自动加药装置设计.doc

目 录第一章 绪论11.1课题来源11.2自动加药设备的应用1第二章 总体方案22.1整个装置介绍22.2主要结构32.2.1容量42.2.2尺寸功率42.3主机技术参数及配置52.3.1主机 WDTM X 5.45第三章 机械部分的设计73.1 螺旋直径和螺旋轴转速的确定73.2 螺旋轴电动机的确定9第四章 各种电气元件的选型114.1 PLC的类型选择114.1.1 输入输出模块的选择及分配114.1.2 S7-200 系列CPU选择226型号的PLC性能参数114.1.3 EM235模拟量输入输出模块性能参数124.1.4 EM232模拟量输出模块的性能参数134.2电源及存储器的选择134.3传感器的原理及其选用144.3.1线性度154.3.2迟滞性154.3.3重复性164.4真空吸料泵的选用174.5水射器的选用204.5.1 水射器示意图204.5.2水射器型号及参数204.6 计量泵的选用214.6.1 常用计量泵224.6.2 常用絮凝剂22第5章 编程控制部分245.1 PLC控制过程245.1.1加药系统工艺流程255.1.2 PID控制部分255.1.3控制原理图设计275.1.4 I/O接口分配表275.1.5 PLC输入输出接线图285.1.6 中断程序28结 论29参考文献30致 谢31附录一 程序总图32附录二（CAD图纸）.40本设计所需图纸请联系QQ380752645加Q时请说明是一柱香推荐第一章 绪论1.1课题来源本自动加药装置来自株洲县污水处理厂，主要处理生活污水，处理厂处理能力设在8万吨/天，采用的处理药剂为聚合氯化铝絮凝剂，引进的加药系统为上下两槽的半自动加药装置，具有节约用地、减轻劳动强度、消除差错、提高加药自动化水平及管理水平、适应各种不同情况下的处理，提高管理和操作人员素质、降低储运损耗、有效地减少流动资金的积压、提高物流效率等诸多优点。经过参观学习，了解到加药系统在污水处理中起到至关重要的作用，称之为污水处理的心脏，在水环境化学中较为重要的，研究得较多的污染物是重金属和有机物。因此，结合本专业选择了这个课题-污水处理之自动加药装置11。1.2自动加药设备的应用加药装置用途加药装置是是一种具投药、搅拌、输送液体、自动控制与一体的成套设备，他被广泛应用于电厂的原水、锅炉给水、油田地面集输脱水处理系统，石油化工各种加药系统和废水处理系统。如投加混凝剂、磷酸盐、氨液、石灰水、水质稳定剂（缓蚀剂）、阻垢剂、液体杀虫剂等。工作结构原理：加药装置主要由溶液箱、搅拌箱（带搅拌器）、计量泵、液位计、电控柜、管路、阀门、止回阀、压力表、过滤器、底座、扶梯等组成（可根据用户实际要求配置）。加药装置根据所需药剂浓度，在搅拌箱内配制，经搅拌器搅拌均匀后投入溶液箱、用计量泵（加药泵）向投药点或指定的系统中输送所配制的溶液。成套加药装置具有结构紧凑、安全简单、操作使用简便等特点。该装置还可根据用户不同工艺流程的要求，进行有针对性的设计、配置必要的部件，实现功能适合（如自动远程控制）、经济实用9。第二章 总体方案2.1整个装置介绍图2.1 株洲县污水处理现场图（1）本设计参考株洲县路口污水处理厂自动加药系统工艺来设计，如图2-1，本系统具有高精确的计量装置，避免了浪费，简单易行的操作保养，使设备更具人性化，具有粉状和液态（选配）自动进料功能设计和抗凝结加热去湿功能，独具的在线稀释结构，扩大设备运行能力，具有比例调配功能，可依据实际需求任意调整所配置药液浓度，使配制的药液浓度均匀适中，通过可编程PLC装置，可选实现待机时间自动间歇或停顿的交叉搅拌功能，使配制的药液永远保持在最佳使用效果，配制相应的传感器，使整套装置的操控性更加完善，亦可选用人机界面操控系统。（2）其设备特点为两箱叠加式配药，占地面积小，药液浓度稳定，批量连续，活性高，料粉真空吸入或大袋密闭投加，无粉尘污染并减轻人工劳动强度，不受物料形态限制，可达到固液态兼用，干粉给料出口配有气动阀门，且有电加热系统，水汽不会道馆，有效防止料粉受潮结块，操作简单，可以采用中文菜单，人机界面控制，双螺杆推料，无脉动，配料准确度高，运行能耗低并可节省一次性投入成本，自动化程度高，无需人工看守，服务完善，交钥匙工程。2.2主要结构1）机架：由Q235方钢及角钢焊接而成，起到支承其它部件的作用。2）干粉吸料系统：由吸料电机、软管、吸料头、料斗等组成。3）推料溶解系统：由减速机、干粉推料双螺杆、混合器、水射器、不锈钢搅拌器及制备/储备罐等组成；4）给水系统：由阀、过滤器、电磁阀、压力表、管件等组成；5）混合水射器：独有的射流装置，可使得预浸湿药剂雾化分散。6）控制系统：料位开关（干粉低位报警）、电磁阀（进水电磁阀和排泥电磁阀以及放液电磁阀）、液位开关（控制制备/储备罐液位）、控制柜（主要电气元件均选用施耐德）、计量泵（两计量泵变频器）、螺旋送料（采用双螺旋输送，无脉动出料，做到连续均匀，配料准确）、药液搅拌（内旋式搅拌桨叶，使搅拌旋转力量均匀轻柔）。设计1套自动加药装置如图2.2以及图2.3所示。该设备安装于管道旁边，配药完毕后打开放料阀即可混入管道。试拟处理污水量计算得出0.25%的溶液，处理量为2.5-3.2kg/h。图2.2主机主视图图2.3 主机俯视图2.2.1容量表 2.1 罐型号参数型号0.5%溶液0.25%溶液WDTM0.61.01.2kg/h0.50.6kg/hWDTM1.01.82.3kg/h0.91.1kg/hWDTM2.03.84.7kg/h1.92.3kg/hWDTM3.05.16.4kg/h2.53.2kg/hWDTM4.07.79.5kg/h3.84.7kg/hWDTM5.49.812.0kg/h4.96.0kg/hWDTM6.612.916.0kg/h6.88.6kg/hWDTM8.415.619.1kg/h8.310.4kg/h故型号选择WDTM3.0。2.2.2尺寸功率表 2.2 罐尺寸功率参数型号罐尺寸ABCD功率（kw）WDTM0.620.3M28001470153011402WDTM1.020.5M29601720167013502.2WDTM2.021.0M212502230196016102.5WDTM3.021.5M214302230214018002.87WDTM4.022.0M216102780233021003.27WDTM5.422.7M218602781256023503.97WDTM6.623.3M218603280256023503.97WDTM8.424.2M220003281270025004.77进而可选择出罐的尺寸以及其功率分别为：罐尺寸：21.5 M3 A=1430 B=2230 C=2140 D=1800 功率为2.87KW。2.3主机技术参数及配置表 2.3 主机参数型号外形尺寸罐体尺寸干粉投加量吸料电机功率干粉推料电机功率搅拌电机功率整机功率WDTMX- 3.0 2140*1430*2230 mm20001500 mm2.5-3.2kg/hr (2.5浓度) 1.5KW0.37kW0.75KW2.87KW根据现场踏勘情况，高分子投配系统主机不能正常工作，缺陷部件因非标产品而市场无法采购，故需拆除更换。两只不锈钢罐（制备罐、储存罐）可继续利用。更换的主机制备能力需与现有两只罐配套。制备浓度2.5，具体配置如下：2.3.1主机 WDTM X 5.4（1）、真空吸料配备1.4KW的吸料系统；强力真空吸料，特有电机双层保护罩，电机免维护，寿命长久。（2）、体积约0.1立方米的储料斗，独特的切向进料方式，药剂干粉螺旋环形进入，最大限度利用空间，不产生死角。（3）、机架和储料斗连成一体，机架用50X50X5角钢焊接，储料斗用t=3mm钢板焊接，内外表面重防腐处理。推料时采用独特的振打系统，使药剂密度均衡，下料无空穴，制备浓度精准。（4）、料位控制开关：全自动可预警式阻旋料位开关，自动监控料斗料位，及时报警，提醒操作人员添加药剂。（5）、预润湿装置：材质不锈钢SUS304制作，锥形容器，水流切向进入，让药剂预浸湿，避免结块，溶解更完全。（6）、推料系统：采用双螺旋输送，无脉动出料，做到连续均匀，配料准确。（7）、恒温系统可保证出料口的干燥度，避免药剂受潮结块，水汽进入。（8）、混合水射器：独有的射流装置，可使得预浸湿药剂雾化分散，顺利进入制备罐溶解熟化。（9）、电气控制系统：所有元器件采用国际名牌高品质产品，性能稳定，可编程PLC系统，实现高智能全自动控制，更有独特的自动/人工双系统，自由切换，安全稳定，使用方便。（10）、管道系统：配有过滤器、电磁阀、压力表、压力控制开关等，保证整个设备的正常运行。（11）、增压泵，增压在3KG以上，保证系统正常工作。（12）、制备罐搅拌装置配置：a、电机：采用独特的摆线针轮减速机，功率1.5千瓦。 b、搅拌：材质不锈钢SUS304搅拌轴，内旋式搅拌桨叶，使搅拌旋转力量均匀轻柔，不会影响药液粘度。 c、专用电缆以及其他附属配件，采用知名品牌，安全稳定，使用周期长。（13）、电动式制备罐放液阀配置：a、直流24V电动执行器。 b、DN100VPVC蝶阀。（14）、制备罐、储备罐、液位传感开关液位控制系统：采用全自动数字超声波液位传感器控制，感应灵敏，控制快捷，失误率低。（15）、表面防腐处理使用环氧富锌漆、表面防锈漆以及氟碳树脂漆多级喷涂，并进行表面抗氧化处理，抗腐蚀能力强，长时间恶劣环境下使用也可保持其原有外观。第三章 机械部分的设计3.1 螺旋直径和螺旋轴转速的确定（1）螺旋直径为： （式3-1）式中：输送能力； 物料特性系数，常用物料的K值见表3.1； 填充系数，见表3.1； 倾角系数，见表3.2。 经计算可得，=90mm根据设计要求，螺旋料桶内径不大于100mm，螺旋轴长L约为460mm，输送量为2.53.2kg/h，还必须保证物料的冷却时间35min，一般物料在管内的体积必须小于输送管体积的50%，初步确定螺旋直径D7。即： 式中 为螺旋轴长460mm；为物料松散密度。 则：=94 这样计算出D94mm，所以在保证冷却时间的情况下要尽量选取大螺旋直径，按照设计手册将其圆整取D=95mm，螺旋叶片的间距为76mm，螺旋与螺旋料桶之间的距离取5mm，后面再对螺旋轴挠度进行校核3。表3.1 常用物料的填充、特性、综合系数物料的力度物料的磨琢性物料的典型例子推荐的填充系数推荐的螺旋面型式特性系数综合系数粉状无磨琢性半磨琢性面粉、石墨石灰、纯碱实体0.041575粉状磨琢性干炉粉、水泥石膏粉、白粉实体0.056535粒状无磨琢性半磨琢性谷物、泥煤颗粒状食盐实体0.049050粒状磨琢性造型土、型砂成粒的炉渣实体0.060030小块a60mm无磨琢性半磨琢性煤、石灰石实体0.053740表3.2 倾角系数表倾斜角螺旋输送机倾斜布置时的输送量校正系数1.00.6（2）螺旋轴转速螺旋轴转速在满足输送能力的条件下不宜过高，以免物料受过大的切向力而被抛起，以致无法向前输送。因此，螺旋轴转速n不能超过某一极限转速4； 式中 A表示物料综合系数，A=35。经计算可得：在不超过极限转速的同时，还须保证物料的冷却时间即： 其中螺旋节距，； 圆整为用螺旋直径及转速圆整后的数值，对填充系数进行验算，看数据是否满足要求即： 则：由表3.1可知满足设计要求。3.2 螺旋轴电动机的确定（1）螺旋输送机所需轴功率的确定对于螺旋输送机所需要的轴功率可由下式确定： 式中 螺旋输送机倾斜布置时在垂直平面上的投影高度 螺旋输送机水平投影长度， 物料阻力系数，见表4.3，计算得：表3.3 物料阻力系数物料特征物料典型例子物料阻力系数干的，无磨琢性粮食、谷物、锯木屑、媒粉、面粉1.2湿的，无磨琢性棉籽、麦芽、糖块、石英粉1.5半磨琢性纯碱、块煤、食盐2.5磨琢性卵石、砂、水泥、焦炭3.2强磨琢性或粘性炉灰、造型土、石灰、硫、砂糖、矿砂4.0（2）电动机功率的确定 电动机的功率为： 其中 功率备用系数，对Y系列电动机； 驱动装置总效率，一般取。 在选择螺旋输送机驱动装置时，应维持如下关系： 式中 当螺旋输送机不采用联轴器与驱动装置相联，而采用传动带或链条等传动时，在螺旋轴轴端上所加的总作用力，N； 许用悬臂载荷，N。GX型螺旋输送机，其许用的功率转速比及许用悬臂载荷列于表3.4中。表3.4 GX型螺旋输送机许用功率转速比与许用悬臂载荷螺旋直径D，mm150200250300400500600，0.0130.030.080.85，2100370058008000150002400035000（3）电动机的选择螺旋输送轴的驱动电机初步选定双级电动机直接型减速机，型号为B63型，额定功率为0.37KW，传动比为731，输出转速为，扭矩为。第四章 各种电气元件的选型4.1 PLC的类型选择4.1.1 输入输出模块的选择及分配输入输出模块的选择应考虑与应用要求的统一。应时间较长等特点，可控硅输出模块适用于开关频繁，电感性低功率因数负荷场合，但价格较贵，过载能力较差。输出模块还有直流输出、交流输出和模拟量输出等，与应用要求应一致。可根据应用要求，合理选用智能型输入输出模块，以便提高控制水平和降低应用成本。考虑是否需要扩展机架或远程I/O机架等。 （1）模拟量信号为：污水浓度检测器、1#流量计信号、2#流量计信号，共23个开关量输入，3个模拟量输入（2）模拟量输出为：1#计量泵和2#计量泵以及1#流量计和2#流量计，共15个开关量输出，4个模拟量输出根据以上资料，通过市场价格分析及我们的设计要求，选择西门子6ES7-200 系列，CPU选择226型号的PLC，24个输入端子，16个输出端子，该系列可以单机运行，容易组成PLC网络，同时具备功能齐全的编制和工业控制组态软件，具有可靠性高、运行速度快的特性，使用方便灵活等特点，所以在规模不太大的领域是较为理想的控制设备。另外加三个扩展模块，一个EM235模拟量输入输出模块，来完成3个模拟量的输入（污水浓度检测器、1#流量计信号、2#流量计信号）且控制1#计量泵变频器，两个EM232模拟量输出模块（仅输出），控制1#流量计和2#流量计以及1#流量计和2#流量计。该型号产品符合设计要求，且性能能达到系统所提出的要求，价格适宜1。4.1.2 S7-200 系列CPU选择226型号的PLC性能参数表 4.1 物理特性性能参数尺寸（WHD）重量功耗物理特性1968062mm550g11w（资料来源：/products/as/s7_200/）表 4.2 I/O特性性能参数本机数字量输入数字量I/O映象区数字量I/O映象区允许最大的扩展I/O扩展模块脉冲捕捉输入额定电压I/O特性1968062mm128输入/128输出32输入/32输出7个模块2424V（资料来源：/products/as/s7_200/）表 4.3 电源特性性能参数输入电压输入电流冲击电流保持时间（掉电）保险电源特性20.4至28.8V DC150mA(仅CPU，24V DC)1050mA（最大负载，24V DC）12A,28.8V DC时10ms,24V DC时3A,250V时慢速熔断（资料来源：/products/as/s7_200/）4.1.3 EM235模拟量输入输出模块性能参数表 4.4 EM235模拟量物理特性性能参数尺寸（宽高深）功耗物理特性71.28062mm2W（资料来源：/products/as/s7_200/）表 4.5 EM235模拟量电源损耗性能参数+5V DC消耗电流L+L+线圈电压范围LED灯指示电源损耗30mA60mA20.428.8V DC24V电源状态，亮表示电源正常，灭表示电源故障（资料来源：/products/as/s7_200/）表 4.6EM235模拟量输出性能参数电压输出电流输出电压输出分辨率电压输入分辨率数字格式电压输出数字格式电流输出电压稳定输出时间电压稳定输出时间模拟量输出特性-10V+10V020mA12BIT11BIT-32000+32000032000100s2ms（资料来源：/products/as/s7_200/）表 4.7 EM235模拟量输入性能参数输入类型最大输入电压最大输入电流数字格式电压输出AD转换器分辨率模拟量输入特性（单级）差分输入30V30mA03200012位模拟量输入特性（双级）差分输入30V30mA-32000+3200012位表 4.8 EM235模拟量开关分配表（资料来源：/products/as/s7_200/）4.1.4 EM232模拟量输出模块的性能参数表 4.9 EM232物理特性性能参数尺寸（宽高深）功耗点数物理特性468062mm2W2路模拟量输出（资料来源：/products/as/s7_200/）表 4.10 EM232电源性能参数+5V DC消耗电流L+L+线圈电压范围LED灯指示电源损耗20mA70mA20.428.8V DC24V电源状态，亮表示电源正常，灭表示电源故障（资料来源：/products/as/s7_200/）表 4.11 EM232模拟量输处性能参数电压输出电流输出电压输出分辨率电压输入分辨率数字格式电压输出数字格式电流输出模拟量输出特性-10V+10V020mA12BIT11BIT-32000+32000032000（资料来源：/products/as/s7_200/）4.2电源及存储器的选择PLC的供电电源，当有扩展模块时CPU通过I/O总线为其提供5V电源,所有扩展模块的5V电源消耗之和不能超过该CPU提供的电源额定.若不够用不能外接5V电源.每个CPU都有一个24VDC传感器电源,它为本机输入点和扩展模块输入点及扩展模块继电器线圈提供24VDC.如果电源要求超出了CPU模块的电源定额,你可以增加一个外部24VDC电源来提供给扩展模块.所谓电源计算,就是用CPU所能提供的电源容量,减去各模块所需要的电源消耗量8。由于计算机集成芯片技术的发展，存储器的价格已下降，因此，为保证应用项目的正常投运，一般要求PLC的存储器容量，按256个I/O点至少选8K存储器选择。需要复杂控制功能时，应选择容量更大，档次更高的存储器。4.3传感器的原理及其选用传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律将其转换成可用输出信号的器件或装置。在有些学科领域，传感器又称为敏感元件、检测器、转换器等。这些不同提法，反映了在不同的技术领域中，只是根据器件用途对同一类型的器件使用着不同的技术术语而已。如在电子技术领域，常把能感受信号的电子元件称为敏感元件，如热敏元件、磁敏元件、光敏元件及气敏元件等，在超声波技术中则强调的是能量的转换，如压电式换能器。这些提法在含义上有些狭窄，而传感器一词是使用最为广泛而概括的用语。传感器的输出信号通常是电量，它便于传输、转换、处理、显示等。电量有很多形式，如电压、电流、电容、电阻等，输出信号的形式由传感器的原理确定。通常传感器由敏感元件和转换元件组成。其中，敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分；转换元件是指传感器中将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分。由于传感器的输出信号一般都很微弱，因此需要有信号调理与转换电路对其进行放大、运算调制等。随着半导体器件与集成技术在传感器中的应用，传感器的信号调理与转换电路可能安装在传感器的壳体里或与敏感元件一起集成在同一芯片上。此外，信号调理转换电路以及传感器工作必须有辅助的电源，因此，信号调理转换电路以及所需的电源都应作为传感器组成的一部分14。传感器组成框图如图5所示。图4.1 传感器组成框图在生产过程和科学实验中，要对各种各样的参数进行检测和控制，就要求传感器能感受被测非电量的变化并将其不失真地变换成相应的电量，这取决于传感器的基本特性，即输出输入特性。如果把传感器看作二端口网络，即有两个输入端和两个输出端，那么传感器的输出-输入特性是与其内部结构参数有关的外部特性。4.3.1线性度传感器的线性度是指传感器的输出与输入之间数量关系的线性程度，输出与输入关系可分为线性特性和非线性特性。从传感器的性能看，希望具有线性关系，即具有理想的输出输入关系。但实际遇到的传感器大多为非线性，如果不考虑迟滞和蠕变等因素，传感器的输出与输入关系可用一个多项式表示： y=a0+a1x+a2x2+anxn （3.1）式中|：a0输入量x为零时的输出量； a1，a2，an非线性项系数。各项系数不同，决定了特性曲线的具体形式各不相同。静特性曲线可通过实际测试获得。在实际使用中，为了标定和数据处理的方便，希望得到线性关系，因此引入各种非线性补偿环节。如采用非线性补偿电路或计算机软件进行线性化处理，从而使传感器的输出与输入关系为线性或接近线性。但如果传感器非线性的方次不高，输入量变化范围较小时，可用一条直线（切线或割线）近似地代表实际曲线的一段，使传感器输出输入特性线性化。所采用的直线称为拟合直线。实际特性曲线与拟合直线之间的偏差称为传感器的非线性误差（或线性度），通常用相对误差L表示，即 （3.2）式中：Lmax最大非线性绝对误差； YFS满量程输出。4.3.2迟滞性传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程期间其输出-输入特性曲线不重合的现象称为迟滞。也就是说，对于同一大小的输入信号，传感器的正反行程输出信号大小不相等。产生这种现象的主要原因是由于传感器敏感元件材料的物理性质和机械零部件的缺陷所造成的，例如弹性敏感元件的弹性滞后、运动部件摩擦、传动机构的间隙、紧固件松动等。迟滞大小通常由实验确定10。迟滞误差可由下式： （3.3）式中：Hmax正反行程输出值间的最大差值。图4.2 传感器的线性度4.3.3重复性重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时，所得特性曲线不一致的程度，如图4.2所示。重复性误差属于随机误差,常用标准偏差示，也可用正反行程中的最大偏差表示，即 （3.4） （3.5）图4.3 传感器的重复性现代传感器在原理与结构上千差万别，如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境合理地选用传感器，是在进行某个量的测量时首先要解决的问题。当传感器确定之后，与之相配套的测量方法和测量设备也就可以确定了。测量结果的成败，在很大程度上取决于传感器的选用是否合理。根据以上我们选择超声波液位开关来作为传感器。型号为：USD污水浓度在线检测仪。USD型超声波污泥浓度计是为市政污水、工业废水、工业浆料等处理过程中的高浓度污泥和浆料浓度测量而设计的在线监测仪表。可以实时在线监测0.2%至60%的污泥和悬浮物浓度的变化并实现相关工艺过程自动控制。超声波测量方式比射线测量方式具有绝对的安全性，因而广泛应用于污水处理，给水，造纸、冶金、矿山等多个领域。 量程:矿浆、泥沙：060% 分辨率: 0.01% 精确度:2.5%FS显示: LCD液晶显示日期、时间、测量值、历史趋势线等模拟输出:隔离420mA，最大负载500，故障状态下3.8mA或21mA可选继电器输出: 2个控制固体继电器输出，1个报警固体继电器输出继电器容量：2A，250VAC数字接口:可选RS-485、Profibus、HART、MODBUS通信接口交流供电: 220VAC10%，50Hz直流供电: 24VDC10%4.4真空吸料泵的选用真空的产生装置有真空泵和真空发生器两种。真空泵是吸入口形成负压，排气口通大气，两端压力比很大的抽除气体的机械，其动力源是电动机或内燃机等。应用场合适合连续、大流量工作，适合集中使用。真空发生器是利用压缩空气（正压）的流动而形成一定真空的元件，也即利用拉瓦尔喷管原理产生负压的元件。应用场合需供应压缩空气，宜从事流量不大的间歇工作，适合分散使用。根据两者的优点以及我们的需求选用真空泵作为真空吸料装置，选用真空泵时，需要注意下列事项：（1）真空泵的工作压强应该满足真空设备的极限真空及工作压强要求真空镀膜要求的真空度，选用的真空泵的真空度至少要。通常选择泵的真空度要高于真空设备真空度半个到一个数量级。 （2）正确地选择真空泵的工作点，每种泵都有一定的工作压强范围，如：扩散泵为，在这样宽压强范围内，泵的抽速随压强而变化，其稳定的工作压强范围为。因而，泵的工作点应该选在这个范围之内，而不能让它在下长期工作。（3）正确地组合真空泵，由于真空泵有选择性抽气，因而，有时选用一种泵不能满足抽气要求，需要几种泵组合起来，互相补充才能满足抽气要求。如钛升华泵对氢有很高的抽速，但不能抽氦，而三极型溅射离子泵，（或二极型非对称阴极溅射离子泵）对氩有一定的抽速，两者组合起来，便会使真空装置得到较好的真空度。另外，有的真空泵不能在大气压下工作，需要预真空；有的真空泵出口压强低于大气压，需要前级泵，故都需要把泵组合起来使用。 （4）真空设备对油污染的要求，若设备严格要求无油时，应该选各种无油泵，如：水环泵、分子筛吸附泵、溅射离子泵、低温泵等。如果要求不严格，可以选择有油泵，加上一些防油污染措施，如加冷阱、障板、挡油阱等，也能达到清洁真空要求。根据以上原则且考虑到我们所选用的真空泵只需要满足送纸过程中的吸真空，初步选用扩散泵中的XGB型漩涡气泵。XGB型漩涡气泵用来抽除密闭容器的气体的基本设备之一。它可以单独使用，也可作为增压泵、扩散泵、分子泵的前级泵使用。该型泵广泛应用于冶金、机械、电子、化工、石油、医药等行业的真空冶炼、真空镀膜、真空热处理，真空干燥等工艺过程中。具有结构紧凑，体积小，重量轻，噪音低，振动小等优点。所以，它适用于作扩散泵的前级泵，而且更适用于精密仪器配套和实验室使用。通过查表选用XGB-8型号的真空泵，最大压力12Mpa,电机功率0.37Kw。 表4.12 XGB8型漩涡气泵型号:最大压力(Kpa)电机功率(Kw)额定电流(A)频率(HZ)XGB-8120.370.9550最大流量()额定电压（V）额定转速(r/min)135380 9851（资料来源：成大先：机械设计手册-单行本-气压传动，化学工业出版社，2004.）空气压缩机，将机械能转化为气体的压力能，供气动机械使用。空气压缩机的按工作原理分为容积型和速度型。常用往复式容积型压缩机，一般空压机为中压，额定排气压力1MPa；低压空压机排气压力0.2MPa；高压空压机排气压力10MPa。由于我们们选用的气缸的工作的最大压力为1MPa，所以我们选空压机为中压的往复式容积型压缩机。往复式又分为活塞式和螺杆式，特性比较如下表：表4.13 活塞式和螺杆式特性表类型输出压力/MPa吸入流量/功率/KW振动噪音维护量排气压力脉动价格排气方式活塞式1.00.1300.35220大大大大较低断续排气，需设气罐螺杆式1.00.2671.5370小小小无高连续排气。不需气罐，排出气体可不含油（资料来源：成大先：机械设计手册-单行本-气压传动，化学工业出版社，2004.）跟据上表我们选用活塞式容积压缩机。再依据是气动系统所需要的工作压力和流量两个参数，确定空压机的输出压力和吸入流量，最终选取空压机的型号。1、空压机的输出压力：,一般境况下，令气动执行元件的最高使用压力，MPa输出空气的绝对压力，MPa气动系统的总压力损失，MPa2、空压机的吸入流量设气罐（标准状态）向气动系统提供的流量，气动系统的平均耗气量，空压机的吸入流量，修正系数，主要考虑气动元件、管接头等各处的漏损、多台气动设备不一定同时使用的利用率以及增添新的气动设备的可能性等因素。一般可令，取：3、空压机的功率： （3.6）空压机的功率中间冷却器个数，取等熵指数，取吸入空气的绝对压力，计算得N=1.5KW根据以上的计算选取空压机的功率为1.5KW。4.5水射器的选用水射器系统由以下几部分组成：水射器、水射器操作水源，从水射器至气体投加器的真空管线，以及水射器排放系统。水射器功能、操作、结构和水力条件功能水射器具有两个重要功能：产生工作所需的真空和产生溶液6。4.5.1 水射器示意图图4.4 水射器示意图4.5.2水射器型号及参数表4.14 活塞式和螺杆式特性表（资料来源：/xd002.htm）设计水量Q=2400m3/d =100m3/h =0.0278 m3/s 考虑5%排泥耗水量总进水量Q0=2520m3/d =105m3/h =0.0292 m3/s 回流比n=4设计循环总流Q1=9600m3/d =420m3/h =0.117 m3/s 故我们选择S364-8型号水射器。4.6 计量泵的选用4.6.1常见计量泵（1）柱塞泵是将直流电动机带动柱塞复运动将液体吸入，加压后排出，由于其柱塞裸露，且柱塞在液体中工作，在液体研磨作用下柱塞磨损非常快，一旦配备口径较大的喷嘴，其柱塞往复频率提高，加剧柱塞的磨损。机器寿命短。而更换柱塞价格非常昂贵，如果电压不正常也将直接导致工作直流电的不正常。另外，由于大幅来回往复运动，柱塞泵的工作脉动很大，使得流量不稳定。胆柱塞泵初始吸料较快是其长处。（2）隔膜式计量泵 其原理为用电动机带动活塞往复工作，再推动隔膜运动，将液体吸收加压后推出，由于其活塞在防磨损的油中工作，工作环境大大优化，寿命大大提高，经过渗透硬化处理的活塞更是不易损坏，加上高分子材料制成的高抗绞隔膜更使隔膜泵寿命进一步提高。运行可靠是隔膜泵的又一长处，故障率极低，对电压要求低，对环境要求低，维修容易，维修费用仅为柱塞泵的五分之一左右。机械隔膜计量泵其电机通过直联传动带动蜗轮蜗杆副作变速运动，在曲柄连杆机构的作用下，将旋转运动转变为往复直线运动。滑杆与膜片直接连接，工作时滑杆往复运动时直接推（拉）动膜片来回鼓动，通过泵头上的单向阀启闭作用完成吸排目的，达到输送液体的功能。 图4.5 图4.6图4.5：当机械隔膜计量泵膜片往后拉时，出口球阀掉下与球座紧紧密合1，入口球阀因膜片后拉时与泵头间产生真空而往上浮起2，液体跟着被吸上来。 图4.6：当膜片往前推时，入口球阀与球座气密4，使液体不会通过，而出口因膜片往前推挤使球阀开启3，液体吐出。 对目前计量泵的价格比较，BETTER定量注入泵浦(AT/PT系列化工计量泵)以坚固耐用、性能可靠著称，且价格最实惠，主要用于工业及市政废水处理、化工、食品、造纸等行业。功能优势:（1）材质适用于各种酸碱药液（2）结构上完全无汇漏（3）可安装于药槽上（4）构造上容易保养、维修（5）运转中流量可做调整（6）使用安全可靠、无漏电隐患表4.14 机械隔膜计量泵参数型号流量范围（L/H）最大吐出压力kg/cm2功率（W）净重(kg)AT-01 0-200.12505PT-01 12-70 0.16008PT-02 22-110 0.56008PT-3 33-165 0.59008PT-0448-240 0.590010PT-0560-3000.590010（资料来源：/277457_shopgoods.htm）4.6.2 常用絮凝剂聚合氯化铝是一种新型高效的无机高分子混凝剂，本产品选用纯净原料以先进工艺制成，具有良好的凝聚和絮凝效果，其净水效果优于传统的硫酸铝和铁盐等普通无机盐类混凝剂及一般的碱式氯化铝，能广泛用于给水及工业用水的净化处理，对生活污水和各行业废水也有理想的净化效果13。阴离子聚丙烯酰胺作絮凝剂是水溶性的高分子聚合物。由于其分子链中含有一定数量的极性基团，它能通过吸附水中悬浮的固体粒子，使粒子间架桥或通过电荷中和使粒子凝聚形成大的絮凝物。所以，它可加速悬浮液中粒子的沉降，有非常明显的加快溶液澄清，促进过滤等效果。主要用于各种工业废水的絮凝沉降，沉淀澄清处理，如钢铁厂废水，电镀厂废水，冶金废水，洗煤废水等污水处理、污泥脱水等故我们选择聚合氯化铝。（1）溶解方法 使用前先将固体颗粒溶解成1-5浓度的水溶液,以便迅速发挥效力.在加药时,应采取渐次性家药方式,慢慢的投如水中,便之均匀的在水中分散,溶解液的添加,通常是添加约0.5-1的水溶液,但在悬浊液的高浓度和高粘度的场合,建议将水溶液进一步,稀释成为0.1,则将容易混合而发挥充分的效果,阳离子较阴离子分子量偏低因而粘度也较阴离子弱,故阳离子,非离子配比浓度标准要比阴离子略高.(视情况而定,同样可以依据水浓度适当调整浓度浊度高,浓度低.浊度低可以以适当增加浓度).建议浓度为5-1%。（2）使用方法将固体聚合氯化铝按1：3加水溶解为液体后，再加10-30倍清水稀释成所需浓度后使用,用量可根据原水的不同浑浊度，测定最佳投药量，一般原水浊度在100-500mg/L时，每千吨投加量为10-20kg,液态产品的投放量为3-40克/吨，固态投放量为1-15克/吨，具体投放量以絮凝测试和实验为准。经计算，按照每天处理8顿水计算，需要投加600g/h的稀释后的药剂。经计算，需要流量为300L/H 压力为0.5Mpa的PT-05 机械隔膜计量泵。 第5章 编程控制部分系统中我们采用了西门子S7-200系列的PLC，所以必须使用西门子公司的专门编程软件来进行软件的编制。在编制程序前，应首先建立关于程序项目的名称，可在此项目下进行软件的编制，以便日后查找。程序编制好后，通过编程电缆下载到目标PLC中，可进行调试运行，也可通过编程电缆对PLC的运行情况进行在线监控，方便调试运行1。PLC是专为工业生产过程的自动控制而开发的通用新型控制器，采用面向控制过程、面向问题、简单直观的PLC编程语言，下面仅就目前常用的几种表达方式做简要说明12。（1）继电器梯形图这种表达方式与传统的继电器控制原理图非常相似，不同点是采用特定的编程元件和构图规则。它比较直观、形象，对于那些熟悉继电器-接触器控制系统的人来说，易被接受。继电器梯形图多半用于比较简单的控制功能的变成。（2）逻辑功能图它基本沿用了半导体逻辑电路的逻辑图的表达方式。这种方式易于描述较为复杂的控制功能，表达只管，查错找漏都比较容易，因此它是编程时常使用的一种方式，但它必须采用带有显示屏的编程器才能描述。（3）功能流程图它类似于计算机常用的程序框图，但它有自己的规则，描述控制过程比较详细具体，包括每一框前的输入信号，框内的判断和工作内容，框后的输出状态。这种方式容易构思，是一种常用的程序表达方式。（4）指令语句表它利用类似于计算机汇编语言的指令表来变成。对熟悉汇编语言的编程者，特别易于接受，编程方便、编程设备简单价廉。但比较抽象，通常都先用以上几种方式表达后，改写成相应的语句表。5.1 PLC控制过程1）干粉絮凝剂由真空吸入料斗，推料系统将储料料斗内干粉定时定量的均匀输送至预浸润装置内，同时给水系统电磁阀打开，干粉在预浸润装置内浸湿后由水射器负压送至制备罐进行柔和搅拌、混合。2）经过30-40分钟时间有效、轻柔的低速搅拌后，药溶液达到了均质、熟化、有活性的要求后；打开放液阀门放液至溶液储备罐内，即可用以投药。3）当储备罐内的药溶液达到设定的最高液位时，液位开关发出信号，关闭制备罐放液阀门。同时推料系统和给水系统电磁阀打开，重复制备药液。4）当加药泵启动时，可以把恒定的浓度的药溶液投加至脱水机。5）药液储备罐内的液位达到设定的低液位时，液位开关发出信号，本装置开始自动重复上述1）、2）、3）步聚。确保药液储备罐内有足够的药液。5.1.1加药系统工艺流程根据PLC控制过程可以确定工艺流程，工艺流程图如图5.1所示，控制流程如图5.2所示。图5.1 工艺流程图5.1.2 PID控制部分图5.2 PID浓度控制系统结构图浓度是本控制的主控参数，在浓度数据处理控制过程中运用到PID运算法，所谓PID就是比例、积分、微分的总称，其结构如图5.2所示。PID运算的积分作用可以消除系统静态误差，提高精度，加强对系统参数变化的能力，而身分作用可以克服惯性滞后，提高抗干扰能力和系统的稳定性，可改善系统动态响应速度。在系统稳态运行时，PID控制器的作用就是通过调节其输出偏差为零，偏差由定量（SP，希望值）与过程变量（PV，实际值）之差来确定。系统PID调节的微分方程由比例项、积分项和微分项组成。图5.3 PID流量控制系统结构图在自动控制下，利用远传污水浓度传感器检测的污水浓度信号，用变送器将现场的模拟信号转化为统一的110V直流电压信号，送入A/D转换模块进行模数转换，转变为PLC内部能识别的二进制信号，浓度的参数与诸多因数有关，本设计简单的设计