安全監(jiān)測監(jiān)控課程設(shè)計(jì)

1、安全監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)第 - -頁安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)-. .2. .-.設(shè)計(jì)目的與要求-. .2. .-. .設(shè)計(jì)目的-. .2. .-. .設(shè)計(jì)要求-. .2. .-. .系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-. .3. .-. .控制方案-. .3. .-. .系統(tǒng)結(jié)構(gòu)-. .5. .-. .設(shè)備選型-. .5. .-. .傳感器 -. .5. .-. .執(zhí)行器 -. .8. .-. . TOC o 1-5 h z 控制器 -10-配套設(shè)備 -12- HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 水泵 -12 -實(shí)物連線圖 -13-電路及管路設(shè)計(jì) -14-電路設(shè)計(jì) -

2、14-管路設(shè)計(jì) -15-結(jié) 論 -16 -附錄（選擇方案及分工）- 17 -安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)目的與要求設(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。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)有很好的經(jīng)濟(jì)效益。設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)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

3、的水抽出刀制定的制漿設(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)，可以采用變頻器進(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。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：（ 1 ）能檢測抽出的水流量；2）形成一個(gè)自動(dòng)恒流控制系統(tǒng)；（ 3）能控制水流量為我們的指定值系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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)采用電動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制恒流量抽水方式，最根本的目的是將蓄水池中的水抽送至制漿設(shè)備中，在設(shè)計(jì)中利用電磁流量傳感器、和控制器（PID）電動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制流量將抽水過程進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)恒流量自動(dòng)控制抽水過程，電磁流量傳感器用

4、來監(jiān)測管路中的流量是否達(dá)到生產(chǎn)所需的值；電動(dòng)調(diào)節(jié)閥在本設(shè)計(jì)中根據(jù)PID 的調(diào)節(jié)作用調(diào)節(jié)流量的大小達(dá)到設(shè)定值，.PID 控制器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)抽水過程的靈活控制。（ 1 ）統(tǒng)一信號(hào)類型確定傳感器（HQLDD 電池供電式電磁流量計(jì)）的輸出方式為電流式模擬信號(hào)；確定控制器智能調(diào)節(jié)器輸入方式為電流式模擬信號(hào)，輸出方式電壓式模擬信號(hào)；確定電動(dòng)控制閥的輸入方式為電壓式模擬信號(hào)。確定各自的輸入輸出量傳感器、控制器的輸出或輸入電流都為：420MA ；控制器、變頻器的輸出或輸入電流都為：15V 。（3）各個(gè)器件的要求由于設(shè)計(jì)制漿用水量為50 方 /小時(shí)，并且為自動(dòng)恒流控制系統(tǒng)。. 我們必須知道其HQLDD 電池供電式

5、電磁流量計(jì)應(yīng)顯示的水流量為50 方 /小時(shí)或者為 0.83 方 /分鐘。.應(yīng)根據(jù)管道的直徑，計(jì)算出水流在管道中的流速：由公式 Q=A V其中 Q- 水流流量；A-管道橫截面積；V-流速。假設(shè)水管直徑為90mm.V=Q/A=50/（3.14 0.045 0.045 3600 ）=2.18 m/s. 傳感器應(yīng)輸出的電流模擬信號(hào)大小的為：【 （ 20-4 ） /（15-0.1） 】2.18=2.34MA4+2.34=6.34 MA控制器應(yīng)該輸出的電壓模擬型號(hào)的大小為：【 （ 5-1 ） /（ 20-4 ） 】 2.18=0.551+0.55=1.545V.控制器內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)模擬電流設(shè)定為6.34MA 如

6、果 HQLDD 電池供電式電磁流量計(jì)輸出控制器通過輸出電壓式模擬信號(hào)1.55V 來改變變頻器1 系統(tǒng)主要設(shè)備列表名稱型號(hào)數(shù)量電磁流量傳感器HQLDD 電池供電式電磁流量計(jì)1執(zhí)行器電動(dòng)調(diào)節(jié)閥1控制器智能調(diào)節(jié)器1水泵ISG 型立式管道離心泵，2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)屬于蓄水池恒流抽水自動(dòng)控制系統(tǒng)，考慮到經(jīng)濟(jì)方面和環(huán)境保護(hù)方面因素，我們先把從井下抽出的水源預(yù)存到蓄水池中，然后添加先進(jìn)控制設(shè)備和輔助設(shè)備，將井下水源進(jìn)行制漿，二次利用礦井廢水，實(shí)現(xiàn)廢水的再利用，用于井下滅火和灌漿。用水泵將蓄水池中的水通向制漿機(jī)中，在水泵和制漿機(jī)之間安裝電磁流量傳感器，主要用于實(shí)際流量與標(biāo)準(zhǔn)流量50 方 /小時(shí)大小的判別，傳感器

7、將流量信息傳輸給控制器，控制器根據(jù)實(shí)際情況將需要改變的信息傳輸給執(zhí)行器，執(zhí)行器根據(jù)控制器傳輸?shù)男畔⒄{(diào)節(jié)流量，從而達(dá)到增大、減小或者不改變水流大小的目的。圖 2 抽水自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)備選型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5 s/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。優(yōu)點(diǎn)：（ 1）電磁流量計(jì)

8、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2.5 到2.6 。（ 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。缺點(diǎn)：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。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)

9、下的體積流量是不合適的。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。選用上海速坤儀表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：圖 3-1具體技術(shù)參數(shù)如下如表3-1 ：表 3-1介質(zhì)電導(dǎo)率 5 S/cm介質(zhì)流速推薦流速：0.5 10m/s ，可測量流速：0.1 15m/s量程范圍滿量程20mA 對(duì)應(yīng)流量規(guī)格詳見下表，在口徑范圍內(nèi)可任意設(shè)置精度等級(jí) 0.5% ，1%環(huán)境溫度-10 50 介質(zhì)溫度60（橡膠內(nèi)襯）、 120 （四氟內(nèi)襯）、 180

10、 （四氟內(nèi)襯）DN10 50： PN 4MPaDN65 200 ： PN 1.6MPaDN250 1000 ： PN 1.0MPa工作壓力DN1200 2000 ： PN 0.6MPaDN2200 ： PN 0.25MPa以上各口徑如需要更高壓力，可以特殊訂貨電源AC 220V 50Hz( 90 245VAC 50Hz)DC 24V (20 36VDC)DC 3.6V （鋰電池供電）防護(hù)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)型IP65，防水型IP68電極材質(zhì)316L， Hc， Hb， Ti， Ta， Pt襯里材質(zhì)氯丁橡膠，聚四氟乙烯，聚氯乙稀法蘭標(biāo)準(zhǔn)GB9119-2000執(zhí)行器ZDLM 電子式電動(dòng)套筒調(diào)節(jié)閥由PS 系列或

11、3610 系列直行程電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和低流阻直通單座閥組成。（也可配其它品牌直行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)）。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)為電子式一體化結(jié)構(gòu)，內(nèi)有伺服放大器,輸入控制信號(hào)（4-20mADC 或 1-5VDC） 及電源即可控制閥門開度,達(dá)到對(duì)壓力、 流量、 液位、 溫度等工參數(shù)的調(diào)節(jié)。ZDLM 電子式套筒閥具有動(dòng)作靈敏、連線簡單、流量大、體積小、調(diào)節(jié)精度高等特點(diǎn)?？刂凭群托阅鼙菵KZ 型有明顯提高。套筒閥具有穩(wěn)定性好，不易產(chǎn)生震動(dòng)，噪音低，對(duì)溫度敏感等特點(diǎn)，單密封型適用于泄漏要求較嚴(yán)，壓差不大的干凈介質(zhì)場合。雙密封型適用于泄漏要求不嚴(yán)，壓差較大的干凈介質(zhì)場合。小孔節(jié)流型，可作低噪音閥使用。ZDLM 套筒閥廣泛應(yīng)用

12、于電力、冶金、化工、石油、環(huán)保、輕工、設(shè)備等行業(yè)。主要技術(shù)參數(shù)和性能指標(biāo)型號(hào)閥座通徑mm公稱 壓力 （Mp a行程(mm)信號(hào)工作溫度法蘭尺寸電源重量361LS804.040輸 入 信 號(hào) ： DC4-20mA-40符合DC2469kB-30DC1-5V 輸出信號(hào)：DC4230 JB78-59 、V ACg20mA（常 溫JB79-59220V型 ），等標(biāo)準(zhǔn)訂貨50Hz生產(chǎn)性能指標(biāo)項(xiàng)目指標(biāo)值基本誤差配 361L 2.0 ； 配 PSL 0.1回差2.5死區(qū)1.0始點(diǎn) 2.5電開終點(diǎn) 2.5始終點(diǎn)偏差始點(diǎn) 2.5電關(guān)終點(diǎn) 2.5可調(diào)范圍30 ： 1額定行程偏差2.5允許泄量L/H單密封符合JB/

13、T7387-94 IV 級(jí) 小于閥的額定容量10-4控制器控制器選用江蘇源儀儀器儀表有限公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的智能調(diào)節(jié)器功能1 )過程量、給定值、控制量三重顯示。2 ) PID 調(diào)節(jié)器正反作用選擇。（ 3 ）出現(xiàn)斷阻、斷偶、斷線故障時(shí)，控制量、過程量的模擬輸出可選擇0% 、 100%或上限限幅值、下限限幅值。4）跟蹤輸入信號(hào)的零點(diǎn)和滿度可進(jìn)行標(biāo)定。5 ）閥位反饋信號(hào)任意選擇（各種模擬輸入）。6 ）可實(shí)現(xiàn)外給定值輸入（EM2 功能）。7 ）可分別設(shè)定控制量上限、下限輸出控制范圍?？蓪?shí)現(xiàn)分程PID 控制，即保持第一控制量的基礎(chǔ)上另產(chǎn)生兩個(gè)分程控制量。8 ）測量值與設(shè)定值顯示可進(jìn)行加減運(yùn)算。9 ） PID

14、參數(shù)自整定或P 參數(shù)獨(dú)立自整定。10 ）控制量跟蹤反饋量（EM1 功能），可實(shí)現(xiàn)手/自動(dòng)向無擾動(dòng)切除。內(nèi)給定值位移（ SB 功能）。（ 11 ） 可實(shí)現(xiàn)比值控制。比值控制公式：給定值 SP=A 外給定 +B（ A為比值系數(shù)）。（ 12 ）二個(gè)或三個(gè)模擬量輸出：010mA 或 420mA 。（ 13 ） 50HZ 同步雙向可控硅過零插補(bǔ)控制算法以實(shí)現(xiàn)對(duì)每一個(gè)正弦波的優(yōu)化控制，避免了大功率負(fù)載對(duì)電網(wǎng)的高次諧波污染。型號(hào)顯示 方式輸入方式控制輸出及調(diào) 節(jié)方式附加 功能外形尺寸供電 電源通訊接 口三屏直流電流（ 010mA、連續(xù)PID方式有開豎式開關(guān)帶 RS485顯示420mA)PID05V輸出機(jī)手8

15、0 160電源通訊接直流電壓動(dòng)功8526口(05V,15V,020m能0VACV,075m)3.4 配套設(shè)備配套設(shè)備如表3-4 ：表 3-4元件符號(hào)型號(hào)廠家接觸器KMSC-E03-C成都國光電氣股份有限公司閘刀開關(guān)QSHD11-100/18成都國光電氣股份有限公司熔斷器FU1 ， FU2RT18 6A浙江正大熔斷器有限公司FU3RT18 8A浙江正大熔斷器有限公司熱繼電器FR1 FR2TK-E02T-C浙江福特電器有限公司FR3K-E02U-C浙江福特電器有限公司按鈕SBLAY3 11成都國光電氣股份有限公司3.5 水泵設(shè)計(jì)需要兩臺(tái)水泵，一臺(tái)工作，一臺(tái)防止工作水泵出問題作為備用水泵。水泵所抽水

16、的流量要滿足50 方每小時(shí)，選用上海陽光泵業(yè)有限公司生產(chǎn)的ISG 型立式管道離心泵，供輸送清水及物理化學(xué)性質(zhì)類似于清水的其他液體之用，適用于工業(yè)和城市給排水、高層建筑增壓送水、園林噴灌、消防增壓、遠(yuǎn)距離輸送、暖通制冷循環(huán)、浴室等冷暖水循環(huán)增壓及設(shè)備配套，使用溫度T80 。參數(shù)如下：型號(hào)流量揚(yáng)程(m)效率(%)轉(zhuǎn)速r/min電機(jī)功率kw汽蝕余量(npsh)r重量kg65-315 （ I）65m3/L18.1L/S121572900373.03503.6 實(shí)物連線圖實(shí)物連線圖4 電路及管路設(shè)計(jì)4.1 電路設(shè)計(jì)220V 電源，水泵采用380V 交流電源，PID 與電磁流量計(jì)采用直流 24V 電源，水

17、泵電機(jī)采用三相四線制三角形接法，根據(jù)選型結(jié)果設(shè)計(jì)電路圖如下L1L2L3N24VDC電動(dòng)調(diào)節(jié)閥恒流量抽水自動(dòng)控制系統(tǒng)電路圖M水泵實(shí)物連接示意圖4.2 管路設(shè)計(jì)安裝要求：電磁流量計(jì)安裝方向不受限制，長度與大部分其它流量儀表相比要求較低。90o彎頭、T 形管、同心異徑管、全開閘閥后通常認(rèn)為只要離電極中心線5 倍直徑（5D）長度的直管段，不同開度的閥則需10D；下游直管段為（2 3） D 或無要求；各標(biāo)準(zhǔn)或檢定規(guī)程所提出上下游直管段長度亦不一致，要求比通常要求高。這是由于為保證達(dá)到當(dāng)前0.5 級(jí)精度儀表的要求傳感器必須單獨(dú)接地（接地電阻100 以下）。分離型原則上接地應(yīng)在傳感器一側(cè)，轉(zhuǎn)換器接地應(yīng)在同一

18、接地點(diǎn)。如傳感器裝在有陰極腐蝕保護(hù)管道上，除了傳感器和接地環(huán)一起接地外，還要用較粗銅導(dǎo)線（16mm）繞過2傳感器跨接管道兩連接法蘭上，使陰極保護(hù)電流與傳感器之間隔離。盡可能避免測量管內(nèi)變成負(fù)壓；選擇震動(dòng)小的場所，特別對(duì)一體型儀表；避免附近有大電機(jī)、大變壓器等引起電磁場干擾；易于實(shí)現(xiàn)傳感器單獨(dú)接地的場所；盡可能避開周圍環(huán)境有高濃度腐蝕性氣體；環(huán)境溫度在 25/ 10 50/600 范圍內(nèi)；環(huán)境相對(duì)濕度在10% 90%范圍內(nèi)；盡可能避免受陽光直照；避免雨水浸淋，不會(huì)被水浸沒蓄水池結(jié)論通過此次課程設(shè)計(jì)，使我更加扎實(shí)的掌握了有關(guān)安全檢測監(jiān)控系統(tǒng)方面的知識(shí)，在設(shè)計(jì)過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識(shí)欠缺和經(jīng)驗(yàn)不足。幾天的課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，在這次實(shí)踐的過程中學(xué)到了一些除技能以外的其他東西,領(lǐng)略到了別人在處理專業(yè)技能問題時(shí)顯示出的優(yōu)秀品質(zhì)，更深切的體會(huì)到人與人之間