送入D/A转换模块，经数摸转换后将得出模拟量传送变频器，进而控制其输出频率的变化。设备采用多泵并联的供水方式，用户用水量的大小决定了投入运行的水泵的数量，当用水量较小时，单台泵变频工作，当用水量增加，水泵运行频率随之增加，如达到水泵额定输出功率仍无法满足用户供水要求时，该泵自动转换成工频运行状态，并变频启动下一台水泵。反之，当用水量减少，则降低水泵运行频率直至设定下限运行频率，如供水量仍大于用水量，则自动停止工频运行泵同时变频泵转速增加。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，然后按启动运行方式启动1#泵变频，直至在给定水压值上稳定运行。若水源水位已下限到不能供水时，系统则会通过安装在水源水池里的液位传感器的反馈信息自动停止电机泵。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启动、停止、循环变频的全部操作过程。5、器件选型选择器件要根据系统的需要选择合适的器件，要保证经济，使用，还要把所安装的环境、安装等都考虑全面。5.1 PLC介绍根据设计的需要，我们选择的PLC是西门子的德国西门子（SIEMENS）公司生产的可编程序控制器在我国的应用也相当广泛，在冶金、化工、印刷生产线等领域都有应用。西门子（SIEMENS）公司的PLC产品包括LOGO，S7-200，S7-300，S7-400，工业网络，HMI人机界面，工业软件等。 西门子S7系列PLC体积小、速度快、标准化，具有网络通信能力，功能更强，可靠性更高。S7系列PLC产品可分为微型PLC（如S7-200），小规模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等。SIMATIC S7-200系列PLC适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。- S7-200系列出色表现在以下几个方面：-* 极高的可靠性-* 极丰富的指令集-* 易于掌握-* 便捷的操作-* 丰富的内置集成功能-* 实时特性-* 强劲的通讯能力-* 丰富的扩展模块-S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。5.1.1 PLC的选择1.工作量这一点尤为重要。在自动控制系统设计之初，就应该对控制点数（数字量及模拟量）有一个准确的统计，这往往是选择PLC的首要条件，一般选择比控制点数多10%-30%的PLC。（本设计中开关量16个，控制量6个，1个模拟量输出，3个模拟量输入）2.工作环境工作环境是PLC工作的硬性指标。自控系统将人们从繁忙的工作和恶劣的环境中解脱出来，就要求自控系统能够适应复杂的环境，诸如温度、湿度、噪音、信号屏蔽、工作电压等，各款PLC不尽相同。一定要选择适应实际工作环境的产品。（该设计环境正常，故不用特殊型号）3.通信网络现在PLC已不是简单的现场控制，PLC远端通信已成为控制系统必须解决的问题。（故尽量选取比较常用的品牌）4.编程程序是整个自动控制系统的“心脏”，程序编制的好坏直接影响到整个自动控制系统的运作。编程器及编程软件有些厂家要求额外购买，并且价格不菲，这一点也需考虑在内（要求有良好的编程软件）。5.可延性这里包括三个方面含义：（1）产品寿命。大致可以保证所选择的PLC的使用年限，尽量购买生产日期较近的产品。（2）产品连续性。生产厂家对PLC产品的不断开发升级是否向下兼容，这决定是否有利于现系统对将来新增加功能的应用。（3）产品的更新周期。当某一种型号PLC（或PLC模块）被淘汰后，生产厂家是否能够保证有足够的备品（或备件）。这时应考虑选择当时比较新型的PLC。 6.性价比由上面的的挑选规范，我挑选西门子公司的S7-200 CPU226作为本系统采用的PLC，它的具体性能如下。本机集成24输入/16输出共40个数字量I/O 点。可连接7个扩展模块，最大扩展至248路数字量I/O 点或35路模拟量I/O 点。13K字节程序和数据存储空间。6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。I/O端子排可很容易地整体拆卸。用于较高要求的控制系统，具有更多的输入/输出点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能。可完全适应于一些复杂的中小型控制系统。在整个系统中，可编程控制器PLC处于核心地位，所有检测元件（液位传感器、压力传感器）反馈回来的信号都经可编程控制器PLC进行处理，然后在控制变频器，指挥电机泵的运行情况。在本系统中，PID调节器和定时器都从可编程控制器内部调用，由此可见，可编程控制器PLC的选择十分关键。本文采用西门子S7-200系列CPU226型号PLC控制器。其电气连接如图7所示图7.可编程控制器PLC外部接线图具体技术数据如下：额定电压： 380V额定输出电压：24VI/O点数： 24入/16出扩展模块数量： 7块定时器： 256用通电延时型定时器，定时范围03276.7s5.2变频器变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。可分为交交变频器，交直交变频器。交交变频器可直接把交流电变成频率和电压都可变的交流电；交直交变频器则是先把交流电经整流器先整流成直流电，再经过逆变器把这个直流电流变成频率和电压都可变的交流电在电机泵启动运行时，需要变频启动，这样可以减小启动电流，启动平滑稳定无冲击，减少设备损耗，延长电机泵的机械使用寿命。可实现恒压控制或恒流控制等。在电机泵运行过程中，当用户用水量很小时，需要电机泵运行速度应与此相搭配。需要变频器改变电源电压频率，从而调节电机泵的转动速度，使供水和用水在设定值上保持平衡。由于既要满足使用要求，又要保证系统运行可靠和经济密度，所以变频器的选择很重要。特别是变频器与负载要匹配，即变频器的额定电压与负载的额定电压相符；变频器的额定电流与电机的额定电流相符，对于深水泵等则需要参考电机性能参数，以最大电流确定变频器电流和过载能力；在恒转矩负载或有减速装置时还要考虑转矩匹配；若长时间运行则会产生高温，此时会引起变频器的降容，所以变频器容量要放大一些，以满足驱动功率。本文采用台达变频器F系列，选用VFD750F43A型号,其额定电压为380V；额定电流为150A；可驱动电机功率75kW；逻辑控制功能最多可控制7台电机。其电气连接如图6所示图6.变频器接线图具体技术参数如下：1、参数群介绍00:用户参数；01：基本参数；02：操作方式参数：03：输出功能参数；04：出入功能参数；05：多段速以及自动程序运转参数；06：保护参数；07：电机参数；08：特殊参数；09：通讯参数；10：回授控制参数；11：风机、水泵控制参数。2、参数设定00 用户参数00-02-09：所有参数的设定值重置为出厂值（50Hz，220V/380V）01 基本参数01-07：输出频率上限设定（50Hz）01-08：输出频率下限设定（0Hz）03 输出功能参数03-04：任意频率一到达设定（设定范围：0400.00Hz）03-05-00：输出频率计07 电机参数07-00：电机额定电流设定（设定范围：30%120%）09 通讯参数09-00：通讯地址（设定范围：01254）11 风机、水泵控制参数11-00：V/F曲线选择（设定范围：00：由参数群01设定）5.3压力传感器检测元件的精度直接影响系统的控制质量。通常可以选用各种压力传感器检测管网压力。传统的压力传感器有利用弹性元件的，如电感压力传感器、电容压力传感器等。PMC 系列压力传感器的构造与之不同，属于一体化的高精度仪器。它采用电子陶瓷技术，测量元件完全是固体形式。其工作原理是：使压力直接作用于电子陶瓷膜片，膜片出现位移后所产生的电容量被与其同体的电子元件检测、放大，最后转换成420mA的标准信号输出。PMC型传感器具有如下特点：具有相当强的抗冲击和抗过载能力，过压量达额定量程的百倍以上；由于压力测量元件中不采用传统的介质物质，所以，测量精度极高，且几乎不受温度梯度的影响；采用脉冲频率调制方式传输信号，大大减少了现场干扰的影响，信号传输用普通导线完成，简单方便；重量轻，体积小，安装维护非常方便。我们选PMC133型压力传感器作为出水口端压力检测元件，检测泵出口附近管网内压力作反馈信号， 该元件可承受的相对压力最大测量范围达O-40MPa，最小测量范围为O-lkPa，所需电源要求电压为12530V，精度01，压力传感器将出水口的压力信号线性转换为4-20mA DC 标准信号送到PLC（在该系统中，我选取0-500kPa）。5.4水泵的选择选取2种型号的水泵，小泵为常开泵（能够调节到工频），大泵只能在变频状态下工作。其中，小泵为Y355M1-4，大泵为Y355-M2-4。参数见表3.2（按实际需要选取，我选了2种比较常用的型号）。 水泵性能参数表转速流量扬程效率汽蚀裕量轴功率(清水)配带电机(Sm=1.2)Rpmm3/hl/sm%mkW型号kW1100435.5121.063.750.04.0151.1Y355M1-4/220kW850511.0141.962.554.03.0161.1Y355M2-4/250kW5.5水位传感器水温水位传感器由温控器部分与水位控制部分组成，与其配套的还有电动阀前的减压装置，及用于加热的旋转式消声加热器 容器内的水位传感器，将感受到的水位信号传送到控制器，控制器内的计算机将实测的水位信号与设定信号进行比较，得出偏差，然后根据偏差的性质，向给水电动阀发出开关的指令，保证容器达到设定水位。进水程序完成后，温控部份的计算机向供给热媒的电动阀发出开的指令，于是系统开始对容器内的水进行加热。到设定温度时。控制器才发出关阀的命令、切断热源，系统进入保温状态。程序编制过程中，确保系统在没有达到安全水位的情况下，控制热源的电动调节阀不开阀，从而避免了热量的损失与事故的发生。 该系统用到两个水位传感器，分别安装在储水池和水源水池里，其中安装在储水池的控制水位上限位，安装在水源水池里的控制水位下限位。安装在储水池中，作为液位控制时,一般采用双电极分体型结构的控制器。如图4所示，电极D1,D2分别以不同高度放置在水池内,当液面上升至浸没D1或下降至离开D2时,控制器可以控制泵的启停,使液位控制在 D2与D1的长度差之间.从而实现供水、停水的自动液位控制。当水位下降或上升时安装在市管网出口的压力传感器也可检测到，也可对PLC发出信号启动电机泵，安装水位传感器可更好地对水位控制。分体型双电极水位传感器探极和接线图5.6中间续电器中间继电器(intermediate relay)：用于继电保护与自动控制系统中，以增加触点的数量及容量。 它用于在控制电路中传递中间信号。中间继电器的结构和原理与交流接触器基本相同，与接触器的主要区别在于：接触器的主触头可以通过大电流，而中间继电器的触头只能通过小电流。所以，它只能用于控制电路中。 它一般是没有主触点的，因为过载能力比较小。所以它用的全部都是辅助触头，数量比较多。新国标对中间继电器的定义是K，老国标是KA。一般是直流电源供电。少数使用交流供电。1. 静态中间继电器的概述 2. 静态中间继电器的特点5.6.1结构及原理1. DZ系列继电器为阀型电磁式继电器。线圈装在U形导磁体上，导磁体上面有一个活动的衔铁，导磁体两侧装有两排触点弹开。在非动作状态下触点弹片将衔铁向上托起，使衔铁与导磁体之间保持一定间隙。当气隙间的电磁力矩超过反作用力矩时，衔铁被吸向导磁体，同时衔铁压动触点弹片，使常闭触点断开常开触点闭合，完成继电器工作。当电磁力矩减小到一定值时，由于触点弹片的反作用力矩，而使触点与衔铁返回到初始位置，准备下次工作。 2. 本继电器的U形导磁体采用双铁心结构，即在两个边柱上均可装设线圈。对于DZY、DZL和DZJ型只装一个线圈，而对于DZB，DZS，DZK型可根据需要在另一个铁心上装以保持线圈或延时用阻尼片等。从而使线圈类型大不相同的继电器都通用一个导磁体。 5.6.2中间继电器的选型1 地理位置气候作用要素 主要指海拔高度、环境温度、湿度、和电磁干扰等要素。考虑控制系统的普遍适用性，兼顾必须长年 累月可靠运行的特殊性，装置关键部位必须选用具有高绝缘、强抗电性能的全密封型(金属罩密封或塑封型，金属罩密封产品优于塑封产品)中间继电器产品。因为只有全密封继电器才具有优良的长期耐受恶劣环境性能、良好的电接触稳定、可靠性和切换负载能力(不受外部气候环境影响)。 2 机械作用要素 主要指振动、冲击、碰撞等应力作用要素。对控制系统主要考虑到抗地震应力作用、抗机械应力作用能力，宜选用采用平衡衔铁机构的小型中间继电器。 3激励线圈输入参量要素 主要是指过激励、欠激励、低压激励与高压(220 V)输出隔离、温度变化影响、远距离有线激励、电磁干扰激励等参量要素，这些都是确保电力系统自动化装置可靠运行必须认真考虑的因素。按小型中间继电器所规定的激励量激励是确保它可靠、稳定工作的必要条件。 4触点输出(换接电路)参量要素 主要是指触点负载性质，如灯负载，容性负载，电机负载，电感器、接触器(继电器)线圈负载，阻性负载等；触点负载量值(开路电压量值、闭路电流量值)，如低电平负载、干电路负载、小电流负载、大电流负载等。 任何自动化设备都必须切实认定实际所需要的负载性质、负载量值的大小，选用合适的继电器产品尤为重要。继电器的失效或可靠不可靠，主要指触点能否完成所规定的切换电路功能。如切换的实际负载与所选用继电器规定的切换负载不一致，可靠性将无从谈起。 5.6.4主要技术参数1、继电器的线圈额定电压分为交流50Hz、12、24、36、110、127、220、380V；2、继电器适用于长期工作，间断长期工作制和操作频率不大于2000次/h，通电持续率为40%的反复短时工作制；3、继电器的接点额定发热电流为5A；4、其它技术数据见表1型号按点控制容量接点对数线圈功率交流380V时 COS=0.350.05直流220V时T=10015ms损耗(W)吸持(VA)起动(VA)接通（A）分断（A）接通（A）与分断（A）常开常闭4.5916.5JDZ1-44/44A50.50.1444JDZ1-62/62A62JDZ1-80/80A80JZX-22F/4Z(MY4J,HH54P) 触点形式：4a,4c触点负载（阻性）：3A, 250VAC/28VDC 线圈电压(v）AC/DC6-220V 线圈功率：0.9w（DC） 1.2w(AC) 吸合电压(额定电压)：80%释放电压(额定电压)：10%(DC) 30%(AC) 介质耐压：触点与触点间 1000VAC； 触点与线圈间 1500VAC触点接触电阻 (m)：50绝缘电阻(m)：100 环境温度() ：-2555机械寿命(次)：100万次 电气寿命(次)：10万次 外形尺寸：27.5 x 21.0 x 35.5mm 重 量(g)：35g 安装方式：插座式，插针式5.7热继电器热继电器是由流入热元件的电流产生热量，使有不同膨胀系数的双金属片发生形变，当形变达到一定距离时，就推动连杆动作，使控制电路断开，从而使接触器失电，主电路断开，实现电动机的过载保护。继电器作为电动机的过载保护元件，以其体积小，结构简单、成本低等优点在生产中得到了广泛应用。 5.7.1热继电器的主要技术参数 额定电压：热继电器能够正常工作的最高的电压值，一般为交流220V，380V，600V。 额定电流：热继电器的额定电流主要是指通过热继电器的电流 额定频率：一般而言，其额定频率按照4562HZ设计。 整定电流范围：整定电流的范围有本身的特性来决定。它描述的是在一定的电流条件下热继电器的动作时间和电流的平方成正比。 热继电器的作用是：主要用来对异步电动机进行过载保护，他的工作原理是过载电流通过热元件后，使双金属片加热弯曲去推动动作机构来带动触点动作，从而将电动机控制电路断开实现电动机断电停车，起到过载保护的作用。鉴于双金属片受热弯曲过程中，热量的传递需要较长的时间，因此，热继电器不能用作短路保护，而只能用作过载保护 5.7.2选择方法热继电器主要用于保护电动机的过载，因此选用时必须了解电动机的情况，如工作环境、启动电流、负载性质、工作制、允许过载能力等。 1、原则上应使热继电器的安秒特性尽可能接近甚至重合电动机的过载特性，或者在电动机的过载特性之下，同时在电动机短时过载和启动的瞬间，热继电器应不受影响(不动作)。 2、当热继电器用于保护长期工作制或间断长期工作制的电动机时，一般按电动机的额定电流来选用。例如，热继电器的整定值可等于0.951.05倍的电动机的额定电流，或者取热继电器整定电流的中值等于电动机的额定电流，然后进行调整。 3、当热继电器用于保护反复短时工作制的电动机时，热继电器仅有一定范围的适应性。如果短时间内操作次数很多，就要选用带速饱和电流互感器的热继电器。 4、对于正反转和通断频繁的特殊工作制电动机，不宜采用热继电器作为过载保护装置，而应使用埋人电动机绕组的温度继电器或热敏电阻来保护。 5.7.3组成结构它由发热元件、双金属片、触点及一套传动和调整机构组成。发热元件是一段阻值不大的电阻丝，串接在被保护电动机的主电路中。双金属片由两种不同热膨胀系数的金属片辗压而成。图中所示的双金属片，下层一片的热膨胀系数大，上层的小。当电动机过载时，通过发热元件的电流超过整定电流，双金属片受热向上弯曲脱离扣板，使常闭触点断开。由于常闭触点是接在电动机的控制电路中的，它的断开会使得与其相接的接触器线圈断电，从而接触器主触点断开，电动机的主电路断电，实现了过载保护。 热继电器动作后，双金属片经过一段时间冷却，按下复位按钮即可复位。 5.7.4工作原理热继电器是用于电动机或其它电气设备、电气线路的过载保护的保护电器。 电动机在实际运行中，如拖动生产机械进行工作过程中，若机械出现不正常的情况或电路异常使电动机遇到过载，则电动机转速下降、绕组中的电流将增大，使电动机的绕组温度升高。若过载电流不大且过载的时间较短，电动机绕组不超过允许温升，这种过载是允许的。但若过载时间长，过载电流大，电动机绕组的温升就会超过允许值，使电动机绕组老化，缩短电动机的使用寿命，严重时甚至会使电动机绕组烧毁。所以，这种过载是电动机不能承受的。热继电器就是利用电流的热效应原理，在出现电动机不能承受的过载时切断电动机电路，为电动机提供过载保护的保护电器。 使用热继电器对电动机进行过载保护时，将热元件与电动机的定子绕组串联，将热继电器的常闭触头串联在交流接触器的电磁线圈的控制电路中，并调节整定电流调节旋钮，使人字形拨杆与推杆相距一适当距离。当电动机正常工作时，通过热元件的电流即为电动机的额定电流，热元件发热，双金属片受热后弯曲，使推杆刚好与人字形拨杆接触，而又不能推动人字形拨杆。常闭触头处于闭合状态，交流接触器保持吸合，电动机正常运行。 热继电器用于电机泵进线侧，起到长期过载保护。当电机泵长期过载运行，热继电器触头就会断开，自动切断电路使电机泵停止运行。这主要用于其余电机泵都损坏，只有一组电机泵运行时。主要技术数据如下：额定电压： AC380V额定电流： AC100A电流过载范围： 60%80%热元件调节范围：6%100%手动恢复： 2min自动恢复： 5min5.8 隔离开关隔离开关隔离开关是高压开关电器中使用最多的一种电器，顾名思义，是在电路中起隔离作用的它本身的工作原理及结构比较简单，但是由于使用量大，工作可靠性要求高，对变电所、电厂的设计、建立和安全运行的影响均较大。刀闸的主要特点是无灭弧能力，只能在没有负荷电流的情况下分、合电路。隔离开关（disconnector)即在分位置时，触头间有符合规定要求的绝缘距离和明显的断开标志；在合位置时，能承载正常回路条件下的电流及在规定时间内异常条件（例如短路）下的电流的开关设备。（IEV441-14-05) 我们所说的隔离开关，一般指的是高压隔离开关,即额定电压在1kv及其以上的隔离开关，通常简称为隔离开关，是高压开关电器中使用最多的一种电器，它本身的工作原理及结构比较简单，但是由于使用量大，工作可靠性要求高，对变电所、电厂的设计、建立和安全运行的影响均较大。刀闸的主要特点是无灭弧能力，只能在没有负荷电流的情况下分、合电路。 5.8.1主要作用1)分闸后，建立可靠的绝缘间隙，将需要检修的设备或线路与电源用一个明显断开点隔开，以保证检修人员和设备的安全。 2)根据运行需要，换接线路。 3)可用来分、合线路中的小电流，如套管、母线、连接头、短电缆的充电电流，开关均压电容的电容电流，双母线换接时的环流以及电压互感器的励磁电流等。 4)根据不同结构类型的具体情况，可用来分、合一定容量变压器的空载励磁电流。 高压隔离开关按其安装方式的不同，可分为户外高压隔离开关与户内高压隔离开关。户外高压隔离开关指能承受风、雨、雪、污秽、凝露、冰及浓霜等作用，适于安装在露台使用的高压隔离开关。按其绝缘支柱结构的不同可分为单柱式隔离开关（single-column disconnector)、双柱式隔离开关（double-column disconnector)、三柱式隔离开关（three-column disconnector)。其中单柱式刀闸在架空母线下面直接将垂直空间用作断口的电气绝缘，因此，具有的明显优点，就是节约占地面积，减少引接导线，同时分合闸状态特别清晰。在超高压输电情况下，变电所采用单柱