【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 上水泵機(jī)組的布置設(shè)計(jì)和泵房設(shè)計(jì)得如下水泵機(jī)組安裝圖： 圖 水泵安裝機(jī)組圖由于采用單泵但管道運(yùn)輸系統(tǒng)，一用、一備、一檢修的設(shè)計(jì)思路。因此我們?cè)诒梅恐械娜_(tái)泵的安裝布置才用如下圖的布置方式，以及相對(duì)應(yīng)的軸側(cè)圖： 圖 圖 水泵房布置軸側(cè)圖第三章 電氣與電路設(shè)計(jì)第三章中根據(jù)水泵型號(hào)得到與水泵型號(hào)相匹配的電動(dòng)機(jī)，其電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y315s2，電動(dòng)機(jī)性能參數(shù)如下：同步轉(zhuǎn)速：n=2950r/min 功率：P=110KW (1)線徑選擇?？谠E中的阿拉伯?dāng)?shù)字與倍數(shù)的排列關(guān)系如下：、10的導(dǎo)線可將其截面積數(shù)乘以5倍。對(duì)于125的導(dǎo)線可將其截面積數(shù)乘以4倍。對(duì)于350的導(dǎo)線可將其截面積數(shù)乘以3倍。對(duì)于70、95 。對(duì)于1150、185的導(dǎo)線可將其截面積數(shù)乘以2倍首先要計(jì)算電機(jī)的線電流，對(duì)于單相電路而言，電機(jī)功率的計(jì)算公式是：p=iucosφ；對(duì)于三相平衡電路而言，三相電機(jī)功率的計(jì)算公式是：p=。由三相電機(jī)功率公式可推出線電流公式： i=p/ 式中： p為電機(jī)功率 u為線電壓，一般是380v cosφ是電機(jī)功率因素， 110kw電機(jī)的線電流： i=p/=110000/*380*=110000/= 由于電機(jī)的啟動(dòng)電流很大，是工作電流的4到7倍，所以還要考慮電機(jī)的啟動(dòng)電流，但啟動(dòng)電流的時(shí)間不是很長(zhǎng)。，,選擇50的銅線也可以滿足正常工作。同理，1kw電機(jī)的線電流： i=p/=1000/*380*=1000/=2a 考慮啟動(dòng)電流后，線電流為2a。導(dǎo)線截面積和載流量的計(jì)算有口訣如下：導(dǎo)線安全載流量10下五，100上二，125四，350所以主回路線徑選擇為300mm2，3+23+2=，選擇線徑為185的銅線。(2)元件選型。斷路器：斷路器是具有過(guò)載、短路和欠電壓保護(hù)的保護(hù)電器，斷路器有油浸式斷路器、真空式斷路器和空氣式斷路器三大類，在低壓電路中空氣式斷路器目前是應(yīng)用最多的?？諝馐綌嗦菲鹘Y(jié)構(gòu)型式可分為框架式和塑料式外殼，框架式分?jǐn)嗄芰^高，常用于主電路或大容量電路中，塑料式結(jié)構(gòu)緊湊，便于獨(dú)立安裝。主電路斷路器QF：根據(jù)總得電路額定電流和電壓，選用框架式斷路器，型號(hào)為框架式自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)，適用于，額定工作電壓為，額定電流，過(guò)電流脫扣范圍200600A。異步電機(jī)分支回路分電路斷路器QF14 ：根據(jù)電機(jī)額定電流；額定電壓，選用塑料外殼式空氣開(kāi)關(guān)，型號(hào)DZ10100，適用于，額定工作電壓為，額定電流，過(guò)電流脫扣范圍60100A。③ 接觸器；接觸器是一種適用于遠(yuǎn)距離頻繁通斷電路的控制電器，主要控制對(duì)象為電動(dòng)機(jī)。接觸器主要技術(shù)參數(shù)除額定電流、電壓之外還有使用類別、機(jī)械壽命、操作壽命和電壽命。CJ10系列交流接觸器是一般任務(wù)型接觸器，主要適用于交流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和控制。繞線式異步電機(jī)分支回路分電路接觸器KM112，選用型交流接觸器，技術(shù)參數(shù)如下：控制電機(jī)最大功率50KW，額定電壓，額定電流。主觸頭數(shù)目為3，輔助觸頭數(shù)目為2常分2常合。電壽命60萬(wàn)次，機(jī)械壽命300萬(wàn)次。④ 熱繼電器： 熱繼電器主要用于電機(jī)的過(guò)載保護(hù)，一般情況按照電機(jī)額定電流選用熱繼電器，依據(jù)電機(jī)的實(shí)際負(fù)載情況，水泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)的額定電流。因此選用，熱元件額定電流為85A?？潭戎锌烧{(diào)范圍為53~85A。圖 電路主回路圖 電動(dòng)閥電路設(shè)計(jì)電動(dòng)閥的設(shè)計(jì)是為了防止啟停水泵時(shí)發(fā)生水錘現(xiàn)象。當(dāng)水泵關(guān)閉時(shí)，由于水泵出口的壓力驟然減小，管路中的水就會(huì)出現(xiàn)自由落體現(xiàn)象，但由于逆止閥的存在，使管路中水的重量突然集中在逆止閥上，產(chǎn)生巨大的能量。這股巨大的能量甚至能損壞設(shè)備，對(duì)整個(gè)排水系統(tǒng)造成損壞。所以電動(dòng)閥的設(shè)計(jì)是必須的。為了防止這種現(xiàn)象發(fā)生，啟動(dòng)排水系統(tǒng)時(shí)要先開(kāi)啟水泵電動(dòng)機(jī)，當(dāng)水泵運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)以后，管路中的壓力逐漸升高，打開(kāi)電動(dòng)閥會(huì)平衡管路中水的自身的重力，對(duì)整個(gè)官網(wǎng)沖擊較小。停止排水系統(tǒng)時(shí)，要先關(guān)閉電動(dòng)閥，使管路中水的壓力逐漸減小，再關(guān)閉水泵電動(dòng)機(jī)，減小對(duì)官網(wǎng)的沖擊。這樣能大大增加排水系統(tǒng)的壽命，也保證了煤礦的安全。電器元件選型如下：(1)電動(dòng)閥：查閱[4]。閥門型式為蝶閥，驅(qū)動(dòng)方式為電動(dòng)，聯(lián)接型式為法蘭聯(lián)接。(2) 交流接觸器：電動(dòng)閥驅(qū)動(dòng)電機(jī)分支回路接觸器1320 選用型交流接觸器，技術(shù)參數(shù)如下：，額定電壓，額定電流。主觸頭數(shù)目為3，輔助觸頭數(shù)目為1常分。電壽命60萬(wàn)次，機(jī)械壽命300萬(wàn)次。(3) 電纜：。(4) 斷路器 ：電動(dòng)閥驅(qū)動(dòng)電機(jī)分支回路斷路器QF5 ：四臺(tái)電機(jī)型號(hào)為Y8012額定工作電壓為，額定電流，選用塑料外殼式空氣開(kāi)關(guān)，適用于，額定工作電壓為380V，額定電流2A。圖 電動(dòng)閥回路圖 PLC選型與設(shè)計(jì) PLC選型在PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計(jì)選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。PLC及有關(guān)設(shè)備是集成的、標(biāo)準(zhǔn)的，按照易于工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則選型所選用PLC應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有成熟可靠的系統(tǒng)，PLC的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應(yīng)用裝置規(guī)模和控制要求相適應(yīng)。熟悉可編程序控制器、功能圖標(biāo)及有關(guān)的編程語(yǔ)言有利于縮短編程時(shí)間，因此，工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過(guò)程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動(dòng)作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)器容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性價(jià)比的PLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。 （1）估算輸入輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常先根?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%～20%的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。最后在實(shí)際訂貨時(shí)，還需根據(jù)制造廠商PLC的產(chǎn)品特點(diǎn)，對(duì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。 在本設(shè)計(jì)中，PLC輸入端應(yīng)設(shè)置4臺(tái)機(jī)組的4個(gè)備用選擇按鈕、4個(gè)啟動(dòng)按鈕、4個(gè)停止按鈕、4個(gè)熱繼電器輸入、上下水位觸點(diǎn)2個(gè)，2個(gè)手動(dòng)控制和自動(dòng)控制選擇按鈕、8個(gè)電動(dòng)閥門的行程開(kāi)關(guān)，輸入點(diǎn)合計(jì),28點(diǎn)。輸出端應(yīng)設(shè)置主回路的12個(gè)交流接觸器、電動(dòng)閥回路的8個(gè)交流接觸器、4個(gè)故障指示燈、4個(gè)備用指示燈、輸出點(diǎn)合計(jì)28點(diǎn)。輸入輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)為28+28=56點(diǎn)。再增加15%的可擴(kuò)展余量，I/O總點(diǎn)數(shù)為64點(diǎn)。（2）存儲(chǔ)器容量的估算存儲(chǔ)器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，所以程序容量小于存儲(chǔ)器容量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對(duì)程序容量有一定估算，通常采用存儲(chǔ)器容量的估算來(lái)替代。 存儲(chǔ)器內(nèi)存容量的估算沒(méi)有固定的計(jì)算公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同的估算公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的10～15倍，加上模擬I/O點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（16位為一個(gè)字），另外再按此數(shù)的25%考慮余量。本設(shè)計(jì)中，輸入信號(hào)和輸出信號(hào)都不含有模擬信號(hào)，自由數(shù)字信號(hào)，內(nèi)存容量估算值為6415＝960位，即60字，在加上25%的余量，共計(jì)75字，容量要求較小，一般的機(jī)型都能滿足此容量要求。（3）控制功能的選擇控制功能包括運(yùn)算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等功能。①運(yùn)算功能簡(jiǎn)單PLC的運(yùn)算功能包括邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)和計(jì)數(shù)功能；普通PLC的運(yùn)算功能還包括數(shù)據(jù)移位、比較等運(yùn)算功能；較復(fù)雜運(yùn)算功能有代數(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送等；大型PLC中還有模擬量的PID運(yùn)算和其他高級(jí)運(yùn)算功能。設(shè)計(jì)選型時(shí)應(yīng)從實(shí)際應(yīng)用的要求出發(fā)，合理選用所需的運(yùn)算功能。大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合，只需要邏輯運(yùn)算和計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)功能，有些應(yīng)用需要數(shù)據(jù)傳送和比較，當(dāng)用于模擬量檢測(cè)和控制時(shí)，才使用代數(shù)運(yùn)算，數(shù)值轉(zhuǎn)換和PID運(yùn)算等。要顯示數(shù)據(jù)時(shí)需要譯碼和編碼等運(yùn)算。② 控制功能控制功能包括PID控制運(yùn)算、前饋補(bǔ)償控制運(yùn)算、比值控制運(yùn)算等，應(yīng)根據(jù)控制要求確定。PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場(chǎng)合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時(shí)也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高PLC的處理速度和節(jié)省存儲(chǔ)器容量。例如采用PID控制單元、高速計(jì)數(shù)器、帶速度補(bǔ)償?shù)哪M單元、ASC碼轉(zhuǎn)換單元等。③ 通信功能大中型PLC系統(tǒng)應(yīng)支持多種現(xiàn)場(chǎng)總線和標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議（如TCP/IP），需要時(shí)應(yīng)能與工廠管理網(wǎng)（TCP/IP）相連接。通信協(xié)議應(yīng)符合ISO/IEEE通信標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)是開(kāi)放的通信網(wǎng)絡(luò)。PLC系統(tǒng)的通信接口應(yīng)包括串行和并行通信接口（RS2232C/422A/423/485）、RIO通信口、工業(yè)以太網(wǎng)、常用DCS接口等；大中型PLC通信總線（