【正文】 轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，有一定的調(diào)速范圍及具有良好的啟動(dòng)和制動(dòng)性能。臥式電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸安裝以后為水平位置，立式的轉(zhuǎn)軸則為垂直地面的位置。 電動(dòng)機(jī)額定功率的選用 額定功率的選用必須考慮電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱，過(guò)載能力及啟動(dòng)能力三個(gè)方面 我們工藝要求的發(fā)電機(jī)需要轉(zhuǎn)動(dòng)的排污泵的功率為 55KW,所以發(fā)電機(jī)的負(fù)載功率 PL=55KW 根據(jù)負(fù)載功率，預(yù)選電動(dòng)機(jī)的額定功率為 PL. 在該工業(yè) 污水處理系統(tǒng)中需要用到許多電動(dòng)機(jī)， Y2 系列三相異步電機(jī) 是專為歐洲市場(chǎng)設(shè)計(jì)的三相異步電動(dòng)機(jī)、電機(jī)出線盒置于電機(jī)機(jī)殼頂部、整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、外形美觀大方，安裝尺寸符合 IEC 標(biāo)準(zhǔn)，具有高效、節(jié)能、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 使用維護(hù)方便等特點(diǎn)。 型號(hào)含義：如 Y2200L26E： “ Y2”表示異步電動(dòng)機(jī)第二次改型設(shè)計(jì)，“ 200”表示中心高，“ L”表示機(jī)座長(zhǎng)短號(hào)，“ 2”表示鐵心長(zhǎng)度序號(hào)，“ 6”表示極數(shù)，“ E”表示第二種設(shè)計(jì)。強(qiáng)適應(yīng)性： “ TH” 防護(hù)處理，可以在濕熱的環(huán)境中使用。凡是對(duì)延時(shí)精度要求不高的場(chǎng)合， 宜選用價(jià)格較低的空氣阻尼是時(shí)間繼電器。 變頻器主要分為間接變頻和直接變頻兩大類(lèi)，而間接變頻又根據(jù)中間直流環(huán)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 節(jié)的主要儲(chǔ)能元件的不同可分為電壓型和電流型。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，只要在變頻過(guò)程中使變頻器輸出電壓 Ul/f=const，則磁通φ m可保持基本不變。 變頻調(diào)速的基本原理 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） （ 1）異步電動(dòng)機(jī)的等效變換 X 1 R 2R 1 X 2R mI OX mR 1U 1R LU 2 圖 異步電動(dòng)機(jī)的等效變換 異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩公式： 2212 2 21 1 2 1 232 [ ( ) ( ) ]m p s r UT f s r r s x x?? ? ? ? 其中 ： P 為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極對(duì)數(shù)， S 為轉(zhuǎn)差率。將上述兩個(gè)公式代入異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩公式可得變頻后的轉(zhuǎn)矩公式： （ ） 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22212 2 21 2 1 232 [ ( ) ( ) ]um f N x x fp s r k UT k f s r r s k x x?? ? ? ? 其中 ： sx為頻率為 fx時(shí)的轉(zhuǎn)差 率。它是一種風(fēng)機(jī)水泵負(fù)載專用變頻器，能適用于各種變速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，尤其是適用于工業(yè)部門(mén)的水泵和風(fēng)機(jī)。而針對(duì)這種想象一般要采取電壓補(bǔ)償法。產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流的必要條件是轉(zhuǎn)子繞組切割定子磁場(chǎng)的磁力線。 PAM 需要同時(shí)調(diào)節(jié)兩個(gè)部分：整流部分和逆變部分，兩者之間還必須滿足 一定的關(guān)系，故控制電路比較復(fù)雜，因此比較少用。 電流型交 直 交變頻器與電壓型變頻器的差別僅在于中間直流環(huán)節(jié)中的儲(chǔ)能元件用的是電感而不是電容。 （ 3）根據(jù)控制電路確定電壓等級(jí)，時(shí)間繼電器線圈電壓等級(jí)要和控制電路的電壓相匹配。也可以很方便地組合成可逆接觸器、星 三角起動(dòng)器。控制交流籠型異步電動(dòng)機(jī)是交流接觸器最主要的用途之一，在我們這個(gè)設(shè)計(jì)里 所有設(shè)備是根據(jù)控制面板上的按鈕情況或者根據(jù)傳感器的反饋值進(jìn)行動(dòng)作的，因此需要 PLC 根據(jù)當(dāng)前的工作情況，以及按鈕的情況來(lái)控制所有設(shè)備的 啟停，在此用到了大量接觸器：如格柵機(jī)接觸器、清污機(jī)接觸器、排污泵接觸器、潛水?dāng)嚢铏C(jī)接觸器 等。電動(dòng)機(jī)符合JB/ Y2 系列 (1P54)三相異步電動(dòng)機(jī)（機(jī)座號(hào) 63～ 355）技術(shù)條件。防護(hù)式的機(jī)座下 面有通風(fēng)口。從電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，啟動(dòng)性能，調(diào)速性能，點(diǎn)源電動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性等方面考慮用的是三相籠型異步電動(dòng)機(jī)。 表 36 模擬量輸入地址分 配 輸入地址 輸入設(shè)備 AIW0 格柵 液面差計(jì) AIW2 PH 值測(cè)量計(jì) 模擬量輸出部分 在此控制系統(tǒng)中需要將采集回來(lái)的模擬量進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后，通過(guò)模擬輸出口對(duì)變頻器進(jìn)行控制，進(jìn)行控制其他設(shè)備的運(yùn)行，如下表 37 所示。它在 CPU222 的基礎(chǔ)上使主機(jī)的輸出點(diǎn)數(shù)增加為 24 點(diǎn)，最大擴(kuò)展為 168 點(diǎn)數(shù)字量或者 35 點(diǎn)模擬量的輸入和輸出；存儲(chǔ)容量也進(jìn)一步增加，還增加了一些數(shù)學(xué)指令和高速計(jì)數(shù)器的數(shù)量，具有較強(qiáng)的控制能力。輸入部分從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中采集信號(hào)，輸電源 中央處理器 存儲(chǔ)器 編程器 輸入接口 輸出接口 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 出部分則輸出控制信號(hào)，控制工業(yè)過(guò)程中的設(shè)備。基本單元上沒(méi)有擴(kuò)展端口，通過(guò)擴(kuò)展電纜與擴(kuò)展單元相連，已構(gòu)成 PLC不同的配置。典型的小型機(jī)有 SIEMENS 公司的 S7200系列， OMRON 公司的 C200H 系列，三菱 F40,MODICONPC085 等整體式 PLC產(chǎn)品。 可編程器（ Programmable Controller）縮寫(xiě)為 PC 為了與個(gè)人 計(jì)算機(jī)相區(qū)別把可編程控制器縮寫(xiě)為 PLC。 1968 年，美國(guó)最大的汽車(chē)制造商 — 通用汽車(chē)公司（ GM公司）為了適應(yīng)生產(chǎn)工藝不斷更新的需求，要求尋找一種比繼電器更可靠，功能更齊全，響應(yīng)速度更快的新型工業(yè)控制器，并從用戶角度提出了新一代控制器應(yīng)具備的十大條件，立即引起了開(kāi)發(fā)熱潮。 (3） 進(jìn)水泵房中的潛水泵根據(jù)液面高低和運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行運(yùn)行、停止及運(yùn)行數(shù)量的控制。 (2）顯示面板。在沉淀系統(tǒng)的持有做個(gè) 酸堿中和處理使污水中的酸堿度得到酸堿平衡。沉砂池中分離機(jī)的運(yùn)行和后續(xù)處理中的轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)的運(yùn)行同步，即啟動(dòng)轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)的時(shí)候同時(shí)啟動(dòng)分離機(jī)，對(duì)沉砂池中的沙粒進(jìn)行排除。 主要組成部分 工業(yè)污水處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，設(shè)備較多，在氧化溝中其控制過(guò)程及原理大致相同，都是通過(guò)控制曝氣機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)污水中的含氧量，其基本組成如圖 31所示。所以必須調(diào)整去 PH 值，由 PH 值量計(jì)測(cè)量污水的酸堿值，控制加酸閥、加堿閥進(jìn)行中和作業(yè)。大多數(shù)為人工方式控制的輸入檢測(cè)，主要有自動(dòng)按鈕、手動(dòng)按鈕、格柵機(jī)啟動(dòng)按鈕、清污機(jī)啟動(dòng)按鈕、潛水泵啟動(dòng)按鈕、潛水?dāng)嚢铏C(jī)啟動(dòng)按鈕、污泥回流泵按鈕、曝氣機(jī)工頻、變頻按鈕，以及變頻加速減速按鈕等。 工業(yè)污水處理系統(tǒng)的功能要求 工業(yè)污水處理系統(tǒng)的主要功能是完成對(duì)城市污水的凈化的作用，將城市中排除的污水通過(guò)該系統(tǒng)處理后，輸出符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的水質(zhì)。實(shí)時(shí)性好，響應(yīng)快。然后進(jìn)入加氯加藥間，進(jìn)行最后的一層消毒就可以回收利用了。整個(gè)過(guò)程對(duì)于單個(gè)操作單元而言是間歇進(jìn)行的，但是通過(guò)多個(gè)單元組合調(diào)度后又是連續(xù)的，在運(yùn)行上實(shí)現(xiàn)了有序和間歇操作相結(jié)合。另外，由于 A 段 去除了較多的 BOD，造成了碳源不足，難以實(shí)現(xiàn)脫氮工藝的要求。 A/B 法是吸附生物降解法的簡(jiǎn)稱，屬超高負(fù)荷活性污泥法，該工藝沒(méi)有初沉淀，將曝氣池分為高低負(fù)荷 兩段，并分別有獨(dú)立的沉淀和污泥回流系統(tǒng)。但是此硝化 反硝化反應(yīng)系統(tǒng)需要得到很好的控制，這樣就對(duì)該工藝提出了更高的管理要求，這也成為了該工藝的一大缺點(diǎn)。傳統(tǒng)活性污泥處理法是 一種最古老的工業(yè)污水處理工藝，其工業(yè)污水處理的關(guān)鍵組成部分為曝氣 池與沉淀池，主要處理部分關(guān)系框圖如圖 。其特點(diǎn)是 能夠精確的表示污水中有機(jī)物的含量，并且測(cè)定時(shí)間短，但它不能像 BOD 那樣表示出微生物氧化的有機(jī)物量。進(jìn)行好氧分解時(shí)水中溶解氧降低，甚至完全缺氧。因此建設(shè)符合我國(guó)國(guó)情的污水廠自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)降低工業(yè)污水處理成本、改善環(huán)境、建立可持續(xù)發(fā)展社會(huì)和和諧社會(huì)、保持我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展具有重要意義。因此，有效的結(jié)合目前最新的工藝狀況、計(jì)量自控檢測(cè)儀表使用、 PLC 控制系統(tǒng)技術(shù)，將 為當(dāng)前工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)提供有效的自控方法?，F(xiàn)在，這些國(guó)家的工業(yè)污水處理水平又有了進(jìn)一步提高，興建了一批具有脫氮除磷功效的設(shè)施，對(duì)水體質(zhì)量改善和水環(huán)境保護(hù)起了重大的作用。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 工業(yè)污水處理的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 我國(guó) 工業(yè)污水處理大多經(jīng)歷了以下幾個(gè)過(guò)程 20 世紀(jì) 70 年代初全國(guó)各地陸續(xù)建立了“三廢治理”和環(huán)境保護(hù)機(jī)構(gòu)開(kāi)始了工業(yè)污水治理工作與“三同時(shí)”（即一切企業(yè)，事業(yè)單位在進(jìn)行新建，改建和擴(kuò)建時(shí)，其防止污染和其他公害的設(shè)施，必須與主體工 程同時(shí)設(shè)計(jì)，同時(shí)施工，同時(shí)投產(chǎn)）的要求，特別是 80 年代以來(lái)至 90 年代初，水污染防治法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)逐步完善，建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)，排污收費(fèi)，排污許可證，限期治理等環(huán)境管理制度相繼建立，更加速了工業(yè)污染治理進(jìn)程。嚴(yán)重的環(huán)境污染使有限的水資源日益減少、水質(zhì)日益惡化，無(wú)疑是“雪上加霜”。令人擔(dān)憂的是淡水總量日益減少，用水成本不斷升高，淡水的浪費(fèi)非常嚴(yán)重。 在污水處理 中采用 PLC控制系統(tǒng)改造后，提高了自動(dòng)控制的可靠性 ,不僅減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度 ,而且提高了污水處理廠的運(yùn)行效率和運(yùn)行效益 ,實(shí)現(xiàn)了污水廠生產(chǎn)管理的科學(xué)性。隨著自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展、完善 ,污水處理廠的自動(dòng)化水平也相應(yīng)提高。然而，水資源是有限的 。但是我國(guó)工業(yè)用水耗費(fèi)高，重復(fù)利用水少，中水使用率不高，有關(guān)資料顯示，我國(guó)的工業(yè)用水重復(fù)利用率平均為 40%~50%【 2】 。并且 工業(yè)污水處理 過(guò)程中，經(jīng)過(guò)厭氧和好氧處理，污水中的熱量、沼氣等再生能源可以為工業(yè)生產(chǎn)提供二次能源，真正實(shí)現(xiàn)變廢為寶、循環(huán) 經(jīng)濟(jì)的目的。工業(yè)污水處理設(shè)施中，城市排水管線和工業(yè)污水處理廠的興建和運(yùn)行在水污染控制中發(fā)揮著骨干作用。其中處理過(guò)的污水還可以循環(huán)再利用，由于我國(guó)是一個(gè)水資源匱乏的國(guó)家，而且時(shí)空分布上極不均勻，許多地區(qū)和城市嚴(yán)重缺水。據(jù)中國(guó)經(jīng)濟(jì)信息網(wǎng) 分析統(tǒng)計(jì)，全國(guó)按目前正常需要，年缺水總里約為 300 億～ 400 億 立方米，因缺水造成的經(jīng)濟(jì)損失每年達(dá) 2300 億。 污水的污染物按化學(xué)成分，污水中的污染物質(zhì)可分為無(wú)機(jī)性和有機(jī)性兩大類(lèi)，無(wú)機(jī)污染物有礦粒，酸，堿，無(wú)機(jī)鹽類(lèi)，氮磷營(yíng)養(yǎng)物及氰化物，砷化物和重金屬離子等?？紤]到好氧分解速率一般在開(kāi)始的幾天最快，在 20℃ 溫度下，污水五日生化需氧量 (BOD5)，約占 BOD20的 70%～ 80%，因此把 BOD5作為衡量污染水的有機(jī)物濃度指標(biāo)，工業(yè)污水的 BOD5 為比較大有的高達(dá)數(shù)千 mg/L。目前，工業(yè)污水處理的方法一般以生物處理法為主，輔以物理處理法和化學(xué)處理法。 A/O 法是在傳統(tǒng)活性污泥法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種工業(yè)污水處理工藝，其中 A 代表 Anoxic（缺氧的）， O 代表 OXIC（好氧的）。因此，在對(duì)除磷脫氮有特別要求的城市工業(yè)污水處理廠，一般首選 A2/O 工藝。對(duì)于高濃度的工業(yè)污水處理， AB 法具有很好的適用性，并有較高的節(jié)能效益。在反應(yīng)池的一個(gè)工作周期，運(yùn)行程序依次為進(jìn)水，反應(yīng)，沉淀，出水和待機(jī)等過(guò)程，也是一種按間歇曝氣方式來(lái)運(yùn)行的活性污泥工業(yè)污水處理技 術(shù)，又稱序批式活性污泥法。經(jīng)過(guò)初次沉淀池的污水流入到曝氣池中，曝氣池中利用微生物進(jìn)行生物處理，要促進(jìn)有機(jī)物化合物分解為最終的無(wú)機(jī)物，為此需要大量的活性污泥和提供微生物繁殖的足夠氧氣，促使有機(jī)物降解，在曝氣池中禁止有死角存在，經(jīng)過(guò)曝氣處理后的污水進(jìn)入到二次沉淀池，二次沉淀池是分離水和活性污泥的構(gòu)筑物，在這里靠旋轉(zhuǎn)刮泥橋?qū)⒊恋淼幕钚晕勰喙稳胫行哪喽分?，這些活性污泥大部分送至曝氣池中 (回流污泥 )另一部分剩余的污泥送到濃縮池中進(jìn)行濃縮。實(shí)現(xiàn)了真正的分散控制，使系統(tǒng)的危險(xiǎn)性分散，可靠性提高。通信協(xié)議公開(kāi) ，不同產(chǎn)品可互連。由于 PLC 的 CPU強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通信能畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 力，使得工業(yè)污水處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸與通信變得可能，并且也可實(shí)現(xiàn)其遠(yuǎn)程監(jiān)控。 （ 4）酸堿度的檢測(cè)。控制各類(lèi)設(shè)備的啟動(dòng)和停止，包括：格柵機(jī)啟停、清污機(jī)啟停、潛水?dāng)嚢杵鲉⑼?、排污泵的啟停，閥門(mén)等設(shè)備。 水為到達(dá)指定 的最小液位時(shí)，運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的一臺(tái)泵先停機(jī)，經(jīng)一定的延時(shí)后另一臺(tái)泵再停機(jī) 1 經(jīng)過(guò)一定時(shí)間另一臺(tái)在停機(jī) 。 (4）沉淀系統(tǒng)。由于在該系統(tǒng) 中需要檢測(cè)較多的數(shù)字輸入量，根據(jù)設(shè)定的程序進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，輸出控制信號(hào)，因此系統(tǒng)的控制邏輯與時(shí)序就需要嚴(yán)格照檢測(cè)信號(hào)的輸入進(jìn)行控制。 圖 工作過(guò)程 在手動(dòng)狀態(tài)下，各類(lèi)設(shè)備的控制是根據(jù)操作面板上的按鈕輸入來(lái)控制，無(wú)邏輯控 制，即可不根據(jù)傳感器的狀態(tài)進(jìn)行控制。選用的 MM430變頻器是用來(lái)控制電 ,M4,M5 的變頻運(yùn)行?，F(xiàn)在的可編程器采用微處理器（ CPU） ,只讀存儲(chǔ)器（ ROM）隨機(jī)存儲(chǔ)器（ RAM）或是單片機(jī)作為其核心近年來(lái)可編程器的發(fā)展更為迅速。 PLC 的類(lèi)型多，型號(hào)各異，各生產(chǎn)廠家的規(guī)格也各不相同，如何進(jìn)行分類(lèi)存在不少困難，一般按以下原則考慮：按 I/O 點(diǎn)容量分 PLC 可分為小型機(jī)，中型機(jī)和大型機(jī)。大型機(jī)適用于設(shè)備自動(dòng)化控制，過(guò)程自動(dòng)化控制和過(guò)程監(jiān)控系統(tǒng)。從硬件結(jié)構(gòu)看，它也有硬件處理器（ CPU）、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口、電源等，如圖 所示 圖 PLC 的基本組成 PLC 選型 根據(jù)工業(yè)污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)電氣控制器的功能要求，以及其復(fù)雜程度，從經(jīng)濟(jì)性、可靠性等方面來(lái)考慮，選擇西門(mén)子 S7— 200系列 PLC 作為工業(yè)污水處理系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)的控制主機(jī)。 CPU222。西門(mén)子公司專門(mén)為 S7— 200系列 PLC配置了模擬量輸入輸出模塊 EM235，該模塊具有較高的分辨率和較強(qiáng)的輸出驅(qū)動(dòng)能力，可滿足控制系統(tǒng)的功能要求。 （ 3）電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)滿足設(shè)計(jì)提出的安裝要求和適 應(yīng)周?chē)墓ぷ鳝h(huán)境。一般情況下應(yīng)選臥式的， 電動(dòng)機(jī)的防護(hù)方式：電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)類(lèi)型還應(yīng)根據(jù)其周?chē)h(huán)境的情況來(lái)選用。 主要性能有： 絕緣等級(jí) ： F； 防護(hù)等級(jí)： IP54 或 IP55； 電壓： 380V或 415V； 頻率： 50Hz 或 6