建筑電氣高低位水箱課程設(shè)計修正版.doc

課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書（A）題 目 高低位水箱供水系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計學(xué)院(部) 電子與控制工程學(xué)院 專 業(yè) 建筑設(shè)施智能技術(shù) 班 級 2011320601 學(xué)生姓名 龔玉陽 學(xué) 號 14 12 月 23 日至 12 月 30 日 共 1 周指導(dǎo)教師(簽字) 系 主 任(簽字) 2013 12 月 12 日 （說明：以下所有繪圖，都見圖紙附錄部分，編號一一對應(yīng)）一、控制要求 本設(shè)計為民用建筑生活水泵電器控制系統(tǒng)設(shè)計，采用繼電器-接觸器基本控制技術(shù)。要設(shè)計出控制系統(tǒng)原理圖、元件布置圖及接線圖。通過對電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計，掌握電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的一般方法，具有電氣控制系統(tǒng)工程設(shè)計的初步能力。二、設(shè)計原始質(zhì)料1. 高低位水箱均設(shè)水位信號器。高位水箱水位達(dá)到低位，低位水箱水位達(dá)到高位時，水泵起動；高位水箱水位達(dá)到高位或低位水箱水位達(dá)到低位時，水泵停止。2. 兩臺水泵分工作泵和備用泵，可以互換，只有一臺水泵工作。當(dāng)工作泵出現(xiàn)故障時，備用泵自投。水泵功率4.5KW。3. 考慮到水泵的工作時間，讓兩臺水泵輪番工作，及一臺水泵工作24小時后，另一臺水泵自動投入工作。 4 具有手動、自動工作方式。5. 各種指示及報警。三、電路設(shè)計 1、主電路設(shè)計 根據(jù)電動機(jī)的容量及電源對起動電流的要求，來確定電動機(jī)的啟動方式，再根據(jù)電動機(jī)的運(yùn)行要求是否要對其進(jìn)行調(diào)速和制動控制，從而擬定主電路。水泵的啟動方案由變壓器及電動機(jī)容量確定。變壓器容量不夠時，生活水泵通常采用星-三角啟動方案。如圖3.1中，隔離開關(guān)QS具有兩個作用，分別是：a，用于控制柜電源保護(hù)。b，控制柜檢修時，QS打開形成明顯斷點(diǎn)，保證檢修人員的安全。（圖見附錄圖紙部分）2、輔助電路輔助電路根據(jù)被控制電動機(jī)要求進(jìn)行設(shè)計。設(shè)計時采用“分解設(shè)計”的方法，對控制要求進(jìn)行逐條滿足。水泵的控制回路一般由信號控制回路及電動機(jī)控制回路兩部分組成。(1) 在高層建筑中水泵及其設(shè)備控制室一般位于建筑物的地下層，水箱通常設(shè)于建筑的頂部。這樣將水箱中的水位信號傳送的設(shè)備控制柜需傳輸相當(dāng)長的一段距離，為了避免信號傳輸過程中由于信號線中途接地等故障引起的繼電器誤動作，電源通常不易采用AC380V，而是采用AC220V及以下的電壓。信號控制回路通常采用220V及以下的電壓,本設(shè)計采用220V的交流電。另外，由于水位信號器為小容量的繼電器，其觸點(diǎn)不適合于直接控制接觸器，因此需要通過中間繼電器進(jìn)行中間轉(zhuǎn)換。 (2) 水泵電動機(jī)的啟動應(yīng)受到水箱和水池水位信號的控制，因此需要在地下水池和屋面水箱等處設(shè)置水位繼電器并納入連鎖控制系統(tǒng)，如圖3.2。(3) 選擇水泵電動機(jī)基本控制電路，水泵電動機(jī)控制信號由機(jī)柜內(nèi)中間繼電器引入，因此電源電壓可以采用AC380V或者AC220V，為了減少機(jī)柜內(nèi)布線數(shù)量，電動機(jī)控制電壓選用AC380V。根據(jù)水泵的啟動，可選用三相異步電動機(jī)的直接啟動控制方案為基本控制電路。對于水泵，風(fēng)機(jī)等動力設(shè)備，除了滿足正常工作控制外，還應(yīng)滿足檢修需要，設(shè)置機(jī)旁操作按鈕。如圖3.3所示。（4） 根據(jù)水泵控制要求，工作泵故障時，備用泵應(yīng)能自動投入使用。工作泵和備用泵之間的工況轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵是尋找合適的轉(zhuǎn)換信號，一般情況下，水泵不能正常運(yùn)行的原因為：a.運(yùn)行繼電器的銜鐵卡住,觸點(diǎn)不能正常吸合;b.水泵運(yùn)行過程中,電動機(jī)因過載或線路發(fā)生短路等故障而保護(hù)停機(jī)。這兩種停機(jī)情況反映在接觸器上即是接觸器的觸點(diǎn)不能動作,其常閉觸點(diǎn)處于閉合狀態(tài)，因此，接觸器的常閉觸點(diǎn)的閉合與否反映了電動機(jī)的工作情況。故可利用接觸器的常閉觸點(diǎn)見識電動機(jī)的運(yùn)行情況并作為備泵電動機(jī)的起泵信號。為了與正常停機(jī)相區(qū)別，由常閉觸點(diǎn)控制備泵起泵的信號回路受工作泵起泵信號制約，即備泵自投信號僅在工作泵起泵信號發(fā)出后方起作用。為了判別工作泵是否是因為故障不能起動，同時為了消除干擾信號的影響，備泵自投信號應(yīng)延時發(fā)出，本設(shè)計延時時間為10秒。（5） 根據(jù)設(shè)備控制要求，水泵的運(yùn)行指示、備用泵的自投指示可由運(yùn)行接觸器和轉(zhuǎn)繼電器發(fā)出。選擇運(yùn)行接觸器的輔助觸點(diǎn)接入信號指示燈回路，以反映工作、備用泵的運(yùn)行狀態(tài)。（6） 兩臺生活泵的職能為一備一用。為了延長設(shè)備壽命，同時便于掌握設(shè)備狀態(tài)，兩臺水泵應(yīng)該輪流工作，即工作泵與備用泵之間能夠互換。職能轉(zhuǎn)換可以由萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)實現(xiàn)。 綜上所述，得如圖3.4所示控制方案原理圖。 工作原理：假設(shè)一號水泵為工作泵，二號泵為備用泵。正常工作時 ，合上總電源開關(guān)，HLGN1，HLGN2亮，表示電源已經(jīng)接通。將轉(zhuǎn)換開關(guān)SA至Z1位置，根據(jù)SA的設(shè)置情況，其觸點(diǎn)7-8、9-10、13-14、15-16、17-18閉合當(dāng)水箱水位低于低水位時，SL1作用，動作閉合，這時，水位繼電器KA1通電并自鎖，接觸器KM1接通，信號燈HLGN1滅，HLRD1亮，表示一號水泵電動機(jī)已經(jīng)啟動工作，水箱水位開始上升，當(dāng)水位上升至高水位時，SL2作用，動作斷開，KA1失電，KM1斷點(diǎn)釋放，一號水泵停機(jī)，HLRD1滅，HLGN1亮，表示一號水泵已經(jīng)停止工作。如此隨水位的變化，電動機(jī)在干簧水位信號的控制下處于間歇運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。 當(dāng)一號水泵出現(xiàn)故障時，如KM1機(jī)械卡頭卡主不能動作，及時水位處于低水位時，水泵也不會啟動，這時HA 發(fā)出事故音響，同時繼電器KT線圈通電，經(jīng)過5-10s延時后，備用繼電器KA2線圈通電，備用水泵自動投入工作。若水為信號控制器出現(xiàn)故障，可將轉(zhuǎn)換開關(guān)SA至S位置，按下啟動按鈕即可啟動電動機(jī)，進(jìn)行手動操作。四、器件選擇（1）、 接觸器的選擇 假設(shè)cos=0.85，當(dāng)P=4.5KW，U=380V時由P=3UIcos得I=P/（1.732Ucos）8A 接觸器線圈的額定電壓為220V，故所選接觸器的型號為LC1-D18。 （2）、熱繼電器的選擇 由于功率大于4KW的電機(jī)繞組多為三角形接法，所以應(yīng)該選用具有斷相保護(hù)功能的熱繼電器。因為電機(jī)的額定電流約為8A，故選用的熱繼電器的型號為LR1-D12316，熱元件的整定電流范圍是1013A，380V功率為5KW。 （3）、信號繼電器的選擇 信號繼電器選用浮球水位信號器，高低位水箱均需一個常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)即可。故選用的浮球磁性開關(guān)的型號為FQS-4，數(shù)量為2。 （4）、 空氣開關(guān)的選擇 因為電機(jī)的額定電流約為8A，額定電壓為380V。用作電動機(jī)的短路保護(hù)時，瞬動脫扣器的整定電流Idz=（10-12），Ie=（10-12）*8=(80-96A，故選用的空氣開關(guān)型號為DZX72520。 （5）、控制柜的選擇 由于控制柜內(nèi)及面板上所安裝的元器件均比較少，選用標(biāo)準(zhǔn)柜即浪費(fèi)空間又不經(jīng)濟(jì)，不符合實際，所以控制柜選用非標(biāo)準(zhǔn)柜，根據(jù)所選元件的尺寸設(shè)計控制柜，其外部尺寸為500X800X200（單位為mm）。 （6）、其他元器件的選擇 指示燈、旋鈕、警鈴、端子排等元器件的選擇型號見表1。序號名稱型號數(shù)量備注1交流接觸器LC1-D1822熱繼電器LR1-D1231633黃色信號燈XDJ1-22F2220V4紅色信號燈XDY-B1/422220V5綠色信號燈XDJ1-22F26警鈴P11連續(xù)聲音7按鈕LA18-6688水位信號器FQS-429空氣開關(guān)DZX725201三相10線槽SWD-15111端子排RJ14HWP112控制箱110 00X650X2200mm13萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)LW5-15D0403/2114熔斷器Rt14215時間繼電器JS23-32/1116中間繼電器JZ7-442五、操作說明 萬能裝換開關(guān)實現(xiàn)手動，自動，工作泵與備用泵的互換，詳見控制柜面板萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)注釋說明。當(dāng)打到手動擋是，通過手動控制按鈕實現(xiàn)水泵的啟動與停止。運(yùn)轉(zhuǎn)信號燈顯示工作中的水泵，電源信號燈表示電源接通，禁止檢修，故障按鈕表示工作泵出現(xiàn)故