【文章內(nèi)容簡介】 噴頭 結(jié)構(gòu)圖 水泵的 應(yīng)用 水泵在我們平時的生活中隨處可見，水泵在我們的日常生活中早就成了不可缺少的一部分，大部分人對水泵都不是很了解，但是對于我們搞控制的人來說，水泵必須十分的了解。水泵的 性能參數(shù)有流量、揚程、功率、效率，轉(zhuǎn)速， 有的高級水 泵還有表示 汽蝕 參數(shù) 的 能力 ，并且 這些參數(shù) 都 反映了泵的整體性能， 下面具體解釋下各性能參數(shù) ： 流量 流量就是泵體在一定的時間內(nèi)所輸出的液體 數(shù)量，還有的用所流過的液體的重量表示，它常用的符號 Q 表示 [7]。 揚程 揚程就是指在用泵的過程中，液體由進到出后所得到的能量，一般都裝化為距離，揚程大的水泵，做 的功就多，泵的揚程用 H 表示。 功率與效率 評價一個 泵 的好壞，最有效的就是比泵的功率和效率，泵的功率分為 3 種，這 3 種包括有效功率，軸功率，原動機 功率 。由泵流出的液體所獲得能量，叫做有效功率。一般大功率的泵都是由一臺電機和一個泵頭組成，電機通過軸帶動泵，軸上的功率就是軸功率，電動機的功率就是原動機功率。一般要配置較大的泵，事先留出余量。效率是指有效功率與原動機效率的比值。 轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速 就是指泵里邊的軸的每分鐘轉(zhuǎn)的圈數(shù) ， 它用符號 n 表達 ， 它的 單位為 r／ min[8]。 泵的并、串運行特點： 大連海洋大學本科畢業(yè)論文 第三章 系統(tǒng)信號采集及硬件的應(yīng)用 10 只有當水泵的揚程都相同的時候，泵才能并聯(lián)，泵的并聯(lián)的好處是能夠增加液體的流量，能節(jié)約不少時間。 只有當泵的流量差不多的時候，泵才能串聯(lián)，泵的串聯(lián)的好處是能提高泵的總揚程，揚程大，流出的液體能量高，噴的距離遠。 隨著中國的不斷發(fā)展，現(xiàn)在的水泵的樣也越來越多，還有不少泵是專門針對某些特殊用途的專用 水泵 。例如現(xiàn)在有、 離心泵、水輪泵、真空泵、往復(fù)泵、羅茨泵、計量泵、 等等。這些泵的名稱叫法沒有具體的歸類，但是大致可分為兩類，分為葉片式和容積式 [9]。還有不少的是按照用途分的，例如消防泵、醫(yī)用泵。 現(xiàn)在只要你能設(shè)計出來，通過了國家的審批，就能產(chǎn)出一種新式的泵。就泵來說，國內(nèi)的 泵 的種類遠遠 超于外國的泵，但是國外的泵的質(zhì)量比我們國內(nèi)的泵的質(zhì)量稍微好一些 ,也更精密一些。 把泵按結(jié)構(gòu)分 ： 容積式 容積式的水泵是利用帶活塞的缸，通過來回推動活塞，使缸內(nèi)的的容積交叉變化，來把液體帶進來，帶出去。識別這樣的泵的方法很簡單，這樣的泵一般都有缸體。 如 往復(fù)泵 。 葉片式 葉片式的泵是利用葉片，帶動旋轉(zhuǎn)，改變氣壓，或者帶動液體轉(zhuǎn)的到能量。這種泵 的應(yīng)用比較多，大到工業(yè)用 的 水 泵 ，小到農(nóng)村家 水泵，都是 看得見 這樣的葉片式泵。葉片式的泵還可以細分為很多種，離心式、軸流式、混流式等等。一般帶有 葉片 的泵都是葉片泵。如潛水泵 。 一、離心式泵 的工作原理 離心式的泵是通過葉片飛速的旋轉(zhuǎn)， 葉片被裝在一個螺旋狀的半封閉的空間里，隨著葉片的旋轉(zhuǎn)，空間里的空氣別變得稀薄，這樣液體就會被抽送上來，葉輪轉(zhuǎn)的越快，液體流出的越快。 二、軸流式泵與 工作原理 軸流室內(nèi)泵的工作原理是利用，葉片在旋轉(zhuǎn)的時候會產(chǎn)生一個像前的推力，就像船的螺旋槳一樣。葉片的飛速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生推進力，讓流體有了動能和壓能。這種軸流式式的泵適用于大型的循環(huán)水泵。 三、往復(fù)泵的工作原理 往復(fù)泵的工作原理有點像小汽車的發(fā)動機，它一般都會有一個缸，有一個連動桿，它帶動桿在缸內(nèi)做往復(fù)運動。 這樣的一進一出，就帶動液體流出了。這是一種相對簡單的泵，所以在我們平時的使用中較少。 四、 環(huán)式真空泵的工作原理 環(huán)式真空泵在使用之前必須得灌滿水，它在設(shè)計時候，故意把葉片在泵殼內(nèi)裝偏，當葉片旋轉(zhuǎn)時 ，葉片也會產(chǎn)生離心的效果，水打在了泵殼內(nèi)壁，慢慢會形成一個水環(huán)，這個水環(huán)大連海洋大學本科畢業(yè)論文 第三章 系統(tǒng)信號采集及硬件的應(yīng)用 11 會與葉輪相切。這個泵利用泵殼與葉輪不同心，致使泵殼內(nèi)會慢慢分成兩部分，一部分為一半為水，一半為真空，水被排至外邊?？諝獾哪遣糠謺^續(xù)壓制其余的水進入泵內(nèi)。 五、羅茨真空泵工作原理 羅茨三兄弟發(fā)明了羅茨真空泵，它還利用了這個泵的原理發(fā)明了一種鼓風機，非常的有名，羅茨發(fā)明的這種真空泵，泵內(nèi)有一個封閉的空間，有一對葉型轉(zhuǎn)子，當這對葉型轉(zhuǎn)子同方向時會把液體帶進泵內(nèi)，當這對轉(zhuǎn)子方向相反時會把液體排除泵， 羅茨泵的工作原理想法比較超前，設(shè)計獨特。有 很多優(yōu)點， 大多數(shù)情況下，羅茨泵的優(yōu)點有一下幾點 ： 羅茨泵不像離心泵那樣，得把液體攪起來，羅茨泵的葉片直接轉(zhuǎn)就能立即把液體噴射出來 ； 對被抽 送的液體沒有特殊的要求，應(yīng)用廣泛 ； 羅茨泵的 轉(zhuǎn)子 是待在所抽的液體中所以不必潤滑 ； 羅茨泵采用對稱 形狀 的葉片， 所以 驅(qū)動功率小 ， 振動小 ， 機械摩擦損失小 ，噪聲就小 ； 羅茨泵獨特的結(jié)構(gòu)特點，不用排氣閥，節(jié)約成，本 運轉(zhuǎn)維護費用低 ； 因為羅茨泵有這么多的優(yōu)點，所以 羅茨泵在 各行各業(yè)，像 冶金 業(yè) 、石油化工 業(yè) 、電子 工業(yè)都用到了羅茨泵。 六 、噴射泵工作原理 噴射泵屬于流體動力泵，平時很少見，它一般借助另一種物體，它通常用來抽吸易燃易爆的流體，噴射泵一般由噴嘴、正空室、擴大管構(gòu)成， 噴射泵工作時，液體會從噴射泵告訴噴出，從而在真空室形成抵押環(huán)境，這樣使液體又被吸進真空室。它一般分為水蒸氣噴射泵和空氣噴射泵，水蒸氣的噴射泵消耗的是水蒸氣的能量，空氣噴射泵利用的氣體，大部分情況下要有空氣壓縮機。 一、噴泉專用泵的工作原理 噴泉專用泵是專門為噴泉設(shè)計的一款水泵，噴泉專用泵在開泵 在 之 前，一般會要求泵內(nèi)和抽水管充滿水，因為噴泉一般會安在水池或者胡泊里。這個比較好實現(xiàn)，充滿液體后，電動機帶動葉輪以非常快的速度旋轉(zhuǎn)，泵內(nèi)的液體被打在泵壁上，慢慢就會形成一個真空區(qū)，在這個真空區(qū)氣壓很低，外面的水池壓力又很大，這樣水就會被壓進來，如果水泵放置的越深，壓力越大，噴施的高度越高 [10]。 二、噴泉專用泵的特點 這種噴泉泵是放在水中的，所以放腐蝕性能非常高。噴泉專用泵的外殼一般都是用不銹鋼制成，外邊還刷了絕緣漆。 這種水泵是利用水面的大氣壓往里灌水的，具有自動進水功能 。 這種噴泉專用泵 利用 定電位接地 的方法來防止漏電 。 這種噴泉專用泵，因為是在水下放置，密封性要求高 。 這種噴泉水泵冷卻方法利用循環(huán)充水來解決 。 大連海洋大學本科畢業(yè)論文 第三章 系統(tǒng)信號采集及硬件的應(yīng)用 12 三、噴泉專用泵的使用條件 噴泉專用泵全身都是在水中運行的，但是下潛的高度與泵身的材料有關(guān)，一般在 米和 5米之間。具體情況具體分析。 噴泉專用泵抽送的水的水溫不能太高，最高耐溫 40度 。 噴泉專用泵在水下工作，密封性要求高，泵外還涂有專用漆，所以要求液體 PH值為~。水體含沙量低。 噴泉專用泵對電源也有要求，要求三相電源 50HZ。并且要配有相應(yīng)的啟動保護裝置。 變頻器的 應(yīng)用 變頻器 就是把我們平時用的 50HZ的交流電變換成別的頻率的電，因為目前電動機用變頻方式調(diào)速的方法用的最多，所以變頻器得到了很大的發(fā)展。 變頻器 現(xiàn)在流行的 變頻方式是交 直 交方式， 這里邊的直流電是通過整流的方法得到的。大部分的變頻器由 4 部分構(gòu)成，這 4部分分別是整流模塊、直流模塊、逆變模塊還有控制模塊組成。 三相交流異步電機的轉(zhuǎn)速公 式為： n = 60 f (1? s) / p （ 1） 在這個 式中： n表示的是三相異步電 機的轉(zhuǎn)速； f表示的是三相異步電 機的 轉(zhuǎn)動 頻率； s表示的是三相異步電 機 的 轉(zhuǎn)差率； 由公式 1可以看出 ， 要想改變電動機的轉(zhuǎn)速，有兩種方法，改變電機的磁極對數(shù)，或者改變頻率，磁極對數(shù)對于造好的電動機來說，很難改變，可以說磁極對數(shù)是天生的，所以我們只能從頻率上下手，所以只能用調(diào)節(jié)頻率的方法，變頻器是調(diào)節(jié)電動機頻率最不可缺少的一部分。 下面簡單的描述一下變頻器的工作方式，第一步先把 50HZ的交流電利用整流橋這樣的元件變?yōu)橹绷麟?，在利用全橋逆變電路轉(zhuǎn)換為交流電。變頻器是用可控硅做成的可調(diào)裝置，這種 變頻器 包括由 4大電路組成，這 4種電路是，整流電路、平波電路、控制電路和逆變電路 。它的基本結(jié)構(gòu)示意圖如下圖 8。 圖 8 變頻器 結(jié)構(gòu) 框圖 交流電 整流電路 直流中間電路 逆變電路 頻率電壓可調(diào)交流電 控制電路 大連海洋大學本科畢業(yè)論文 第三章 系統(tǒng)信號采集及硬件的應(yīng)用 13 一、 按 整流出的 直流 性質(zhì)分類 用電容類型的電子元件進行能量的存儲，電容一般都被當做電壓源 ， 用電壓源的話，如果需要回饋能量的話，還需要其他的一個裝置，需要并聯(lián)一個逆變器，但是這種方法動態(tài)響應(yīng)慢，但是能夠被大多數(shù)的電動機所接受。它逆變后的交流電壓為階梯波而電流為正弦波，所以諧波分量大。但是又因為它相當于電壓源為電機供電，好處在于不用考慮換流和負載的功率因數(shù)。但是也有缺點，要是這么運行的話，容易出現(xiàn)短路。必須加保護裝置。 電抗器 作為 電流型 的儲能元件 ， 它就相當于一個大的電流源，最為電流源最大的好處是相應(yīng)迅速，不需要任何裝置就能夠?qū)崿F(xiàn)回饋制動。 用電流源供電可以實現(xiàn)電機的正向電動、反向電動、正向制動、反向制 動。但是這種方法的缺點是要求換流，這樣就需要裝一個逆變橋，逆變橋結(jié)構(gòu) 相對 復(fù)雜，容易產(chǎn)生諧波 干擾 。 二、 按 開關(guān) 控制 方式分類 利用 PAM控制 開關(guān)， PAM控制 開關(guān)又叫做 脈沖幅度調(diào)制， 它是用來改變輸出值和波形的的大小幅度，通過按照一定規(guī)律法則來改變的設(shè)備。 利用 PWM控制 開關(guān)， PWM控制 開關(guān)又叫做 脈沖寬度調(diào)制， 它是用來改變輸出值和波形的的大小周期，通過按照一定規(guī)律法則來改變的設(shè)備。 利用 SPWM 控制 開關(guān)，它是 在 PWM控制開關(guān)的升級版，這種方法利用了占空比，占空比的意思是有效脈沖占總周期的比值，其實脈沖寬度和占空比一樣都是存在著一種正弦的方式。它最大的用處在我們平常生活中的是交流逆變器 利用 SVPWM控制 開關(guān)，它又叫做 空間矢量脈寬調(diào)制 方式 ，它也是 PWM控制開關(guān)的升級版 ，它是利用定子旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生磁場。 利用這個磁場帶動電機轉(zhuǎn)動。這里邊的空間矢量是指利用平行四邊形法則矢量合成后的三相定 子電壓。 三、 按交換的方式 分類 通過 交 流變 直 流再直流變 交 流的 變頻器 是目前應(yīng)用最廣泛的變頻器，它一共由 3大部分組成，這 3部分分別是整流器、濾波系統(tǒng)和逆變器 ， 其中的 整流器 一般用兩種方法，其中用的較多的是用二極管構(gòu)成的一個三相橋整流，但是這種方式不能全控。還有的是用晶體管組成的整流器，這種方法能全控。 逆變的作用和整流器是相對的。這種變頻器別名間 接變頻器。這種變頻器 的 應(yīng)用很廣， 幾乎到處可見 。 通過交流變交流的變頻器， 現(xiàn)在也很普遍，它利用半控 型 器件的晶閘管組成的換流裝置，直接把工頻交流裝換為可變頻率的交流。這種變頻器的優(yōu)點是工作方式迅速可靠，這種變頻器又叫做直接式變頻器。這種變頻器主回路電路簡單。這種變頻器大多數(shù)用在大功率的調(diào)速系統(tǒng)。 變頻器有兩種控制 方式，這兩種控制方式分為 開環(huán)控制和閉環(huán)控制 ，其中的閉環(huán)控制分為兩種，他們分別是轉(zhuǎn)差率控制和矢量控制的方法 [11]。開環(huán)控制的方式有 電壓 頻率控制。 控制 轉(zhuǎn)差頻率方式： 大連海洋大學本科畢業(yè)論文 第三章 系統(tǒng)信號采集及硬件的應(yīng)用 14 利用 控制轉(zhuǎn)差頻率 的方法控制變頻器。要求在控制系統(tǒng)中能改變速度的裝置，它的最主要的特點就是用速度反饋給變頻器。例如單機運作就是用 控制轉(zhuǎn)差頻率方式 的方法，這種方法的好處在于響應(yīng)速度非?？?，而且穩(wěn)定性十分的良好能夠進行快速的加減速。 控制 矢量方式： 通過控制矢量的方法來控制變頻器。要明白電動機的的定子、轉(zhuǎn)子之間的磁場關(guān)系，無論是是同步電動機、交流電動機、異步電動機、直流電動機 ，他們都可以控制轉(zhuǎn)矩矢量，轉(zhuǎn)矩的意思就是磁場乘以與磁場方向正交的電流 [12]。 控制 電壓頻率 通過控制電壓和頻率的方法來控制變頻器。就是 要 一邊獲得轉(zhuǎn)矩特性，一邊進行調(diào)速電源的頻率。用這樣的方法使磁通高效。這樣的變頻器不叫簡單，所以 在 穩(wěn)定性和精度 上有所欠缺。只有在不要求精度的場合才用該方法。 大連海洋大學本科畢業(yè)論文 第四章 PLC 程序設(shè)計方法 15 第四 章 PLC 程序設(shè)計方法 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計原則 一個