安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)

安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)課設(shè)題目：蓄水池變頻恒流量抽水自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)院：班級(jí)：安全工程1201組員：1設(shè)計(jì)目的與要求1.1設(shè)計(jì)目的對(duì)于多數(shù)礦井來說，較大的礦井水被排放到地面后比較難以處理，自然排放容易造成環(huán)境污染和資源浪費(fèi)，而如果二次處理，成本極高。所以考慮采用二次利用的方式能有效的解決礦井水排放問題。xfcYMAQ。YgOK4nL。本設(shè)計(jì)利用從井下抽放到地面蓄水池的礦井水進(jìn)行制漿，制成的泥漿將會(huì)用于井下滅火和充填。這樣做可以變廢為寶，減少對(duì)環(huán)境的污染，有效的解決礦井水排放處理問題，同時(shí)也解決了制泥漿所需水的問題，降低了制漿的成本。因此，這種設(shè)計(jì)會(huì)提高經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)大大減少對(duì)環(huán)境的污染。5flsg58。ZIrQGaW。1.2設(shè)計(jì)要求此設(shè)計(jì)的對(duì)象是某煤礦地面蓄水池，通過設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，將其中的水抽出到制定的制漿設(shè)備用于制漿，實(shí)現(xiàn)井下廢水的再利用。該礦井下抽取到地面蓄水池的水雜質(zhì)較少，礦領(lǐng)導(dǎo)設(shè)計(jì)制漿用水量為50方/小時(shí)，可以采用電動(dòng)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行控制，制定一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)該功能。NKspjwl。tid1Q9M。設(shè)計(jì)采用水泵將蓄水池的水抽出到指定設(shè)備的系統(tǒng)，具體要求如下:（一）、能檢測抽出的水流量；（二）、能控制水流量為我們的指定值；（三）、形成一個(gè)自動(dòng)恒流控制系統(tǒng)。2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1控制方案根據(jù)設(shè)計(jì)目的和設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)采用變頻恒流量抽水方式，最根本的目的是將蓄水池中的水抽送至制漿設(shè)備中。本次設(shè)計(jì)的設(shè)備包含以下設(shè)備：JVeQZI0。QX0M9hg。1.流量傳感器，是用來檢測管路中的流量值，得出有效的實(shí)際流量值，才能有效的進(jìn)行調(diào)整。2.變頻執(zhí)行器：是控制水泵轉(zhuǎn)速的儀器，根據(jù)供水控制器提供的信號(hào)來控制水泵的運(yùn)行頻率以達(dá)到對(duì)水泵的轉(zhuǎn)速控制。IMJuGuc。cRkJRBX。3．控制器：通過傳感器檢測出來的流量值，對(duì)比實(shí)際需要的流量值進(jìn)行比較后來控制水泵的流量，并可以傳輸信號(hào)給變頻執(zhí)行器控制水泵的轉(zhuǎn)速。kpbBl6E。zthrvZl。4.水泵機(jī)組：用來將礦井蓄水池內(nèi)的水抽出的設(shè)備，包括管道等。5.PID調(diào)節(jié)器：選用新型變頻調(diào)速抽水設(shè)備，該設(shè)備將PID調(diào)節(jié)器以及簡易可編程控制器的功能都綜合進(jìn)變頻器內(nèi)，形成了帶有各種應(yīng)用的新型變頻器。由于PID運(yùn)算在變頻器內(nèi)部，這就省去了對(duì)可編程控制器存貯容量的要求和對(duì)PID算法的編程，而且PID參數(shù)的在線調(diào)試非常容易，這不僅降低了生產(chǎn)成本，而且大大提高了生產(chǎn)效率。由于變頻器內(nèi)部自帶的PID調(diào)節(jié)器采用了優(yōu)化算法，所以使水壓的調(diào)節(jié)十分平滑，穩(wěn)定。同時(shí)，為了保證水壓反饋信號(hào)值的準(zhǔn)確、不失值，可對(duì)該信號(hào)設(shè)置濾波時(shí)間常數(shù)，同時(shí)還可對(duì)反饋信號(hào)進(jìn)行換算，使系統(tǒng)的調(diào)試非常簡單、方便。B0DcwlC。oWiwCii。6.其余設(shè)備：包括連接各設(shè)備的電路，管路等。2.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)屬于蓄水池變頻恒流量抽水自動(dòng)控制系統(tǒng)，主要在原本的蓄水池中添加先進(jìn)控制設(shè)備和輔助設(shè)備，二次利用礦井廢水，將礦井廢水抽入后進(jìn)行注漿，實(shí)現(xiàn)廢水的再利用。UA6Nov5。KRyss5L。該系統(tǒng)具體有這幾部分：抽水泵，傳感器，執(zhí)行器，控制器，還有其他若干配套設(shè)備。由于本設(shè)計(jì)要求是恒流量型的，所以傳感器使用電磁流量計(jì)；執(zhí)行器選擇變頻器，帶有PID調(diào)節(jié)器，變頻器是供水系統(tǒng)的核心，通過改變電機(jī)的頻率實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無極調(diào)速、無波動(dòng)穩(wěn)壓的效果和各項(xiàng)功能。；控制器選擇一臺(tái)PLC控制器。TszeH4I。zmWsmPq。上述幾種設(shè)備工作時(shí)之間的相互關(guān)系的工作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖如圖2-1：PID調(diào)節(jié)器PID調(diào)節(jié)器傳感器執(zhí)行器控制器傳感器執(zhí)行器控制器水泵機(jī)組水泵機(jī)組礦井蓄水池礦井蓄水池原理：水泵機(jī)組從蓄水池中抽水，傳感器將水泵機(jī)組內(nèi)的流量傳輸給PID調(diào)節(jié)器，PID調(diào)節(jié)器通過控制執(zhí)行器和控制器隊(duì)水泵機(jī)組內(nèi)的流量根據(jù)實(shí)際需要量進(jìn)行控制。qLtiPhY。VKa66Sh。3設(shè)備選型3.1傳感器傳感器選用電磁流量計(jì)，電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律進(jìn)行流量測量的流量計(jì)。電磁流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是壓損極小，可測流量范圍大。最大流量與最小流量的比值一般為20：1以上，適用的工業(yè)管徑范圍寬，最大可達(dá)3m，輸出信號(hào)和被測流量成線性，精確度較高，可測量電導(dǎo)率≥5μs/cm的酸、堿、鹽溶液、水、污水、腐蝕性液體以及泥漿、礦漿、紙漿等的流體流量。但它不能測量氣體、蒸汽以及純凈水的流量。AkhUj8J。zf1QKo9。優(yōu)點(diǎn)：（1）電磁流量計(jì)可用來測量工業(yè)導(dǎo)電液體或漿液。（2）無壓力損失。（3）測量范圍大，電磁流量變送器的口徑從2.5ｍｍ到2.6ｍ。（4）電磁流量計(jì)測量被測流體工作狀態(tài)下的體積流量，測量原理中不涉及流體的溫度、壓力、密度和粘度的影響。ZHCveqR。HXT6FUo。缺點(diǎn)：（1）電磁流量計(jì)的應(yīng)用有一定局限性，它只能測量導(dǎo)電介質(zhì)的液體流量，不能測量非導(dǎo)電介質(zhì)的流量，例如氣體和水處理較好的供熱用水。另外在高溫條件下其襯里需考慮。n0sNJ1C。8DDpt4r。（2）電磁流量計(jì)是通過測量導(dǎo)電液體的速度確定工作狀態(tài)下的體積流量。按照計(jì)量要求，對(duì)于液態(tài)介質(zhì)，應(yīng)測量質(zhì)量流量，測量介質(zhì)流量應(yīng)涉及到流體的密度，不同流體介質(zhì)具有不同的密度，而且隨溫度變化。如果電磁流量計(jì)轉(zhuǎn)換器不考慮流體密度，僅給出常溫狀態(tài)下的體積流量是不合適的。YElR4im。r79ZPVD。（3）電磁流量計(jì)用來測量帶有污垢的粘性液體時(shí)，粘性物或沉淀物附著在測量管內(nèi)壁或電極上，使變送器輸出電勢變化，帶來測量誤差，電極上污垢物達(dá)到一定厚度，可能導(dǎo)致儀表無法測量。LviFjh4。YmZurwz。選用北京中西遠(yuǎn)大科技有限公司的智能型電磁流量計(jì)，流量適合設(shè)計(jì)要求的50方每小時(shí)。如實(shí)物圖如圖3-1：圖3-1具體技術(shù)參數(shù)如下JKY/LDDN50智能型電磁流量計(jì)(液體)DN50

庫號(hào)：M326872

●流動(dòng)方向

正，反，凈流量，

量程比：150：1

重復(fù)性誤差：測量值的±0.1%

●精度等級(jí)：管道式：0.5級(jí)，1.0級(jí)

●被測介質(zhì)溫度：

普通橡膠襯里：-20~+60℃

高溫橡膠襯里：-20~+90℃

聚四氟乙烯襯里：-30~+100℃

高溫型乙烯襯里：-30~+180℃

●額定工作壓力：

管道式：DN10—DN65：≤2.5Mpa,DN80—DN150：≤1.6Mpa,

DN200—DN1200：≤1.0Mpa

●流量測量范圍：

流量測量范圍對(duì)流速度范圍是0.3—15m/sgGao9Jk。lNxjK3C。JKY/LDDN50智能型電磁流量計(jì)(液體)DN50

庫號(hào)：M326872

電導(dǎo)率范圍：

被測流體電導(dǎo)率≥5μs/cm

大多數(shù)以水為成份的介質(zhì)，其導(dǎo)電率在200-800μs/cm范圍內(nèi)，均可選用電磁流量；

mhA85k1。HpCIkq7?！褫敵鲭娏骷柏?fù)載電阻：

4~20mA全隔離負(fù)載電阻＜750歐姆脈沖頻率0-1KHZ光電隔離OCT外接電源≤35V

導(dǎo)通時(shí)集電極最大電流為25mA

●電極材料：

含鉬不銹剛、鈦（Ti）、鉭（Ta）、哈氏合金（H）、鉑（Pt）或其他特殊電極材料

●防護(hù)等級(jí)：潛水型：IP68，其他型IP65

●供電電源：

85~265V，45~63HZ

●直管段長度：

管道式：上游≥5DN，下游≥2DN

●連接方式：

流量計(jì)與配管之間均采用法蘭連接，法蘭連接尺寸應(yīng)符合GB9119-88的規(guī)定。

●防暴標(biāo)志：mdllBT4

●環(huán)境溫度：-25℃~+60℃

●相對(duì)溫度：5%~95%

●消耗總功率：小于20W

6iTkEib。7mamYmv。3.2執(zhí)行器電動(dòng)調(diào)節(jié)閥是由電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)閥連接組合后經(jīng)過機(jī)械連接裝配、調(diào)試安裝構(gòu)成電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。eDqQFBo。mtl9Ehi。電動(dòng)調(diào)節(jié)閥是工業(yè)自動(dòng)化過程控制中的重要執(zhí)行單元儀表。電動(dòng)調(diào)節(jié)閥最適宜安裝為工作活塞上端在水平管線下部。電動(dòng)調(diào)節(jié)閥一般包括驅(qū)動(dòng)器，接受驅(qū)動(dòng)器信號(hào)來控制閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)，也可根據(jù)控制需要，組成智能化網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，優(yōu)化控制實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的電氣部分安裝應(yīng)根據(jù)有關(guān)電氣設(shè)備施工要求進(jìn)行。隨著工業(yè)領(lǐng)域的自動(dòng)化程度越來越高，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥被越來越多的應(yīng)用在各種工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中。aJ8cgEF。sCiFNvG。通過接收工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的信號(hào)（如：4~20mA）來驅(qū)動(dòng)閥門改變閥芯和閥座之間的截面積大小控制管道介質(zhì)的流量、溫度、壓力等工藝參數(shù)。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化調(diào)節(jié)功能。MN7et2S。XGYt9YC。新型電動(dòng)調(diào)節(jié)閥執(zhí)行器內(nèi)含飼服功能，接受統(tǒng)一的4-20mA或1-5V·DC的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，將電流信號(hào)轉(zhuǎn)變成相對(duì)應(yīng)的直線位移，自動(dòng)地控制調(diào)節(jié)閥開度，達(dá)到對(duì)管道內(nèi)流體的壓力、流量、溫度、液位等工藝參數(shù)的連續(xù)調(diào)節(jié)。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)合理、制造工藝獨(dú)特精湛、質(zhì)量可靠、產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于石化、天然氣、冶金、電力、制藥、建筑、污水處理和環(huán)保等行業(yè)，并且遠(yuǎn)銷中東、東南亞、歐美等多個(gè)國家及地區(qū)、深受用戶廣泛贊譽(yù)和信賴.d6pDAA9。ZxyklWK。設(shè)計(jì)選用上海嘉德閥門制造有限公司的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，型號(hào)為：ZRHF電動(dòng)三通調(diào)節(jié)閥。如實(shí)物圖如圖3-2：如圖3-2具體技術(shù)參數(shù)如下閥體型式：三通鑄造球型閥體

閥芯型式：三通型雙座閥芯

公稱通徑：DN20~300NPS3/4〞~12〞

公稱壓力：PN16~100CLASS150LB~600LB

連接方式：法蘭：FF、RF、MF、RTJ

焊接：SW、BW

法蘭距：符合IEC60534

閥蓋形式：標(biāo)準(zhǔn)型（-5℃~230℃）、

散熱片型（-45℃~大于230℃場合）、

低溫加長型（-196℃~-45℃）、波紋管密封型

填料：V型聚四氟乙烯填料、柔性石墨填料等

密封墊：金屬夾石墨密封墊

執(zhí)行機(jī)構(gòu)：電動(dòng)：3810L系列智能型執(zhí)行機(jī)構(gòu)、PSL系列智能型執(zhí)行機(jī)構(gòu)

表面涂漆：綠色丙稀酸聚胺酯磁漆6uD0x1o。PyyLXHK。3.3控制器通用控制器西門子通用控制器RWD68/CN

商家開通擔(dān)保交西門子

RWD68/CN

通用控制器廣州朗特威自動(dòng)化機(jī)械有限公司

屬性值工作電壓AC24V頻率50/60Hz耗電量3VA定位信號(hào)2-position,DC0…10V控制回路數(shù)1模擬輸出數(shù)1模擬輸出DC0...10V,±1mA模擬輸出信號(hào)DC0...10V模擬輸出電流Max.1A數(shù)字輸入數(shù)1數(shù)字輸入Potential-freeinputsignal數(shù)字輸入，應(yīng)用程序Nightsetback數(shù)字輸入，聯(lián)系查詢DC15mA,DC15V通用輸入數(shù)2通用輸入信號(hào)LG-Ni1000,DC0...10V,Pt1000繼電器輸出數(shù)1繼電器輸出Changeovercontact,potential-free繼電器輸出，開關(guān)電壓AC24…230V,DC5…30V繼電器輸出，開關(guān)電流AC0.02…3(4)A,DC0.1…4A防護(hù)等級(jí)IP20外形尺寸（寬x高x深）130x114x57mm3.4配套設(shè)備配套選型：電纜，水位測量器，自動(dòng)開關(guān)，過濾網(wǎng)要選有防止燃燒的電纜，防止電路的短路導(dǎo)致災(zāi)害，水位測量，當(dāng)水池中缺少水時(shí)發(fā)出信號(hào)，及時(shí)向里供水，自動(dòng)開關(guān)，當(dāng)制漿站出現(xiàn)危險(xiǎn)情況時(shí)，要及時(shí)進(jìn)行停車作業(yè)，但真不會(huì)因?yàn)樗疅o法控制導(dǎo)致災(zāi)害umSXVGb。EwPXkkw。3.5水泵水泵選型：水泵的要求，技術(shù)細(xì)節(jié)ITT水泵SHS臥式端吸泵技術(shù)要求：（1）.SHS系列是由AISI316L不銹鋼材料沖壓制成的單級(jí)離心泵組成。（2）.SHS的主要技術(shù)參數(shù)，以及進(jìn)水和出水口尺寸均符合EN733和UNI7467標(biāo)準(zhǔn)。（3）.法蘭尺寸符合UNI2236和DIN2532標(biāo)準(zhǔn)。(4).可選尺寸：DN32到DN80（5）.水泵旋轉(zhuǎn)方向?yàn)椋好鎸?duì)水泵的進(jìn)水端時(shí)反時(shí)針運(yùn)轉(zhuǎn)。（6）.水泵結(jié)構(gòu)為后部分開式設(shè)計(jì)。應(yīng)用范圍：1流量：可達(dá)240m3/h，2級(jí)電機(jī)?？蛇_(dá)130m3/h，4級(jí)電機(jī)。2揚(yáng)程：可達(dá)110米，2級(jí)電機(jī)?？蛇_(dá)23米。4級(jí)電機(jī)。3介質(zhì)溫度：標(biāo)準(zhǔn)的：-20℃+110℃?？筛鶕?jù)需求特別制作。4最大工作壓力：12巴（PN12）電機(jī)：三相異步，鼠龍式轉(zhuǎn)子，閉式結(jié)構(gòu)，外部通風(fēng)。性能符合CEI2-3標(biāo)準(zhǔn)電壓：50HZ--可達(dá)3KW,220-240/380-415V--4KW以上，380-415/660V3.IP55保護(hù)4.絕緣等級(jí)：F級(jí)（155℃）5.最大環(huán)境溫度：40℃SHS：有安裝架和連接裝置，剛性聯(lián)軸器由鍵連接裝在延伸的電機(jī)軸上，電機(jī)為標(biāo)準(zhǔn)的B5-B35電機(jī)。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：泵體采用AISI316不銹鋼制造。PN16法符合UNI2223和DIN2533標(biāo)準(zhǔn)。閉式葉輪由AISI316不銹鋼制成，尺寸為32,40,50,65-160/75，65-160/110A,采用激光焊接技術(shù)。fCZl9Dw。7lgqGiS。尺寸為65-200,65-250和80時(shí)，采用鑄造不銹鋼。機(jī)械密封符合DIN24960標(biāo)準(zhǔn)，充排水堵頭由316L不銹鋼制成?？商峁┑母郊篈ISI316不銹鋼或鍍鋅鐵制成的螺紋配對(duì)法蘭。法蘭帶有與壓力傳感器連接的螺孔。錐型法蘭聯(lián)軸器。4電路及管路設(shè)計(jì)4.1電路設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)原理圖連接實(shí)物圖，如圖4-1圖4-14.2管路設(shè)計(jì)根據(jù)已經(jīng)選型的設(shè)備，本設(shè)計(jì)的管路結(jié)構(gòu)圖如圖