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)課程設計課設題目：蓄水池變頻恒流量抽水自動控制系統(tǒng)設計學院：班級：安全工程1201組員：1設計目的與要求1.1設計目的對于多數(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，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。本設計利用從井下抽放到地面蓄水池的礦井水進行制漿，制成的泥漿將會用于井下滅火和充填。這樣做可以變廢為寶，減少對環(huán)境的污染，有效的解決礦井水排放處理問題，同時也解決了制泥漿所需水的問題，降低了制漿的成本。因此，這種設計會提高經(jīng)濟效益，同時大大減少對環(huán)境的污染。5flsg58。ZIrQGaW。1.2設計要求此設計的對象是某煤礦地面蓄水池，通過設計一個自動控制系統(tǒng)，將其中的水抽出到制定的制漿設備用于制漿，實現(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較少，礦領導設計制漿用水量為50方/小時，可以采用電動調節(jié)閥進行控制，制定一個自動控制系統(tǒng)來實現(xiàn)該功能。NKspjwl。tid1Q9M。設計采用水泵將蓄水池的水抽出到指定設備的系統(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）、形成一個自動恒流控制系統(tǒng)。2系統(tǒng)結構設計2.1控制方案根據(jù)設計目的和設計要求，本設計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備中。本次設計的設備包含以下設備：JVeQZI0。QX0M9hg。1.流量傳感器，是用來檢測管路中的流量值，得出有效的實際流量值，才能有效的進行調整。2.變頻執(zhí)行器：是控制水泵轉速的儀器，根據(jù)供水控制器提供的信號來控制水泵的運行頻率以達到對水泵的轉速控制。IMJuGuc。cRkJRBX。3．控制器：通過傳感器檢測出來的流量值，對比實際需要的流量值進行比較后來控制水泵的流量，并可以傳輸信號給變頻執(zhí)行器控制水泵的轉速。kpbBl6E。zthrvZl。4.水泵機組：用來將礦井蓄水池內的水抽出的設備，包括管道等。5.PID調節(jié)器：選用新型變頻調速抽水設備，該設備將PID調節(jié)器以及簡易可編程控制器的功能都綜合進變頻器內，形成了帶有各種應用的新型變頻器。由于PID運算在變頻器內部，這就省去了對可編程控制器存貯容量的要求和對PID算法的編程，而且PID參數(shù)的在線調試非常容易，這不僅降低了生產(chǎn)成本，而且大大提高了生產(chǎn)效率。由于變頻器內部自帶的PID調節(jié)器采用了優(yōu)化算法，所以使水壓的調節(jié)十分平滑，穩(wěn)定。同時，為了保證水壓反饋信號值的準確、不失值，可對該信號設置濾波時間常數(shù)，同時還可對反饋信號進行換算，使系統(tǒng)的調試非常簡單、方便。B0DcwlC。oWiwCii。6.其余設備：包括連接各設備的電路，管路等。2.2系統(tǒng)結構本系統(tǒng)屬于蓄水池變頻恒流量抽水自動控制系統(tǒng)，主要在原本的蓄水池中添加先進控制設備和輔助設備，二次利用礦井廢水，將礦井廢水抽入后進行注漿，實現(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備。由于本設計要求是恒流量型的，所以傳感器使用電磁流量計；執(zhí)行器選擇變頻器，帶有PID調節(jié)器，變頻器是供水系統(tǒng)的核心，通過改變電機的頻率實現(xiàn)電機的無極調速、無波動穩(wěn)壓的效果和各項功能。；控制器選擇一臺PLC控制器。TszeH4I。zmWsmPq。上述幾種設備工作時之間的相互關系的工作系統(tǒng)結構原理圖如圖2-1：PID調節(jié)器PID調節(jié)器傳感器執(zhí)行器控制器傳感器執(zhí)行器控制器水泵機組水泵機組礦井蓄水池礦井蓄水池原理：水泵機組從蓄水池中抽水，傳感器將水泵機組內的流量傳輸給PID調節(jié)器，PID調節(jié)器通過控制執(zhí)行器和控制器隊水泵機組內的流量根據(jù)實際需要量進行控制。qLtiPhY。VKa66Sh。3設備選型3.1傳感器傳感器選用電磁流量計，電磁流量計是根據(jù)法拉第電磁感應定律進行流量測量的流量計。電磁流量計的優(yōu)點是壓損極小，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3m，輸出信號和被測流量成線性，精確度較高，可測量電導率≥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：（1）電磁流量計可用來測量工業(yè)導電液體或漿液。（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：（1）電磁流量計的應用有一定局限性，它只能測量導電介質的液體流量，不能測量非導電介質的流量，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）電磁流量計是通過測量導電液體的速度確定工作狀態(tài)下的體積流量。按照計量要求，對于液態(tài)介質，應測量質量流量，測量介質流量應涉及到流體的密度，不同流體介質具有不同的密度，而且隨溫度變化。如果電磁流量計轉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）電磁流量計用來測量帶有污垢的粘性液體時，粘性物或沉淀物附著在測量管內壁或電極上，使變送器輸出電勢變化，帶來測量誤差，電極上污垢物達到一定厚度，可能導致儀表無法測量。LviFjh4。YmZurwz。選用北京中西遠大科技有限公司的智能型電磁流量計，流量適合設計要求的50方每小時。如實物圖如圖3-1：圖3-1具體技術參數(shù)如下JKY/LDDN50智能型電磁流量計(液體)DN50

庫號：M326872

●流動方向

正，反，凈流量，

量程比：150：1

重復性誤差：測量值的±0.1%

●精度等級：管道式：0.5級，1.0級

●被測介質溫度：

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：

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

庫號：M326872

電導率范圍：

被測流體電導率≥5μs/cm

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

mhA85k1。HpCIkq7?！褫敵鲭娏骷柏撦d電阻：

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

導通時集電極最大電流為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

●防護等級：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：

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

●防暴標志：mdllBT4

●環(huán)境溫度：-25℃~+60℃

●相對溫度：5%~95%

●消耗總功率：小于20W

6iTkEib。7mamYmv。3.2執(zhí)行器電動調節(jié)閥是由電動執(zhí)行機構和調節(jié)閥連接組合后經(jīng)過機械連接裝配、調試安裝構成電動調節(jié)閥。eDqQFBo。mtl9Ehi。電動調節(jié)閥是工業(yè)自動化過程控制中的重要執(zhí)行單元儀表。電動調節(jié)閥最適宜安裝為工作活塞上端在水平管線下部。電動調節(jié)閥一般包括驅動器，接受驅動器信號來控制閥門進行調節(jié)，也可根據(jù)控制需要，組成智能化網(wǎng)絡控制系統(tǒng)，優(yōu)化控制實現(xiàn)遠程監(jiān)控。電動調節(jié)閥的電氣部分安裝應根據(jù)有關電氣設備施工要求進行。隨著工業(yè)領域的自動化程度越來越高，電動調節(jié)閥被越來越多的應用在各種工業(yè)生產(chǎn)領域中。aJ8cgEF。sCiFNvG。通過接收工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的信號（如：4~20mA）來驅動閥門改變閥芯和閥座之間的截面積大小控制管道介質的流量、溫度、壓力等工藝參數(shù)。實現(xiàn)自動化調節(jié)功能。MN7et2S。XGYt9YC。新型電動調節(jié)閥執(zhí)行器內含飼服功能，接受統(tǒng)一的4-20mA或1-5V·DC的標準信號，將電流信號轉變成相對應的直線位移，自動地控制調節(jié)閥開度，達到對管道內流體的壓力、流量、溫度、液位等工藝參數(shù)的連續(xù)調節(jié)。產(chǎn)品結構合理、制造工藝獨特精湛、質量可靠、產(chǎn)品廣泛應用于石化、天然氣、冶金、電力、制藥、建筑、污水處理和環(huán)保等行業(yè)，并且遠銷中東、東南亞、歐美等多個國家及地區(qū)、深受用戶廣泛贊譽和信賴.d6pDAA9。ZxyklWK。設計選用上海嘉德閥門制造有限公司的電動調節(jié)閥，型號為：ZRHF電動三通調節(jié)閥。如實物圖如圖3-2：如圖3-2具體技術參數(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：標準型（-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)行機構：電動：3810L系列智能型執(zhí)行機構、PSL系列智能型執(zhí)行機構

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

商家開通擔保交西門子

RWD68/CN

通用控制器廣州朗特威自動化機械有限公司

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，開關電壓AC24…230V,DC5…30V繼電器輸出，開關電流AC0.02…3(4)A,DC0.1…4A防護等級IP20外形尺寸（寬x高x深）130x114x57mm3.4配套設備配套選型：電纜，水位測量器，自動開關，過濾網(wǎng)要選有防止燃燒的電纜，防止電路的短路導致災害，水位測量，當水池中缺少水時發(fā)出信號，及時向里供水，自動開關，當制漿站出現(xiàn)危險情況時，要及時進行停車作業(yè)，但真不會因為水無法控制導致災害umSXVGb。EwPXkkw。3.5水泵水泵選型：水泵的要求，技術細節(jié)ITT水泵SHS臥式端吸泵技術要求：（1）.SHS系列是由AISI316L不銹鋼材料沖壓制成的單級離心泵組成。（2）.SHS的主要技術參數(shù)，以及進水和出水口尺寸均符合EN733和UNI7467標準。（3）.法蘭尺寸符合UNI2236和DIN2532標準。(4).可選尺寸：DN32到DN80（5）.水泵旋轉方向為：面對水泵的進水端時反時針運轉。（6）.水泵結構為后部分開式設計。應用范圍：1流量：可達240m3/h，2級電機?？蛇_130m3/h，4級電機。2揚程：可達110米，2級電機?？蛇_23米。4級電機。3介質溫度：標準的：-20℃+110℃?？筛鶕?jù)需求特別制作。4最大工作壓力：12巴（PN12）電機：三相異步，鼠龍式轉子，閉式結構，外部通風。性能符合CEI2-3標準電壓：50HZ--可達3KW,220-240/380-415V--4KW以上，380-415/660V3.IP55保護4.絕緣等級：F級（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軸上，電機為標準的B5-B35電機。結構特點：泵體采用AISI316不銹鋼制造。PN16法符合UNI2223和DIN2533標準。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。fCZl9Dw。7lgqGiS。尺寸為65-200,65-250和80時，采用鑄造不銹鋼。機械密封符合DIN24960標準，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電路及管路設計4.1電路設計根據(jù)設計系統(tǒng)原理圖連接實物圖，如圖4-1圖4-14.2管路設計根據(jù)已經(jīng)選型的設備，本設計的管路結構圖如圖