大規(guī)模深海網(wǎng)箱氣力投餌裝置設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、目錄目錄設(shè)計(jì)總說(shuō)明.1Introduction.2緒論.41.1 設(shè)計(jì)要求.51.2 總體設(shè)計(jì).5設(shè)計(jì)方案的確定.62.1 多種氣力輸送方式的選擇.62.2 管線的布置.72.3 整個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理.7系數(shù)計(jì)算.83.1 輸送氣流速度 Va.83.2 輸送空氣量.93.3 輸料管管徑.93.4 輸氣壓力損失.103.4.1 空氣管的壓力損失.103.4.2 加速段壓力損失.103.4.3 直管道段的壓力損失: .113.4.4 彎管的壓力損失.113.5 氣源機(jī)械所需功率.11零部件的選取.124.1 發(fā)送設(shè)備選擇.124.2 氣源設(shè)備.134.3 閥門.144.3.1 換向閥.144.

2、3.2 電磁閥.154.3.3 安全閥.194.4 卸料器.194.5 管路增壓器.20系統(tǒng)工作流程圖.21控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì).23總結(jié).31鳴謝.32設(shè)計(jì)總說(shuō)明隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越自動(dòng)化的機(jī)械產(chǎn)品出現(xiàn)在了我們生活中的各行各業(yè)方方面面。它們解放了我們的雙手，提高我們的生產(chǎn)效率和生活質(zhì)量。而如今國(guó)內(nèi)深海網(wǎng)箱養(yǎng)殖還停留在人工投餌的階段，無(wú)謂的消耗著人力資源和時(shí)間。于是，設(shè)計(jì)一套能夠幫助人們實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離投餌的高智能化氣力輸送投餌設(shè)備成為了深海養(yǎng)殖的一大重要課題，具有非常大的使用價(jià)值，能帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)利益。本設(shè)計(jì)為了解決我國(guó)海域海況條件與實(shí)際情況的對(duì)投餌裝置的要求，優(yōu)化目前式投餌系統(tǒng)出現(xiàn)的成本高

3、、利用率低、操作麻煩，自動(dòng)化程度不高等問(wèn)題，利用投餌船取代海上或陸上平臺(tái)，對(duì)遠(yuǎn)離海岸的網(wǎng)箱進(jìn)行投餌。本設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程氣力投餌系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、動(dòng)力設(shè)計(jì)、網(wǎng)箱布局方案設(shè)計(jì)與 plc 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)四大主要部分，對(duì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作流程和工作原理以及功能特點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹。整個(gè)設(shè)計(jì)從計(jì)算輸送過(guò)程中輸送速度、單位時(shí)間輸送量、管道直徑及管道壓力損失開始，通過(guò)初步計(jì)算結(jié)果，確定工作壓力及氣源機(jī)械的功率。并確定可以通過(guò)一條輸料管道來(lái)進(jìn)行輸送，到每只網(wǎng)箱通過(guò)二位三通換向閥來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)向，連接網(wǎng)箱的輸料管，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)每只網(wǎng)箱的單獨(dú)投餌，也使每只網(wǎng)箱投餌量大致均勻。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，對(duì)比各種發(fā)送設(shè)備的功能要求，確定

4、系統(tǒng)氣源機(jī)械與配套電機(jī)，再確定系統(tǒng)發(fā)送裝置與分流系統(tǒng)的構(gòu)成，從而確定下這個(gè)系統(tǒng)的整體基本結(jié)構(gòu)。而后在圖中將整個(gè)系統(tǒng)部件的裝配圖與彎管布局圖較為準(zhǔn)確的表達(dá)出來(lái)，使整個(gè)布局變得簡(jiǎn)單合理，可操作性大大增強(qiáng)。對(duì)于部分需要進(jìn)行特殊說(shuō)明的部分必須進(jìn)行特殊說(shuō)明。例如作為整個(gè)氣力輸送過(guò)程重要結(jié)構(gòu)部分的分配閥，只有分配閥在根據(jù)接收到控制系統(tǒng)給予的轉(zhuǎn)向信號(hào)后準(zhǔn)時(shí)正確的轉(zhuǎn)向，才能保證餌料順利完整的輸送到每個(gè)網(wǎng)箱且網(wǎng)箱分得的餌料量大致相等。因此，本設(shè)計(jì)選用了氣動(dòng)式二位三通分配閥，在二位三通電磁閥的控制下能夠充分保證其按時(shí)準(zhǔn)確的進(jìn)行轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)，從而使輸送按時(shí)順利進(jìn)行。軟件控制設(shè)計(jì)則是為了實(shí)現(xiàn)投餌全自動(dòng)化需求，通過(guò)對(duì)投餌裝

5、置各組成部分的控制，編制系統(tǒng)監(jiān)控軟件和運(yùn)行軟件，實(shí)現(xiàn)投餌系統(tǒng)的自動(dòng)化、精確化、人性化。因此設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)也是本課題的一個(gè)重要任務(wù)。在 FXGP-WIN-C 環(huán)境下使用 PLC，采用梯形圖語(yǔ)言（最常用的圖形編程語(yǔ)言）編制系統(tǒng)運(yùn)行和監(jiān)控軟件, 實(shí)現(xiàn)投餌作業(yè)的精確自動(dòng)進(jìn)行。本系統(tǒng)表現(xiàn)工作流程是通過(guò)系統(tǒng)控制流程圖來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它清晰的表現(xiàn)出系統(tǒng)各部分工作的順序及相互關(guān)系，為 PLC 的控制程序的編寫提供了具體依據(jù)和有力的支持。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：氣力輸送、投餌、自動(dòng)化IntroductionWith the development of science and technology, we have come o

6、ut more and more automated mechanical design to liberate our hands and improve our production efficiency and quality of life. Now the domestic deep sea cage culture still remain in the stage of artificial feeding, unnecessary consumption of human resources and time. And design a can help people to r

7、ealize long distance feeding high intelligent pneumatic conveying feeding equipment has become an important topic in the deep sea aquaculture, has very high use value, can bring huge economic benefits.This design according to the China Sea conditions and the actual situation, for the feeding system

8、of offshore platform and utilizing rate, low cost and high, troublesome operation, degree of automation and other optimization problems, by feeding boat replaced the platform of sea and land, away from the coast of cage for feeding. This design mainly realizes the dynamic design of remote pneumatic

9、feeding system, feeding layout design, structure scheme design and PLC control device design of four main parts, gives a brief overview of the system structure, working process and working principle and its characteristics.The whole design from a computational transport during unit time throughput,

10、conveying speed, pipe diameter and pipe pressure loss began. By preliminary computational results, can be determined through a pipeline for transporting, by each cage to the two position three-way reversing valve steering, and realizes the sequential feeding of each cage, but also the amount of each

11、 cage feeding a substantially uniform. According to the calculation results, comparison of various transmission equipment functional requirements, determined system of air supply equipment and supporting motor, and then determine the transmission device and the shunt system, to determine the basic s

12、tructure of the system. Then in the diagram, the assembly drawing of the whole system parts and the layout of the elbow pipe are more accurate, which makes the whole layout simple and reasonable, and can be highly operational. Special instructions are needed for the part of the special need to be sp

13、ecified.For example in the cage at the distribution valve structure. This is because distribution valve is the remote pneumatic conveying is an important part of the process, only the distribution valve after receiving the turn signal correctly and timing to, in order to ensure feed smoothly conveye

14、d into each cage and the size of the data in each cage is approximately equal.Therefore, this design chose the pneumatic three two pass valve, in the case of three solenoid valve control intake can ensure that its time to turn, so that delivery on time to complete. Control software design is mainly

15、to achieve feeding automation as the ultimate goal, through each part of the feeding machine, control, system operation and monitoring software, to realize the accurate measurement of feeding operation, automatic control and humanized operation. So the software design of the control system is also a

16、n important part of this design. Using the function characteristics of PLC, using ladder diagram language compilation system operation and monitoring software in fxgp-win-c environment, realize the accurate measurement of feeding operation, automatic control and humanized operation. The design of fe

17、eding automation is realized by software features a.This system can reflect the workflow of the system through the system control flow chart. It clearly shows the sequence and relationship of the system, and provides the basis for the control order of PLC.KeywordsKeywords：pneumatic，transport，pressur

18、e大規(guī)模深海網(wǎng)箱養(yǎng)殖氣力輸送大規(guī)模深海網(wǎng)箱養(yǎng)殖氣力輸送緒論深海網(wǎng)箱養(yǎng)殖是如今海洋漁業(yè)的一大重要組成部分。有 90%的海產(chǎn)品都來(lái)自于網(wǎng)箱。因近海養(yǎng)殖已經(jīng)飽和，將網(wǎng)箱投入到更深的海洋中，成為了全世界共同的課題。我國(guó)近幾年來(lái)，深海網(wǎng)箱養(yǎng)殖蓬勃發(fā)展。但與網(wǎng)箱配套的其他設(shè)備，還沒(méi)有跟上其前進(jìn)的步伐。網(wǎng)箱餌料的投喂還依賴于人工駕駛船只至各網(wǎng)箱處進(jìn)行。生產(chǎn)效率低下，投餌不均勻等問(wèn)題必須依靠科技的手段來(lái)進(jìn)行解決。為此，在老師的幫助下，我開始了遠(yuǎn)程氣力投餌裝置的設(shè)計(jì)。1.1 設(shè)計(jì)要求飼料投放能力：供應(yīng)至少 20 組（每組 4 只） ，圍長(zhǎng) 40m，網(wǎng)高 7m 的圓形網(wǎng)箱，最大密度養(yǎng)殖的飼料投放，每只網(wǎng)箱每日供應(yīng)

19、 500kg 飼料，每天日間投放兩次，氣力輸送；飼料投放種類：人工干燥顆粒狀飼料；工作環(huán)境：海岸、海上平臺(tái)或?qū)Ｓ猛斗糯?；供電：柴油發(fā)電機(jī)組供電；操作控制：現(xiàn)場(chǎng)操作控制和遠(yuǎn)程操作控制，手動(dòng)和自動(dòng)定時(shí)定量控制，可接入養(yǎng)殖系統(tǒng)的微機(jī)集中控制器；自動(dòng)化程度：除料箱加料為人工外，其余全部可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的機(jī)動(dòng)；該裝置主要適用的網(wǎng)箱如下所示：HDPE 升降式網(wǎng)箱1.2 總體設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程氣力自動(dòng)投餌技術(shù)是一項(xiàng)高效養(yǎng)殖配套技術(shù)。它通過(guò)氣體將餌料拋灑到網(wǎng)箱中去。該投餌系統(tǒng)應(yīng)具有供料系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、發(fā)送系統(tǒng)，傳輸系統(tǒng)，分流系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成部分。供料系統(tǒng)可以采用人工加料或帶式輸送機(jī)的方式來(lái)進(jìn)行加料。動(dòng)力源是柴油機(jī)和蓄

20、電池。發(fā)送系統(tǒng)主要是通過(guò)氣源設(shè)備通氣帶動(dòng)餌料運(yùn)動(dòng)的。傳輸系統(tǒng)為管道傳輸。因需要投喂 20組網(wǎng)箱，所以應(yīng)存在分流系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)則控制整個(gè)裝置的正確有序工作，實(shí)現(xiàn)其手動(dòng)和自動(dòng)操作的要求。設(shè)計(jì)方案的確定2.1 多種氣力輸送方式的選擇“氣力輸送有兩種方式，一種是吸送式，一種為壓送式。吸送式氣力輸送裝置用低于大氣壓力的空氣作為輸送介質(zhì)。它是靠氣源機(jī)械的吸氣作用，在管系中形成一定得真空度，利用具有必要流速的運(yùn)動(dòng)空氣，將物料從某地通過(guò)管道輸送到一定距離的目的地的一種懸浮式氣力輸送裝置。 ”由于在這種輸送方式中，在本項(xiàng)目需要多個(gè)輸出口的情況下，無(wú)法經(jīng)濟(jì)的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，且氣源機(jī)械位于物料輸出端，即處于深海中，

21、安裝極為不便。所以不能選擇吸送式氣力輸送?！皦核褪綒饬斔脱b置是利用壓縮空氣來(lái)吹送物料，輸料管的壓力高于大氣壓力。 ”具有適應(yīng)于長(zhǎng)距離、大容量的輸送和多點(diǎn)卸料，即可由一點(diǎn)送至多點(diǎn)卸料，混合比高、空氣耗量少、輸送管道直徑較小等特點(diǎn)。而根據(jù)管道內(nèi)的壓力高于大氣壓的程度又分為高壓輸送和低壓輸送兩種。低壓氣力輸送由于壓力與混合比不足夠高，無(wú)法滿足設(shè)計(jì)系統(tǒng)的需要，所以不采用。高壓輸送裝置工作壓力一般為 0.098 至 0.685mpa，適用于高混合比（m=30200）較長(zhǎng)的輸送距離（1000m2000m） ，單位時(shí)間內(nèi)的較大輸送量的情況。壓送式系統(tǒng)氣源在物料進(jìn)口端，從而使得出料口端的設(shè)備較為簡(jiǎn)單。根據(jù)本

22、課題設(shè)計(jì)要求應(yīng)選擇高壓壓送式氣力輸送。高壓壓送式氣力輸送有多種給料方式：噴射式給料氣力輸送，回轉(zhuǎn)式給料輸送，螺旋泵氣力輸送、發(fā)送罐式氣力輸送等幾種。噴射式給料氣力輸送由于需要克服輸料管中各種壓力損失，將物料輸送到預(yù)定位置。所以其從噴嘴高速噴出的氣流速度僅有三分之一轉(zhuǎn)換為壓力能，使得系統(tǒng)輸送能力和輸送距離都受到限制，無(wú)法滿足設(shè)計(jì)需要?；剞D(zhuǎn)式給料輸送也具有氣固兩相的混合比比較小，且葉輪與殼體不易密封，有空氣漏損的缺點(diǎn)，也不適合本設(shè)計(jì)。第三種給料方式輸送是螺旋泵氣力輸送，這種輸送方式輸送量可達(dá)到 100t /h，輸送最長(zhǎng)距離可達(dá) 2000m。但由于這種結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致物料的壓碎。而且螺旋要克服反方向的輸送

23、管壓力和壁面的摩擦力來(lái)推動(dòng)粉料的前進(jìn)，動(dòng)力消耗很大，螺旋葉片磨損非常嚴(yán)重，不利于節(jié)能的要求，所以在這里不予選取。第四種是發(fā)送罐式氣力輸送。發(fā)送罐式氣力輸送是一個(gè)密閉壓力容器，物料裝入容器內(nèi)與壓縮空氣混合后經(jīng)輸料管送至卸料點(diǎn)。發(fā)送罐有多種形式。其中渦流式發(fā)送罐是根據(jù)渦旋氣流的原理設(shè)計(jì)的，其動(dòng)作原理是：“將物料裝入發(fā)送罐中，壓縮空氣經(jīng)氣道由與發(fā)送罐錐體內(nèi)壁相切的數(shù)十個(gè)噴嘴高速噴出，形成一股強(qiáng)大的渦旋氣流，帶動(dòng)物料旋轉(zhuǎn)并達(dá)到很高的混合比進(jìn)入輸料管內(nèi)，達(dá)到高濃度輸送。 ”這種發(fā)送罐的發(fā)送量大，輸送距離遠(yuǎn)，空氣耗量?。?113m3） ，能源利用率高，且可以實(shí)現(xiàn)全過(guò)程自動(dòng)化控制。本課題氣力輸送系統(tǒng)要求發(fā)送

24、魚飼料（小顆粒） ，遠(yuǎn)距離（950m 以上） ，大輸送量（共 20t） 。渦流發(fā)送罐式氣力輸送滿足了本課題所需的各方面特點(diǎn)，十分適合本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。所以選用該種發(fā)送罐作為整個(gè)輸送系統(tǒng)的起始發(fā)送裝置。2.2 管線的布置本投餌系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)要求供應(yīng) 20 組網(wǎng)箱的遠(yuǎn)距離輸送（1000m 以上） 。為了減輕遠(yuǎn)距離輸送距離上的難度，我們可以投餌船開到 20 組網(wǎng)箱的中間位置進(jìn)行投餌，即左右各十組。這樣該系統(tǒng)的實(shí)際輸送距離將提高一倍。所以我們需在主管道的中間位置安裝一個(gè)二位分配閥，以確定投餌順序。應(yīng)在每組網(wǎng)箱的岔道處安裝分配閥，由電磁閥進(jìn)行控制，以保證投餌時(shí)每次只投入一只網(wǎng)箱中。投餌時(shí)，應(yīng)先投近處的，再投遠(yuǎn)處

25、的。即順序應(yīng)為 A1A2A3.J3J4，換向后投餌 a1a2.j3j4。2.3 整個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理本氣力輸送系統(tǒng)采用高壓壓送式輸送，氣源設(shè)備為空氣壓縮機(jī)。空壓機(jī)經(jīng)氣管提供高壓氣體與物料在發(fā)送罐內(nèi)混合達(dá)到高的混合比，再用高壓氣體將其噴出。發(fā)送罐采用渦旋式，在頂部有進(jìn)料裝置，上部裝有安全閥，排氣閥以及實(shí)現(xiàn)裝料自動(dòng)控制的料位控制計(jì)，且應(yīng)設(shè)有檢修人孔。在罐體中部和下面錐形部位設(shè)有噴氣口，使內(nèi)部物料能夠高速渦旋轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過(guò)底部牛角彎管噴射而出。向發(fā)送罐中加料時(shí)配備有專門的卸料器進(jìn)行加料，通過(guò)卸料器配合的步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，可以定量得向網(wǎng)箱進(jìn)行投料。因卸料器上端還需加裝一個(gè)料斗進(jìn)行儲(chǔ)料，若將每次的料全部

26、加入其中，會(huì)導(dǎo)致過(guò)高，與搭載體船的靈活性有悖，所以應(yīng)將主要儲(chǔ)料倉(cāng)置于其他位置。通過(guò)人工加料的方式或小型帶式輸送機(jī)送于料斗中。在輸送管道中，應(yīng)加裝增壓器，不僅可以提高輸送距離，保證輸送物料的可靠性而且具有排堵的功能。在投餌時(shí)需要將輸料管與網(wǎng)箱中的輸料管連接。每次投餌時(shí)要求每個(gè)網(wǎng)箱投餌量相等，所以需要在每只網(wǎng)箱處都需要安裝一只二位三通換向閥來(lái)控制物料的流向。每只二位三通換向閥需要用一個(gè)二位三通電磁閥來(lái)控制。本系統(tǒng)采用 PLC集中控制系統(tǒng)，應(yīng)該布置一組電纜線來(lái)控制所有電磁閥的動(dòng)作。采用解碼器與RS-485 轉(zhuǎn)換器的作用將 PLC 發(fā)出的信號(hào)傳遞給電磁閥來(lái)使預(yù)定動(dòng)作得以實(shí)現(xiàn)。系數(shù)計(jì)算：3.1 輸送氣流

27、速度 Va在管道中，當(dāng)顆粒受到氣流作用，且氣流速度大于顆粒沉積速度時(shí)，就可以被輸送。從降低氣源機(jī)械的功率來(lái)看，應(yīng)越小越好。但速度過(guò)小，會(huì)導(dǎo)致堵塞，過(guò)大則會(huì)增加功率，加劇管道磨損。所以一般確定輸送氣流速度的方法是根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算沉積速度，再根據(jù)輸料管長(zhǎng)短和混合比選取經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。沉積速度（氣力輸送工程 p85 3-16）=430( )1由下圖得：當(dāng) 1500200000 時(shí)，選取=0.44又根據(jù)飼養(yǎng)軍曹等魚類需求，選取粒徑為 8mm 的飼料，即 d0=8mm球體的密度 s =500kg/m3 空氣的密度 =1.25kg/m3 所以 Vo=44. 0)25. 125. 1500(8 . 9008. 034

28、解得：Vo=10m/s氣流速度： = 0=0.810=8m/s（ 為實(shí)際顆粒的沉降速度，0為形狀球形顆粒沉降速度， 為形狀系數(shù)）由于飼料為均勻物料，按照經(jīng)驗(yàn)，氣流速度應(yīng)選取到 1.5 至 2.5 倍，所以選取為 2 倍，則算得速度為 16m/s。為了安全考慮，選取氣流速度 Va=20m/s。3.2 輸送空氣量輸送物料所需的空氣量: =m混合比Ws單位時(shí)間輸送物料的重量Wa輸送所需要的空氣重量為 Ws與 m 之比空氣的密度所以： asamWQ因?yàn)槲桂B(yǎng)總量 G=0.5204=20t則單位時(shí)間喂養(yǎng)量為 20t/3h又因?yàn)闉楦邏狠斔?，m 的取值范圍為 1040，所以選取 m 為 30解得：Qa=3m3

29、/min25.130360200003.3 輸料管管徑 = =460460=5.6cm，即 56mm206034為安全考慮，我們選擇管徑為 80mm由于輸氣中存在一定程度的漏氣等現(xiàn)象，所以實(shí)際輸氣量應(yīng)為理論輸氣量的 1.1 至 1,2 倍，所以實(shí)際輸氣量為 3.6m3/min3.4 輸氣壓力損失 3.4.1 空氣管的壓力損失空氣管的壓力損失，是指從氣源機(jī)械出口至發(fā)送罐的壓力損失，為： （氣力輸送工程 3-106）Paf=aLDav2a2L 為氣源機(jī)械出口至發(fā)送罐的長(zhǎng)度，大約長(zhǎng) 5ma為空氣在管道中的摩阻系數(shù)，取值為 0.004所以解得=62.5 Pa2202025. 18500004. 03.

30、4.2 加速段壓力損失物料經(jīng)發(fā)送罐輸送出去到輸送管有一個(gè)加速段，將會(huì)產(chǎn)生壓力損失，這是因?yàn)榧铀俣蝺?nèi)，空氣與物料速度差大，氣流阻力增大，空氣壓力損失在粒子的加速中，為：（達(dá)西公式）C決定于供料方式的系數(shù) 一般取 110，我們?nèi)?5Vs 物料的最終速度= va11 +22為物料在管道中阻力系數(shù)，可取 0.01。所以 Vs =12.2m/s2010128 . 9284. 901. 01122則Pma=404Pa8 . 922025. 1202 .123052223.4.3 直管道段的壓力損失: =（1 根據(jù)氣力輸送工程表 5-18 選取 K 為 0.4L 為 950m所以算得Pmf=154375P

31、a22025. 1810950004. 04 . 0301223.4.4 彎管的壓力損失=（1+m） PjbkbbaV2a2式中為彎管局部阻力的附加壓損系數(shù)，在水平轉(zhuǎn)向水平處其值為 1.5，在水平轉(zhuǎn)向垂直處其值為 2.2 (氣力輸送工程表 3-4)。彎管的阻力系數(shù) b為0.75（氣力輸送工程表 5-19）本氣力輸送系統(tǒng)中水平轉(zhuǎn)水平的彎管可以按 2 處來(lái)計(jì)算，水平轉(zhuǎn)向垂直的有 10 處。代入數(shù)據(jù)為：1022025. 12 . 275. 04 . 0301222025. 175. 05 . 14 . 030122=57281Pa所以總壓力損失P= + +Pma+ =62.5+404+154375+

32、57281=0.212MPa應(yīng)留有 15%至 25%的余量，選擇留 25%的余量，則壓力損失為 0.264MPa氣源壓力為 P=P+0.2MPa=0.464Mpa0.2mpa 為輸送到最后一個(gè)網(wǎng)箱時(shí)還具有的壓力。3.5 氣源機(jī)械所需功率風(fēng)機(jī)的功率計(jì)算：P=390kw10260pQa7 . 0102604640006 . 3空氣壓縮機(jī)的功率計(jì)算：理論：90 （氣力輸送工程 5-36）式中 Qs吸氣體積（m3/min） ps吸氣的絕對(duì)壓力（MPa） pd排氣的絕對(duì)的壓力（MPa） I壓縮級(jí)數(shù) K絕熱指數(shù)，對(duì)空氣 k=1.4 若空氣壓縮機(jī)壓縮時(shí)將熱完全散走，進(jìn)行等溫壓縮，則所需的理論功率Pis=9K

33、W=10.0612ln （）1013. 0464. 01013. 06 . 30612. 01In零部件的選?。?4.1 發(fā)送設(shè)備選擇：本系統(tǒng)采用渦流式發(fā)送罐式氣力輸送，這種輸送方式可以輕松的通過(guò)各種硬件和軟件的相配合而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，且可以達(dá)到很高的輸送距離和較高的混合比 m，因此可以滿足本系統(tǒng)的遠(yuǎn)距離輸送要求。另外。根據(jù)前面的計(jì)算結(jié)果，可以知道要求每只網(wǎng)箱每次投餌量為 250kg，密度為 500kg/m3，即體積為0.5m3，發(fā)送效率為 6.7t/h，輸送距離為 950m。則可選擇容積為 0.6 的渦流式發(fā)送罐 Y91D-6.其尺寸參數(shù)如下所示：圖 4.1 渦流式發(fā)送罐型號(hào)容積DD1D2h

34、h1H2H3H4D3D4BxB1AY91D-60.6900200802160100200900236080800100 x160800表 4.14.2 氣源設(shè)備本系統(tǒng)采用的氣源設(shè)備為空氣壓縮機(jī)，根據(jù)前面的計(jì)算過(guò)程，我們需要選取功率略大于計(jì)算結(jié)果 9kw，壓力大于 0.464Mpa 的設(shè)備。根據(jù)要求，我們選定了型號(hào)為 L11 的空氣壓縮機(jī)。表 4.2 標(biāo)準(zhǔn)型空壓機(jī)主要參數(shù)4.3 閥門4.3.1 換向閥因?yàn)橥娥D時(shí)需要接通或關(guān)閉網(wǎng)箱輸料管，所以需要分配閥來(lái)實(shí)現(xiàn)每只網(wǎng)箱的輸料管的單獨(dú)接通。在這里，換向閥可以采用 HYC-R(L)XXX 系列的二位三通分配閥。該換向閥的規(guī)格參數(shù)如下所示：在系統(tǒng)中通過(guò)旋轉(zhuǎn)

35、二位三通分配閥閥芯的位置（主管道到分管道旋轉(zhuǎn) 130 度）來(lái)正確選擇氣力輸送系統(tǒng)對(duì)輸送通道。表 4.3 換向閥的規(guī)格參數(shù)如圖所示，當(dāng)閥芯轉(zhuǎn)動(dòng) 140 度時(shí)，主輸料管可以接通網(wǎng)箱輸料管。圖 4.2 二位三通換向閥的三視圖型號(hào)規(guī)格LaLL1L2L3L4HH13-D3-ZHYC-R（L）12540505260370100803452052408-18HYC-R（L）12540505260370100803602052408-18HYC-R（L）125405352803701201004002202608-18表 4.4 外形及安裝尺寸 4.3.2 電磁閥電磁閥應(yīng)用于本輸送系統(tǒng)多處位置，電磁閥因其靈敏

36、的反應(yīng)，小巧的外形而得到廣泛的應(yīng)用。在本系統(tǒng)中的發(fā)送罐罐體頂部有排氣閥，當(dāng)罐內(nèi)需要加料時(shí)，排氣閥需要立即打開從而排除罐內(nèi)的多余空氣，這個(gè)過(guò)程要求反應(yīng)迅速，所以在這里需要采用反應(yīng)靈敏的電磁閥來(lái)進(jìn)行控制。可選擇 CF 系列精巧先導(dǎo)式的電磁閥，具體外形及規(guī)格參數(shù)如下所示：.尺 寸/mmCCIF CFIFCCIS CFIS公稱通徑 DNDD14-bL管螺紋 G/inLWH1H15 1G1/2805015109201G3/4905621121251G11007022129.532 170G1 1/41251132715440 180G1 1/214012230158.650 180G2160125371

37、70.565 29020580 310250100 350230 表 4.5 CF 系列先導(dǎo)閥規(guī)格參數(shù)表圖 4.3 CF 系列先導(dǎo)式精巧電磁閥發(fā)送罐罐體中部有個(gè)進(jìn)氣口，通入空氣與物料混合和錐體部分有一個(gè)口，促使形成渦旋氣流，下部牛角彎管處也有一個(gè)進(jìn)氣口給牛角彎管排出物料提供動(dòng)力，這些進(jìn)氣口需要在發(fā)送罐工作時(shí)向內(nèi)噴射出空氣壓縮機(jī)提供的高壓氣體，且都需要閥門來(lái)控制其開斷。由于要求可以使得發(fā)送罐可以自動(dòng)工作，所以進(jìn)氣口處同樣需要使用電磁閥來(lái)進(jìn)行開關(guān)控制，在這里同樣也可以使用 CF 系列先導(dǎo)式電磁閥，具體參數(shù)參照上圖所示。發(fā)送罐下部與牛角彎管處相連的出料口處得開閉也需要電磁閥來(lái)進(jìn)行控制，出于對(duì)這個(gè)部位

38、有一定的軸向尺寸要求的考慮，在這里則可以選擇采用 CCD 型電動(dòng)插板閥來(lái)進(jìn)行控制。這種閥軸向尺寸較小，適合該部位的安裝。其外形和規(guī)格參數(shù)見(jiàn)圖 4.4 和表 4.6.圖 4.4 電動(dòng)插板閥尺 寸/mm公稱通徑DNLFEGH1H2HDD1Z-dD2D35060911242204616546972.48-M8676280651306520013011012-M899931007015276267152130.316-M8120.5114.515070202101350202181.120-M8171.3165.320080251121423.5253231.924-M8216.12053008535

39、2150270176612.5104136536532-M8234318 表 4.6 CCD 型電動(dòng)插板閥型號(hào)規(guī)格在整個(gè)發(fā)送系統(tǒng)的多個(gè)地方都采用了換向閥，這些換向閥全部是選擇了氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)的方式來(lái)使換向運(yùn)動(dòng)得以正常進(jìn)行。為了有便于控制分配閥門的換向作用，需要在每個(gè)二位三通換向閥處都安裝一個(gè)二位三通電磁閥來(lái)控制氣體的流向，二位三通電磁閥閥芯設(shè)計(jì)為雙活塞閥芯，具有換向和分流迅速，使用壽命長(zhǎng)；專制線圈不易燒毀；在真空負(fù)壓、零壓時(shí)都能正常工作等優(yōu)點(diǎn)。非常適合本處的要求，其規(guī)格參數(shù)如下所示：公稱通徑連接尺寸（D）LL1BB1HH1適用壓力材質(zhì)DN15G1/2165147043.518518DN20G3/41

40、9517804919021DN25G120017804919021DN32G1 1/2235199056.520025DN40M52X2260221107121530DN50M68X234525145932703840Mpa不銹鋼304表 4.7 電磁閥的規(guī)格參數(shù)圖 4.6 電磁閥4.3.3 安全閥為了防止因壓力瞬時(shí)升高到警戒值而造成安全隱患，需要在發(fā)送罐體頂部要設(shè)置安全閥。因?yàn)橄到y(tǒng)的氣源壓力為 0.464MPa，則安全閥的最大工作壓力可選為 0.6MPa。4.4 卸料器該系統(tǒng)使用卸料器來(lái)進(jìn)行物料的排卸，并能阻止外界空氣進(jìn)入氣力輸送系統(tǒng)中。葉輪式卸料器是當(dāng)葉輪由傳動(dòng)結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)在殼體內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，從料

41、斗中落下的粉粒狀物料便由進(jìn)料口進(jìn)入葉輪格室內(nèi)，并隨著葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)而送至卸料口排出。星型卸料器由電機(jī)減速箱等組成，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)定量地卸料，可以將其作為本系統(tǒng)的定量供料裝置。其結(jié)構(gòu)及規(guī)格參數(shù)如下所示：由于該卸料器的卸料量為 6L/r，所以工作時(shí)，每次每只網(wǎng)箱的總投餌量為 250kg，物料的密度為 500kg/m3，所以每次卸料器應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng) 83r 又 120 度。其配套步進(jìn)電機(jī)為 Y801-4.4.5 管路增壓器“增壓器的作用是當(dāng)輸送距離超過(guò)了發(fā)送罐的輸送距離時(shí)，用增壓補(bǔ)氣的方法，使物料繼續(xù)輸送至卸料點(diǎn)，保證輸送物料的可靠性，且具有排堵作用。所以在輸料管的安裝上具有重要作用。 ”目前工業(yè)上較常用的是國(guó)內(nèi)

42、設(shè)計(jì)的一種新型增壓器-自動(dòng)式增壓器， “它是在輸料管上打 12 個(gè)直徑為 3 的小孔，孔的傾斜方向一般與氣流速度方向呈 15到 30 度夾角。當(dāng)壓力增高到 0.02MPa 以上時(shí)，空氣由裝在增壓器前的發(fā)信裝置自動(dòng)控制進(jìn)入氣室，使內(nèi)部彈性橡皮膠薄膜膨脹，從而驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)活塞打開氣閥，壓縮空氣經(jīng)單向閥進(jìn)入增壓器內(nèi)。當(dāng)物料輸送完畢時(shí)，薄膜背壓便降低，氣動(dòng)活塞復(fù)位，氣閥關(guān)閉，停止向增壓器進(jìn)氣。 ”本系統(tǒng)需要給 20 組網(wǎng)箱供料，為了使增壓器的布置不至于過(guò)于密集，也是為了可以很好的防止管路中發(fā)生物料堵塞的現(xiàn)象，所以選擇安裝增壓器在每組網(wǎng)箱中的第一個(gè)換向閥處。系統(tǒng)工作流程圖圖 5.1 發(fā)送裝置裝配圖圖 5.2

43、圖 5.3 系統(tǒng)控制流程圖圖 5.1 為發(fā)送裝置的示意圖，由空氣壓縮機(jī)配合風(fēng)機(jī)向發(fā)送罐提供高壓空氣，卸料器給料。飼料與空氣在渦流式發(fā)送罐中充分混合，從罐底的牛角彎管中輸出。圖 5.2 為海上網(wǎng)箱管道的布局圖。通過(guò)二位三向換向閥來(lái)實(shí)現(xiàn)不同管道和網(wǎng)箱的送料。通過(guò)解碼器讀取控制信號(hào)，二位三向電磁閥控制換向的正常進(jìn)行，從而實(shí)現(xiàn)每個(gè)網(wǎng)箱投餌的順序進(jìn)行。圖 5.3 為系統(tǒng)控制流程圖，系統(tǒng)在工作時(shí)人們可以選擇手動(dòng)還是自動(dòng)操作。自動(dòng)操作時(shí)，控制系統(tǒng)首先會(huì)判斷發(fā)送罐中的料量，若不夠則會(huì)打開卸料器的電機(jī)進(jìn)行加料。加料完畢后，空壓機(jī)啟動(dòng)，當(dāng)壓力所需的要求值時(shí)，打開進(jìn)氣口的電磁閥，向發(fā)送罐內(nèi)通入高壓氣，使氣體與物料充

44、分混合并在錐體處發(fā)生渦旋氣流達(dá)到很高的混合比，然后通入高壓空氣使得物料可以從發(fā)送罐下面的牛角彎管中噴出，經(jīng)過(guò)輸料管通入各組網(wǎng)箱中。每組網(wǎng)箱有四只需要要輪流投送，以保證投餌量的均勻。這就需要用到二位三通電磁閥根據(jù)僅解碼器解碼的PLC 發(fā)送來(lái)的信號(hào)，來(lái)控制氣動(dòng)的二位三通換向閥以達(dá)到控制物料流向的目的。在每只網(wǎng)箱投送完畢時(shí)，關(guān)閉電動(dòng)插板閥，空排氣體一段時(shí)間，這是為了將管路的中的物料全部噴出以免在換向時(shí)管路發(fā)生堵塞或供料不均勻。然后，進(jìn)行下一只網(wǎng)箱的投餌作用。當(dāng)所有網(wǎng)箱投餌完畢后（達(dá)到設(shè)定時(shí)間）后，整個(gè)系統(tǒng)斷電，完成所有工作。整個(gè)系統(tǒng)采用 PLC 編程來(lái)控制工作過(guò)程，可以根據(jù)不同魚種不同生長(zhǎng)周期導(dǎo)致的

45、不同投餌量需求來(lái)對(duì)控制程序進(jìn)行。這樣就可以使得系統(tǒng)的自動(dòng)化工作要求得以更好的實(shí)現(xiàn)?？刂葡到y(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)根據(jù)自動(dòng)投餌裝置的控制流程 ,可以結(jié)合 PLC 控制電路在 FXGP-WIN-C 的編程環(huán)境下使用繼電器梯形邏輯圖編程語(yǔ)言(又稱為梯形圖語(yǔ)言) 編制 PLC 控制程序?？刂葡到y(tǒng)的硬件部分是由 Fx2-128mr-001PLC、OMRON MY4NJ、CHNT CJXI-9 交流接觸器以及 MK2P-I 中間繼電器和 RS-485 轉(zhuǎn)換器和電感式接近開關(guān)和解碼器等電器元件一同組成的。根據(jù)期望所要實(shí)現(xiàn)的控制功能可以將控制整個(gè)系統(tǒng)的工作流程分割成為多個(gè)功能模塊。最終的編程可以通過(guò)先將各功能模塊程序編

46、制出來(lái),再將這些模塊程序嵌入到系統(tǒng)控制主程序中并結(jié)合其它輔助程序來(lái)完成。本系統(tǒng)主程序主要包括自動(dòng)和手動(dòng)兩種模式的選擇和切換以及各個(gè)功能子模塊程序之間的運(yùn)行順序和連鎖關(guān)系等。各功能模塊的程序主要包括主電機(jī)的手動(dòng)和自動(dòng)的起動(dòng)和停止、自動(dòng)和手動(dòng)供料、分配閥、電磁閥的自動(dòng)切換。輔助程序主要是在自動(dòng)模式下電機(jī)可以在規(guī)定時(shí)間的自動(dòng)起動(dòng)，投餌時(shí)的時(shí)間分配，單位時(shí)間內(nèi)的投餌次數(shù)，以及系統(tǒng)運(yùn)行狀況監(jiān)測(cè)和報(bào)警程序等。 交流電路和直流電路接線硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的主要能源是和深海網(wǎng)箱系統(tǒng)配備動(dòng)力柴油機(jī) 。 系統(tǒng)電路為交流電路。交流主電路中的電動(dòng)機(jī)主要有柴油機(jī)起動(dòng)電機(jī) M3 和主空氣壓縮機(jī) M1。輔助空氣壓縮機(jī) M2。由交流

47、接觸器 KM1 和 KM2 的主觸點(diǎn)一同構(gòu)成交流接線來(lái)控制柴油機(jī)的啟動(dòng)。主壓縮電動(dòng)機(jī)由交流接觸器 KM3 和 KM4 的 2 組主觸點(diǎn)構(gòu)成電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)接線來(lái)進(jìn)行控制的。閥門的總開關(guān)由交流接觸器 KM7 來(lái)連接。發(fā)送罐出料處的電動(dòng)插板閥由 KM9 和 KM10 來(lái)構(gòu)成正反轉(zhuǎn)接線以實(shí)現(xiàn)插板閥的關(guān)閉與開啟，它上面連接的先導(dǎo)式電磁閥由交流接觸器 KM8 來(lái)連接的。KM11 與 KM12的連接來(lái)進(jìn)行控制卸料器的關(guān)閉與開啟。各網(wǎng)箱處的氣動(dòng)換向閥用二位三通電磁閥來(lái)控制轉(zhuǎn)向，系統(tǒng)采用 PLC 來(lái)發(fā)送信號(hào)，通過(guò) RS-485 轉(zhuǎn)換器和解碼器來(lái)控制每個(gè)二位三通電磁閥的工作。解碼器通過(guò) KM13 來(lái)控制其通電與否

48、。系統(tǒng)主電路接線圖如下圖所示：控制部分其 I /O 端口接入的電氣元件及功能如下所示：表一 PLC 輸入接口功能表輸入口工位名稱輸入元件X000停止按鈕 SB1X001自動(dòng)運(yùn)行模式按鈕 SB2X002手動(dòng)運(yùn)行模式按鈕 SB3X003投餌機(jī)接入總電源（總開關(guān)）按鈕 SB4X004上料機(jī)接通按鈕 SB5X005上料機(jī)斷開按鈕 SB6X006主空氣壓縮機(jī)啟動(dòng)按鈕 SB7X007主空氣壓縮機(jī)停止按鈕 SB8X010輔助空壓機(jī)啟動(dòng)按鈕 SB9X011輔助空壓機(jī)停止按鈕 SB10X012電磁閥1接通按鈕 SB11X013電磁閥2接通按鈕 SB12X014電動(dòng)插板閥1接通按鈕 SB13X015電動(dòng)插板閥2接

49、通按鈕 SB14X016卸料器接通按鈕 SB15X017卸料器停止按鈕 SB16X019換向閥1定位電感式接近開關(guān) SQ1X020換向閥2定位電感式接近開關(guān) SQ2X021換向閥3定位電感式接近開關(guān) SQ3X022換向閥4定位電感式接近開關(guān) SQ4X023解碼器接通CNINT CJX1-9交流接觸器 KM10X024貯料倉(cāng)位低電感式接近開關(guān) SQ9X025貯料倉(cāng)位高電感式接近開關(guān) SQ10X026手動(dòng)分配器正轉(zhuǎn)按鈕 SB19X027手動(dòng)分配器反轉(zhuǎn)按鈕 SB20X028輸入點(diǎn)備用表二 PLC 輸出接口功能表輸出口工位名稱輸入元件Y000電源總開關(guān)CNINT CJX1-9交流接觸器 KM1Y001柴油機(jī)啟動(dòng)電機(jī)中間繼電器 OMRON M Y4NJ KM2Y002主空壓機(jī)（正轉(zhuǎn)）OMRON M Y4NJ 中間繼電器 KM3& CHINT CJX1-9交流接觸器Y003主空壓機(jī)（反轉(zhuǎn)）中間繼電器 OMRON M Y4NJ KM4Y004電機(jī)接通電源OMRON M Y4NJ 中間繼電器 K