011813302951-李濤-水輪機(jī)制作系統(tǒng)的設(shè)計

1、重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 工業(yè)機(jī)械手及其控制系統(tǒng)設(shè)計請按這個模板修改封面。把陳格的改成自己的。考生姓名： 陳 格 準(zhǔn)考證號： 011813302931 專業(yè)層次： 本 科 院（系）：機(jī)械與動力工程學(xué)院 指導(dǎo)教師： 許艷英 職 稱： 副教授 重慶科技學(xué)院二O一五 年 月 日重 慶 科 技 學(xué) 院 高 等 教 育 自 學(xué) 考 試 本 科 畢 業(yè) 論 文重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 工業(yè)機(jī)械手及其控制系統(tǒng)設(shè)計考生姓名： 陳 格 準(zhǔn)考證號： 011813302931 專業(yè)層次： 本 科 指導(dǎo)教師： 許艷英 院（系）： 機(jī)械與動力工程學(xué)院重慶科技學(xué)院二O一五年 月 日高等教育

2、自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 水輪機(jī)制作系統(tǒng)的設(shè)計考生姓名： 李濤 準(zhǔn)考證號： 011813302951 專業(yè)層次： 專銜本 院 （系）： 機(jī)電工程學(xué)院 改成上面的，這頁去掉指導(dǎo)教師： 許艷英 職 稱： 副教授 重慶科技學(xué)院二O一五年 月 日 摘頁眉上要體現(xiàn)章標(biāo)題。 要 為了縮短停機(jī)時水輪發(fā)電機(jī)組的惰行時間，防止推力軸瓦燒損，在停機(jī)過程中必須在低轉(zhuǎn)速區(qū)對機(jī)組進(jìn)行連續(xù)制功。簡要介紹了機(jī)組制動的工作原理，分析了機(jī)械制動和電氣制動的特點，對石門 2F 水輪發(fā)電機(jī)組電氣制功進(jìn)行了全面的分析，指出采用電氣制功的必首行縮進(jìn)要性，對改善推力瓦運行條件、縮短機(jī)組低速運行時間、保證機(jī)組安全可靠剎車停機(jī)具有十分重要的意義

3、。水輪機(jī)是把水流的能量轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的動力機(jī)械，它屬于流體機(jī)械中的透平機(jī)械。早在公元前 100 年前后，中國就出現(xiàn)了水輪機(jī)的雛形水輪，用于提灌和驅(qū)動糧食加工器械?，F(xiàn)代水輪機(jī)則大多數(shù)安裝在水電站內(nèi)，用來驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電。在水電站中，上游水庫中的水經(jīng)引水管引向水輪機(jī)，推動水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)，帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。作完功的水則通過尾水管道排向下游。水頭越高、流量越大，水輪機(jī)的輸出功率也就越大。本設(shè)計主要應(yīng)用的是歐姆龍系列 PLC 進(jìn)行控制，首先通過 PLC 控制電磁閥的動作，電磁閥的動作使氣缸的上、下腔充氣或排氣，氣缸的充氣或排氣從而使水輪機(jī)實現(xiàn)制動、停止和反風(fēng)等功能。關(guān)鍵詞：水輪機(jī)，PLC，制動，氣壓傳動

4、ABSTRACTin order to shorten when stop hydro-generating laziness line time, prevent thrust bearings caustic, downtime process must in low speed area on the unit of continuous system work. Briefly introduces the working principle of unit braking, analyzes mechanical 段的第一個字母大寫braking and electrical bra

5、king characteristics of shimen 2F hydro-generating electrical system reactive carries on the comprehensive analysis. Pointed out that using the electrical system, the necessity of reactive power to improve thrust watts, shorten the unit operation condition low-speed run time, ensure its safe reliabl

6、e brake downtime has the extremely vital significance. Turbine is the flow of energy conversion for rotating mechanical power machinery, it belongs to the turbine machinery fluid machinery. In early 100 BC, China appeared before and after the rudiment of hydraulic turbine -, used in DiGuan and drive

7、 grain processing equipment. While most modern turbine hydropower plant, used to install in driving generators electricity. In hydropower station, the waterreservoir upstream by water pipe to water turbine, promote turbine runner rotation, generator power generation. The water is finished by reactiv

8、e tail water pipe row to downstream. Head taller, flow, the greater the turbine output power is bigger also This design main application is omron PLC control series, first by PLC control electromagnetic valve movements, solenoid valve movements make cylinder, inferior vena inflatable or exhaust, air

9、 cylinder inflated or exhaust turbine thereby realize braking, stop and against the wind, and other functions.Keywords： turbine PLC braking pneumatic transmission 目 錄目錄要自動生成 中文摘要1英文摘要21水輪機(jī)電氣控制設(shè)備31.1 水輪機(jī)的選型41.2控制原理說明51.3系統(tǒng)硬件組裝61.4設(shè)計過程71.5系統(tǒng)設(shè)計控制流程圖82流體部分92.1形成過程及工作原理102.2按要求設(shè)計112.3液壓傳動原理及設(shè)計123PLC編程部分設(shè)

10、計13 3.1PLC組成系統(tǒng)為FX2N型PLC編程系統(tǒng)14致謝15參考文獻(xiàn)16論文原創(chuàng)性聲明 重 慶 科 技 學(xué) 院 高 等 教 育 自 學(xué) 考 試 本 科 畢 業(yè) 論 文1 水輪機(jī)電氣控制設(shè)備系統(tǒng)1.1水輪機(jī)的選型水輪機(jī)按工作原理可分為沖擊式水輪機(jī)和反擊式水輪機(jī)兩大類。沖擊式水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪受到水流的沖擊而旋轉(zhuǎn)，工作過程中水流的壓力不變，主要是動能的轉(zhuǎn)換；反擊式水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪在水中受到水流的反作用力而旋轉(zhuǎn)，工作過程中水流的壓力能和動能均有改變，但主要是壓力能的轉(zhuǎn)換。通過查找資料；反擊式水輪機(jī)中，水流充滿整個轉(zhuǎn)輪流道，全部葉片同時受到水流的作用，所以在同樣的水頭下，轉(zhuǎn)輪直徑小于沖擊式水輪機(jī)。它們的最

11、高效率也高于沖擊式水輪機(jī)，但當(dāng)負(fù)荷變化時，水輪機(jī)的效率受到不同程度的影響，我選擇較先進(jìn)地反沖擊式水輪機(jī)HLX180轉(zhuǎn)輪，其模型額定點效率M=094。較通常轉(zhuǎn)輪高出2個百分點，最高效率圈相對扁平，額定和加權(quán)平均水頭下Q1跨度達(dá)120L/m3，n1r非常接近最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速，運行區(qū)域包括了整個最優(yōu)效率區(qū)，依據(jù)效率加權(quán)因子，求得的模型加權(quán)平均效率達(dá)884%，額定水頭下具有83%的超發(fā)能力，因此該轉(zhuǎn)輪能量指標(biāo)較高，水能利用率高。行間距是固定值22。全文自己修改檢查圖2 HLX180型水輪機(jī)按章編號，第一章第一個圖是： 圖1-1 *。全文圖重新編號1.2控制原理說明1.本系統(tǒng)采用分層分布式布局，配置如圖3所

12、示。主要由2個機(jī)組監(jiān)控屏、發(fā)電機(jī)保護(hù)屏、公用監(jiān)控屏、主編線路保護(hù)屏和電量屏構(gòu)成。通訊采用高速以太網(wǎng)與上級調(diào)度、操作員工作站進(jìn)行通訊。其中公用監(jiān)控屏由可編程控制器 (由三菱FX2N-80MR和2個FX0N-16EX擴(kuò)展模塊組成)、自動準(zhǔn)同期裝置、觸摸屏、電力測控儀和逆變電源組正文首行縮進(jìn)成，在公用監(jiān)控屏中實現(xiàn)對發(fā)電機(jī)的有功調(diào)節(jié)。圖3 系統(tǒng)配置圖2.在電力系統(tǒng)中，頻率與電壓是電能的2個主要質(zhì)量指標(biāo)，電力系統(tǒng)中的頻率變化的主要原因是由于有功功率不平衡引起的。系統(tǒng)的負(fù)荷經(jīng)常發(fā)生變化，要保持系統(tǒng)的頻率為額定值，就必須使發(fā)送的功率不斷跟隨著負(fù)荷的變動，時刻保持整個系統(tǒng)有功功率的平衡。否則，系統(tǒng)的頻率就會大

13、起大落，保證不了電能的質(zhì)量，甚至?xí)斐墒鹿逝c損失。當(dāng)負(fù)荷吸取的有功功率下降時，頻率增高;當(dāng)負(fù)荷吸取的有功功率增高時，頻率降低，即負(fù)荷調(diào)節(jié)效。由于負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)的存在，當(dāng)電力系統(tǒng)中因功率平衡破壞而引起頻率變化時，負(fù)荷功率隨之的變化引起補償作用。如系統(tǒng)中因有功功率缺額而引起頻率下降時，能補償一些有功功率缺額，有可能使系統(tǒng)穩(wěn)定在一個較低的頻率上運行。如果沒有負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)相應(yīng)的負(fù)荷功率也隨之減小，當(dāng)出現(xiàn)有功功率缺額系統(tǒng)頻率下降時，功率缺額無法得到補償，就不會達(dá)到新的有功功率平衡，頻率會一直下降，直到系統(tǒng)瓦解為止。頻率和有功功率自動調(diào)節(jié)的方法主要有: (1) 利用機(jī)組調(diào)速器的調(diào)節(jié)特性進(jìn)行調(diào)頻; (2) 根

14、據(jù)頻率瞬時偏差，按比例分配負(fù)荷，構(gòu)成虛有差調(diào)節(jié)頻率和負(fù)荷的方法; (3) 按頻率積分偏差調(diào)節(jié)頻率，滿足“等微增率”原則分配負(fù)荷;字串6 (4) 按給定負(fù)荷曲線調(diào)節(jié)有功功率(本文所介紹的是按給定負(fù)荷曲線調(diào)節(jié)有功功率)。3. 水輪機(jī)的制動調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)該使總功率等于負(fù)荷曲線給定的功率。而機(jī)組之間則按“等微增率”原則經(jīng)濟(jì)分配負(fù)荷。如果系統(tǒng)頻率偏差不超過調(diào)頻電站所能補償?shù)姆秶瑒t調(diào)功電站的調(diào)節(jié)系統(tǒng)對頻率偏差不應(yīng)作出任何響應(yīng)。如果系統(tǒng)運行工況發(fā)生了變化，出現(xiàn)了較大的頻率偏差則調(diào)頻電站無力完全補償偏差值，那么調(diào)功電站的自動調(diào)節(jié)裝置應(yīng)該作用于各臺機(jī)組的調(diào)速器，使之改變各臺機(jī)組的有功出力來幫助恢復(fù)系統(tǒng)頻

15、率。圖4    功率與頻率關(guān)系曲線圖4示出功率與頻率的關(guān)系曲線。在死區(qū)±fmax范圍內(nèi)，頻率偏差信號f不起作用，此時電站的實際功率 與給定的總功率PG之間的偏差P產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用。     4. PG為電站負(fù)荷曲線給定裝置取得的，使由各臺機(jī)組有功功率測量元件測到的有功信號相加后得到的。當(dāng)時，兩臺機(jī)組的調(diào)節(jié)作用只受有功偏差P的影響，而與頻率偏差f無關(guān)，此時調(diào)節(jié)特性方程為:     字串3 字串3  1.3系統(tǒng)硬件組裝1根據(jù)系統(tǒng)的控制

16、要求配置硬件如下: 圖 5    系統(tǒng)硬件簡圖控制器:三菱FX2N-80MR和兩個FX0N-16EX擴(kuò)展模塊組成。人機(jī)界面:觸摸屏。其它設(shè)備:2個DC24V繼電器、功率表以及其它的輔助器件。字串9本系統(tǒng)確保整個系統(tǒng)頻率的穩(wěn)定和電網(wǎng)的穩(wěn)定供電。1.4設(shè)計過程水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器是一個典型的數(shù)字式液壓位置伺服系統(tǒng)，數(shù)字式液壓位置伺服系統(tǒng)按電液轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)接口控制方式主要分為兩大類：間接數(shù)字控制和直接數(shù)字控制。隨著計算機(jī)技術(shù)在流體控制系統(tǒng)中的大量應(yīng)用，數(shù)字化成了一種必然的趨勢。在流體動力系統(tǒng)中，這種控制方式的控制信號是開關(guān)量，因而是直接數(shù)字控制。脈寬或脈沖調(diào)制）控制。

17、通過控制開關(guān)元件的通斷時間比，以獲得在某一段時間內(nèi)流量的平均值，進(jìn)而實現(xiàn)對下一級執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制。該控制方式具有不堵塞、抗污染能力強及結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點。a.這種采用間接數(shù)字控制；將微機(jī)控制信號通過D/A轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬量信號（010V、420mA）后，再經(jīng)放大后驅(qū)動電液伺服系統(tǒng)的控制方式。該方式必須通過D/A轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量實現(xiàn)數(shù)字控制，其主要存在以下問題：（1）由于控制器存在模擬電路，易產(chǎn)生溫漂和零漂。（2）多了D/A環(huán)節(jié),降低了可靠性。（2）閥的外控特性表現(xiàn)出滯環(huán)，消除滯環(huán)使閥的造價大大增加，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性降低。（3）整體式磁性材料由于鐵損引起的溫升嚴(yán)重。而直接數(shù)

18、字控制不通過D/A接口，微機(jī)控制信號直接以數(shù)字開關(guān)信號與電液伺服系統(tǒng)接口實現(xiàn)數(shù)字控制，消除了間接數(shù)字控制存在的上述問題，使整個系統(tǒng)簡單化，并實現(xiàn)整個系統(tǒng)的數(shù)字化，應(yīng)用前景非常廣闊水輪機(jī)調(diào)速器測頻裝置用于檢測機(jī)組頻率和電網(wǎng)頻率，由機(jī)組頻率、電網(wǎng)頻率整形電路和內(nèi)裝有測頻程序的基本單元共同組成，并通過閉環(huán)反饋系統(tǒng)實現(xiàn)對水輪機(jī)組頻率的控制。該裝置因取消了單片機(jī)硬件，改由基本單元測頻不僅降低成本，更主要的是大大提高了頻系統(tǒng)的整形可靠性，從而減少了電路事故的發(fā)生。還因輸入信號為開關(guān)量，減少了輸入點數(shù)，降低了成本，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，使用維護(hù)方便，可靠性高。圖6 控制系統(tǒng)原理圖b.PID控制:利用PI控制和PD

19、控制的優(yōu)點組合成的控制。當(dāng)偏差X（設(shè)定值-反饋值）為正時，增加執(zhí)行量（輸出頻率），如果偏差為負(fù)，減小執(zhí)行量。壓力傳感器反饋的水壓信號Y（4-20mA）與設(shè)定值U進(jìn)行比較，其偏差X經(jīng)變頻器的PID控制器運算后產(chǎn)生執(zhí)行量Fi去驅(qū)動變頻器，從而構(gòu)成以設(shè)定壓力為基礎(chǔ)的閉環(huán)控制系統(tǒng)。運行參數(shù)在實際過程不斷進(jìn)行調(diào)整，使系統(tǒng)控制器響應(yīng)趨于完整，并通過PLC計算需切換泵的運行操作。 c.這種水輪機(jī)調(diào)速器測頻裝置，有整形電路裝置組成，其特征在于：整形電路裝置分機(jī)組頻率整形電路裝置和電網(wǎng)頻率整形電路裝置兩部分，兩個整形電路裝置的輸出信號，分別輸入PLC基本控制單元的X0、X1輸入端，PLC基本控制單元預(yù)先裝入專用

20、程序。再下面的PLC設(shè)計中進(jìn)行詳述； d.采用矢量控制的基本原理；變頻器的主電路通常是AC-DC-AC電力電子變換電路，DC-AC部分為三相橋逆變系統(tǒng)，確定其開關(guān)信號的控制策略往往決定了變頻器性能的高低。 分析變頻器三相逆變橋的開關(guān)狀態(tài)(逆變橋上橋臂開通表示為1，相應(yīng)的下橋臂關(guān)斷)：X0(000)、X1(001)、X(010)、(100)、(101)、 (110)、(111)，可表示為8個基本空間電壓矢量：V1V2V3V4V5V6V7,其中V0V7為零矢量，其余為有效工作矢量。空間矢量PWM控制就是通過分配電壓空間矢量，尤其是零矢量的作用時間，最終形成等幅不等寬的PWM脈沖波，實現(xiàn)追蹤磁通的圓

21、形軌跡。若復(fù)平面上參考等效合成空間矢量V的模長等于相電壓的峰值，以角頻率按逆時針方向勻速旋轉(zhuǎn)，那么其在三相軸上的投影就是對稱的正弦量。反過來，按照平行四邊形法則，利用這8個基本矢量可以合成任意角度和模長的等效合成矢量Vr。如果勻速發(fā)出在一個圓周里均勻分布的等效合成矢量,也就得到了三相正弦量的開關(guān)信號,這就是空間電壓矢量調(diào)制。一個周期里發(fā)出的合成矢量越多,說明采樣頻率越高。下表要有表號與表名，也是按章編號。輸入000001010100101110111輸出X0X1X2X4X5X6X71.5系統(tǒng)設(shè)計控制流程圖圖7    系統(tǒng)流程圖 字串9a.該系統(tǒng)監(jiān)控24點制動閘動作

22、狀態(tài)，通過指示燈顯示。并實時由壓力站氣路壓力數(shù)顯示向PLC發(fā)出420mA的模擬信號，當(dāng)動閘動作開關(guān)閉合時，指示燈亮，PLC系統(tǒng)開始工作。當(dāng)數(shù)據(jù)與目標(biāo)值有偏差時,當(dāng)系統(tǒng)需要進(jìn)行有功調(diào)節(jié)時，系統(tǒng)的軟件或是手動發(fā)出信號開始調(diào)節(jié)，此時采集1個實時有功數(shù)據(jù)此數(shù)據(jù)與設(shè)定值 (即目標(biāo)功率值)進(jìn)行比較并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理算出需要調(diào)節(jié)的時間，然后發(fā)出信號使調(diào)節(jié)繼電器動所開始調(diào)節(jié)。如未達(dá)到則有可能是系統(tǒng)內(nèi)部有故障。為了避免使程序進(jìn)入死循環(huán)，則調(diào)節(jié)四次仍未能達(dá)到要求就自動中止程序)。如圖6所示，當(dāng)M10接到觸發(fā)信號后瞬時接通使D300采到的瞬時有功功率數(shù)據(jù)與D301(設(shè)定值)進(jìn)行比較。當(dāng)D300 >D301時輸出信

23、號M300使PLC的Y001輸出并使調(diào)節(jié)繼電器動作進(jìn)行調(diào)節(jié)。跳開繼電器工作，PLC發(fā)出制動成功或復(fù)位信號，并保持15秒鐘。根據(jù)PLC傳送來的020mA的模擬信號，顯示相應(yīng)的轉(zhuǎn)速。如此反復(fù)，PLC系統(tǒng)采用前端出線的模塊化控制單元MIC-2000作為水輪發(fā)電機(jī)機(jī)組狀態(tài)參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)的主控制器，并采用雙機(jī)冗余措施以提高監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性?？刂葡到y(tǒng)采用CAN總線作為現(xiàn)場總線，提高了系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信的可靠性和安全性。b.主要特點： (1).實時采集水輪發(fā)電機(jī)組的運行狀態(tài)參數(shù)。 (2).每個檢測與控制單元可以獨立運行，且每個控制單元之間相互協(xié)同工作，共同完成水輪機(jī)機(jī)組的狀態(tài)監(jiān)測與控制。 (3).每個監(jiān)測單元的狀態(tài)

24、參數(shù)的傳送通過現(xiàn)場總線方式傳遞，并且要求具有良好的實時性，準(zhǔn)確性。 (4).易于安裝，且要求前端出線。 2 流體控制部分2.1形成過程及工作原理 水流在水輪機(jī)中的流動，是一種復(fù)雜的三維空間運動，在穩(wěn)定工況下，即當(dāng)水頭、流量和轉(zhuǎn)速不變時，水流在反擊式水輪機(jī)的蝸殼、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)和尾水管等過流部件中的流動是恒定流；水流在轉(zhuǎn)輪中的流動是相對恒定流，即相對于轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)而言是恒定流(但對地球坐標(biāo)而言，則是非恒定流)。在變工況下，水輪機(jī)中的水流運動是非恒定流。這里我們主要討論穩(wěn)定工況下水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪中的水流運動狀態(tài)。如圖圖8水輪機(jī)運行示意圖任一復(fù)雜運動都是由若干簡單運動復(fù)合而成的，同樣，轉(zhuǎn)輪中水流運動亦是由兩種

25、簡單運動復(fù)合而成的。一是水流從轉(zhuǎn)輪進(jìn)口沿葉片流道至轉(zhuǎn)輪出口的流動，是水流相對于轉(zhuǎn)輪流道的運動(假定轉(zhuǎn)輪流道不動)稱此運動為相對運動，用相對速度w表示；二是(假定水流進(jìn)入轉(zhuǎn)輪后不動)由于轉(zhuǎn)輪是旋轉(zhuǎn)的，則水流質(zhì)點隨著轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動稱此運動為圓周運動(牽連運動)，用圓周速度u表示。實際上水流質(zhì)點對于靜止的轉(zhuǎn)輪室而言，其運動是由上述兩運動復(fù)合而成的絕對運動，此速度為絕對速度，用v表示。則：V=W+U，如圖3-1所示：再此因為知識缺陷不做詳解；圖的編號一定要自己輸入。2.2按要求設(shè)計 a.查閱資料可知；水輪機(jī)要滿足以下要求：1、使過流部件機(jī)械強度降低，嚴(yán)重時整個部件破壞。2、增加過流部件的糙率，水頭損

26、失加大，效率降低，流量減小，出力下降。3、機(jī)組產(chǎn)生振動，嚴(yán)重時造成廠房振動破壞。b.流速和壓力是產(chǎn)生汽蝕最重要的兩個原因，因此要控制流速和壓力的急劇變化:1、設(shè)計制造方面： 合理選型，葉型流線設(shè)計，表面光滑，抗汽蝕鋼襯(不銹鋼)。2、工程措施：合理選擇安裝高程，采取防沙、排沙措施，防止泥沙進(jìn)入水輪機(jī)。3、運行方面：避開低負(fù)荷、低水頭運行，合理調(diào)度，必要時在尾水管補氣。故采用節(jié)流閥控制流量，水份分離器凈化空氣，并用兩個三通換向閥分別控制汽缸的上、下腔；氣液混用三通球閥進(jìn)行氣、油的轉(zhuǎn)換控制，多塊壓力表可直接讀數(shù)等，能進(jìn)行實時控制； c.閥門液動裝置的優(yōu)點1）結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、體積??；2）傳動平穩(wěn)可靠

27、；3）可以獲得很大的輸出力矩；4）輸出力矩可以通過定壓溢流閥得到精確的調(diào)整，包括開啟和關(guān)閉力矩的調(diào)整，甚至可以通過液壓儀表直接反映出來；5）速度調(diào)節(jié)方便；6）在突然發(fā)生事故動力終斷時，仍可利用蓄能器進(jìn)行一次或數(shù)次動力操作。這對長輸管線自動緊急切斷閥和井口噴放閥有特殊意義。2.3液壓傳動原理及設(shè)計1）簡介；它是用液體作為工作介質(zhì)來傳遞能量和進(jìn)行控制的傳動方式。液壓傳動和氣壓傳動并稱為流體傳動，是根據(jù)17世紀(jì)帕斯卡提出的液體靜壓力傳動原理而發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛的技術(shù)。液壓傳動中由液壓泵液壓控制閥液壓執(zhí)行元件(液壓缸和液壓馬達(dá)等)和液壓輔件(管道和蓄能器等)組成的液壓系統(tǒng)。

28、液壓泵把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，液壓控制閥和液壓輔件控制液壓介質(zhì)的壓力流量和流動方向，將液壓泵輸出的壓力能傳給執(zhí)行元件。執(zhí)行元件將液體壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，以完成要求的動作。2）工作原理；液壓傳動的基本原理是在密閉的容器內(nèi)，利用有壓力的油液作為工作介質(zhì)來實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換和傳遞動力的。其中的液體稱為工作介質(zhì)，一般為礦物油，它的作用和機(jī)械傳動中的皮帶、鏈條和齒輪等傳動元件相類似。 液壓傳動是利用帕斯卡原理！帕斯卡原理是大概就是：在密閉環(huán)境中，向液體施加一個力，這個液體會向各個方向傳遞這個力！力的大小不變！液壓傳動就是利用這個物理性質(zhì)，向一個物體施加一個力，利用帕斯卡原理使這個力變大！從而起到舉起重物的

29、效果！電動機(jī)帶動液壓泵從油箱吸油，液壓泵把電動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能。液壓介質(zhì)通過管道經(jīng)節(jié)流閥和換向閥進(jìn)入液壓缸左腔，推動活塞帶動工作臺右移，液壓缸右腔排出的液壓介質(zhì)經(jīng)換向閥流回油箱。換向閥換向之后液壓介質(zhì)進(jìn)入液壓缸右腔，使活塞左移，推動工作臺反向移動。改變節(jié)流閥的開口可調(diào)節(jié)液壓缸的運動速度。液壓系統(tǒng)的壓力可通過溢流閥調(diào)節(jié)。3）硬件設(shè)備控制： a.閥門液壓傳動裝置由動力、控制和執(zhí)行機(jī)構(gòu)三大部分組成。動力部分的作用是把電動或氣動馬達(dá)旋轉(zhuǎn)軸上的有效功率轉(zhuǎn)變成液壓傳動的流體壓力能。它由電動機(jī)或氣動馬達(dá)、液壓泵、油箱等件構(gòu)成。控制部分由控制閥，如壓力控制閥、流量控制閥、方向控制閥等和電氣控制系統(tǒng)

30、組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)有兩種，一種是液壓缸執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)往復(fù)直線運動；另一種是液壓馬達(dá)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動。下圖是流體控制部分總的原理圖：圖9流體控制部分示意圖b.我選用ZPQ-01、02型氣動閥門定位器可與氣動調(diào)節(jié)閥，直行程氣動活塞調(diào)節(jié)閥及角行程氣動調(diào)節(jié)閥配套使用的輔助儀表，它接受氣動調(diào)節(jié)儀表給出的20100kPa（020mA）信號來控制調(diào)節(jié)閥的行程，又經(jīng)過反饋系統(tǒng)的作用，確保閥芯位置按調(diào)節(jié)儀表來的氣動信號，準(zhǔn)確執(zhí)行，從而實現(xiàn)閥芯的正確定位.c.伺服閥調(diào)速器是一個典型的間接控制方式的數(shù)字式液壓位置伺服系統(tǒng)。傳統(tǒng)的各類伺服閥也都屬于這類伺服系統(tǒng)。它的信號傳遞關(guān)系如下圖所示：圖10 信號轉(zhuǎn)換圖3 PL

31、C編程部分設(shè)計3.1PLC組成系統(tǒng)為FX2N型PLC可編程系統(tǒng)1）可進(jìn)行離線編程和在線連接和調(diào)試，并能實現(xiàn)梯形圖與語句表的相互轉(zhuǎn)換。為了提高整個系統(tǒng)的性價比，該系統(tǒng)采用開關(guān)量的輸入/輸出來控制電機(jī)的啟停、定時切換、軟起動、循環(huán)變頻及故障的報警等，而電機(jī)轉(zhuǎn)速、水壓量等模擬量則由PID調(diào)節(jié)器和變頻器來控制。泵組的切換示意圖如圖2。開始時，若硬件、軟件皆無備用（兩者同時有效時硬件優(yōu)先），1#泵變頻啟動，轉(zhuǎn)速從0開始隨頻率上升，如變頻器頻率到達(dá)50Hz而此時水壓還在下限值，延時一段時間（避免由于干擾而引起誤動作）后，1#泵切換至工頻運行，同時變頻器頻率由50Hz滑停至0Hz，2#泵變頻啟動，如水壓仍不

32、滿足，則依次啟動3#、4#泵，泵的切換過程同上；若開始時1#泵備用，則直接啟2#變頻，轉(zhuǎn)速從0開始隨頻率上升，如變頻器頻率到達(dá)50Hz而此時水壓還在下限值，延時一段時間后，2#泵切換至工頻運行，同時變頻器頻率由50Hz滑停至0Hz，3#泵變頻啟動，如水壓仍不滿足，則啟動4#泵，泵的切換過程同上；若1#、2#泵都備用，則直接啟3#變頻，具體泵的切換過程與上述類同。同樣，若3臺泵（假設(shè)為1#、2#和3#）運行時，3#泵變頻運行降到0Hz，此時水壓仍處于上限值，則延時一段時間后使1#泵停止，變頻器頻率從0Hz迅速上升，若此后水壓仍處于上限值，則延時一段時間后使2#泵停止。這樣的切換過程，有效地減少泵

33、的頻繁啟停，同時在實際管網(wǎng)對水壓波動做出反應(yīng)之前，由變頻器迅速調(diào)節(jié)，使水壓平穩(wěn)過渡，從而有效的避免了高樓用戶短時間停水的情況發(fā)生。以往的變頻恒壓供水系統(tǒng)在水壓高時，通常是采用停變頻泵，再將變頻器以工頻運行方式切換到正在以工頻運行的泵上進(jìn)行調(diào)節(jié)。這種切換的方式理論上要比直接切工頻的方式先進(jìn)，但其容易引起泵組的頻繁啟停，從而減少設(shè)備的使用壽命。而在該系統(tǒng)中，直接停工頻泵，同時由變頻器迅速調(diào)節(jié)，只要參數(shù)設(shè)置合適，即可實現(xiàn)泵組的無沖擊切換，使水壓過渡平穩(wěn)，有效的防止了水壓的大范圍波動及水壓太低時的短時缺水現(xiàn)象，提高了供水品質(zhì)。2）注意事項要使系統(tǒng)穩(wěn)定的運行，有幾個參數(shù)需特別注意：1. 變頻轉(zhuǎn)工頻開關(guān)切換時間TMC設(shè)置TMC是為了確保在加泵時，泵由變頻轉(zhuǎn)為工頻的過程中，同一臺泵的變頻運行和工頻運行各自對