技术供水系统设计 毕业论文

技术供水系统设计毕业论文

目录

1前言 (1)

1.1课题研究的目的及意义 (1)

1.2设计的容 (1)

2总体方案设计 (3)

2.1技术供水系统简介 (3)

2.2方案比较 (4)

2.3方案论证与选择 (5)

3系统设计 (6)

3.1轴流式水轮机 (6)

3.1.1 ZZ560-LH—1130水轮机 (6)

3.1.2水轮机轴承 (7)

3.2可编程逻辑控制器PLC (8)

3.3PLC通信模块 (10)

3.4温度检测模块 (11)

3.5流量控制模块 (16)

3.5.1 模拟量输出模块 (17)

3.5.2 电动调节阀 (19)

3.6压力控制部分 (20)

3.6.1压力传感器 (21)

3.6.2模拟量输入模块 (21)

3.6.3变频器 (22)

3.6.4水泵的选择 (22)

3.7液位传感器及电磁阀的选型 (23)

3.7.1 电磁阀 (23)

3.7.2液位传感器 (23)

3.7.3接触器 (23)

3.8各硬件模块的连接 (24)

4软件设计 (25)

4.1软件设计工具 (25)

4.2主要软件设计流程框图 (25)

4.3PID控制及参数整定 (26)

4.4上位机设计 (31)

5结论 (36)

6总结与体会 (37)

7谢辞（致谢） (38)

8参考文献 (39)

1前言

1.1课题研究的目的及意义

水电站自动化是电力系统自动化的组成部分，目的是提高发供电的可靠性，保证电能质量及电力系统经济安全运行，同时也有效地改善运行人员的工作条件，最终提高水电企业的市场竞争力。我国大中型水电厂自动化以计算机监控技术为平台,经过二十多年的发展已经日趋成熟,而我国农村中小水电厂的自动化正处于一个推广应用快速发展的阶段。中国农村水电或中小水电起源于20世纪90年代，指总装机在5万kW以下水电站及其配套电网。中小水电站的自动化技术的发展大致分三个阶段：

第一阶段为20世纪70年代以前，基本为传统的机电电磁技术。第二阶段大约为90年代期间，为计算机监控技术在中小水电站移植试点阶段，此阶段的状况是：模仿大中型水电厂的监控模式，将大中型水电厂的模式直接搬到中小水电站上来；将用于变电站中的综合自动化模式略加修改搬到水电站上来；少数厂家结合中小水电站的特点，研制开发出适合于中小水电站的计算机监控模式，并致力于推广应用。第三阶段为2001年以来，在全国农村水电领域展开了全面推广现代化技术的工作，经过十多年的试点，中小水电站自动化水平已到一个关键的攻坚阶段。但是在设计、设备选型、设备管理、资金投入、人才水平等方面与大电网有较大的差距，因此迫切需要加强各方面的力量。而本次的技术供水系统是专门针对水电站的供水系统而做的，致力与提高水电站技术供水系统的监视和智能控制技术。技术供水系统中，水轮机设备、上导轴承、推力轴承、水导轴承、发电机空气冷却器等等在运行过程中会因为各种的机械损耗，电磁损耗和机械摩擦等等导致设备发热，散热不及时则会对设备甚至发电机设备的瘫痪，所以在处理设备

冷却上是十分重要的，而技术供水就是为了解决这个问题的。

1.2 设计的容

本次设计的核心容是通过三菱公司生产的功能最强、速度最快的FX系列的FX2N的微型PLC来控制整个系统的稳定运行。具体是这样的，首先对于技术供水系统的了解，技术供水系统的各用水设备对水的要求。总的原则是，水量足够、水压合适、水质良好、水温适宜。在通常情况下，也就是根据我过大中型水电站的情况，水量的分配比

例大致是空冷器为70%，推力和导轴承的油冷却基本是18%，水轮机的导轴承商瑞华用水是5%，水冷式变压器为6%，其他的用水大致是1%。由于自己的能力不足所以在这一块的控制上就没有去考虑，本次设计所做的重点是，对于机组轴承冷器、发电机空气冷却器等设备的流量控制、压力控制和温度检测。温度在这个系统里面是不能控制的，而本次设计的重点就是，通过实时的对设备温度进行检测，设备温度超过正常的工作温度，通过温度检测模块读入的信号值反馈到PLC中通过PID调节器比较，然后给出一个调节值，这个调节值通过控制调节阀的开度控制管道中的水流量，从而通过增大管网中水的流量，加快设备的冷却，来达到设备降温的目的，保证水电站发电设备的正常运行和生产。而对于技术供水系统中管网中压力是有一定的要求的，轴承冷却器和发电机空气冷却器，水压不能超过0.3MPa，冷却其入口水压取决于冷却器和排水管的阻力，一般不能低于0.04~0.075MPa，水冷空压机的水压不能低于0.05MPa，水润滑导轴承的水压一般为0.15~0.20MPa，水压低就没润滑效果。通过资料等的查阅，对与压力控制要求非常高，控制起来复杂，但从数据来看，用水设备的水压有一个共同的区间，0.2MPa

这个水压合适各个用水设备的要求，所以这次的设计决定对压力控制是保证供水水压在0.2MPa左右。

2总体方案设计

2.1 技术供水系统简介

技术供水系统主要是为水轮机发电机组和水轮机的辅助设备的提供冷却水的一个水路管网系统，另外还有部分的用水是用于机组的润滑用，有一些水电站的技术用水还会给消防水补充供水以及生产人员平时的生活提供水。本次设计的技术供水主要是围绕

发电机组水轮机各重要部件的冷却用水，以及提供给消防水池补给水。

在这个系统中水轮机设备冷却的主要的用水设备是发电机空气冷却器，上导轴承油冷却器，推力轴承的油冷却器以及水导轴承的油冷却器，这几个部件是水轮机整个设备中冷却水用量相当大的部分，这些部分因为各种电磁损耗和机械磨损等等产生大量的热量，如果不能够及时的的对设备进行散热，会造成机组温度升高，就会对电气设备造成极大的损失，严重时会破坏整个电力资源的生产。

本次设计的技术供水系统由技术供水的水源、水轮机的冷却器用水设备和温度、压力模拟量测控制元件等主要部分构成成，技术供水系统的主要水源从上面技术供水图里面看到是蜗壳的水源，当这些水源不足以满足用水设备需求的时候，系统就会通过检测切换到蓄水池水源供水，而蓄水池里面的水源通过一个液位信号器检测反馈蓄水池的水位水量，保证蓄水池水量足够。在这个技术供水系统里面还增加了一个消防池的功能，同样是通过一个液位信号器，实时的检测水池的水位，水位降低，电气控制系统及时的给出信号通过水泵向水池里面抽水，这部分的管道开断选择的是一个电磁阀，两个状态开关。在主要的水轮机冷却器里面的用水系统中，根据各个设备的要求温度、供水压力、水流量等等，在水管路上装设压力表，流量表，以及相应的传感器实现对这些参数进行监控，冷却器设备主要的参数就是温度，在设备上面装设温度传感器通过特殊的功能模块对温度监视，通过反馈的信号控制系统对温度值高于预设值的设备所在的水管网路通过控制电动调节阀，增加水路上的水流量，加快设备的冷却。用水设备对水的要求，基本上满足是水量足够、水压适宜、水温合适和水质较好就可以了。

2.2方案比较

2.2.1方案一