恒压供水控制系统设计

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(1)供水成本高。由于用水全部单纯采用水泵供水,造成电能的极大浪费和机电设备的大量损耗。
(2)供水可靠性低。由于水泵采用人工操作方式,高位水池的水位只能靠人为估计,而且高位水池离水泵房较远,无法做到准时开机和停机。会造成供水中断或出现高位水池水位过高而溢流,电能和水资源造成浪费。另外,如果蓄水池水位过低,还会造成水泵空转,导致电能浪费和机电设备的加速损耗。
信号灯HL1、HL2、HL3分别作为控制面板上电动机M1的运行指示、M2的运行指示、报警指示。如图2.2控制电路图
2.3恒压供水控制系统工作原理
当钮子开关S为合上位置时为自动启动,否则为手动启动。
当水位为低水位H1时,表的压力为设定的最低压力值,指针指向SP1,下电接点SP1闭合;当水位为高水位H2时,表的压力为设定的最高压力值,指针指向SP2,下电接点SP2闭合。
存档号:124093228学号:200904032029
石家庄铁路职业技术学院
毕业设计
恒压供水控制系统设计
系部信息工程系
专业名称电气自动化技术
指导教师王渝
学生Biblioteka Baidu名张彦刚
二○一一年十一月
石家庄铁路职业技术学院
2009级毕业设计任务书系部留存
题目名称
恒压供水控制系统设计2
课题来源
自拟
指导教师
王渝
起止日期
自动启动时:合上QF,当水位为低水位H1时,到达表的压力设定的最低压力值,线圈KA1得电,同时KA1常开触头都闭合,线圈KM1得电,同时KM1主触头闭合并且KM1常开触头闭合自锁,KM1的常闭触头断开,指示灯HL1亮,此时,电动机开始工作为水泵加压。
若当电动机工作5分钟后水压到达设置值,指针指向SP2,上限电接点SP2闭合,线圈KA2得电,同时KA2常开触头闭合自锁,KA2常闭触头断开,同时线圈KA1失电,KA1常开触头断开,同时线圈KA2失电,KA2常开触头断开,KA2常闭触头闭合,此时,时间继电器KT1不得电,KT1常开延时触头仍断开,第二台电动机不投入工作。
若当电动机工作5分钟后水压未到达设置值,未指针指向SP2,指针仍指向SP1,线圈KA1仍电,KA1常开触头仍闭合,线圈KM1仍得电,指示灯HL1仍亮,同时依然KM1主触头闭合并且KM1常开触头闭合自锁,KM1的常闭触头断开,时间继电器KT1通电延时动作,KT1常开触头闭合,线圈KM2得电,同时KM2主触头闭合,KM2常开触头闭合自锁,KM2常闭触头断开,指示灯HL2亮,第二台电动机也投入工作此时,两台电动机均开始工作。
3.各类供水系统的比较
建筑电气控制技术简单、方便,实用,经济,是目前较普遍易实现的控制系统,此系统没有较复杂的结构,系统功能较齐全,能够满足日常的生产需要。
变频调速恒压给水控制技术的特点是高效节能、压力恒定、水泵软起动、延长设备寿命、系统功能齐全等。
单元水箱-单元增压泵-单元高位水箱-各单位用水点的确也达到了楼房高层的用户不因城市供水管网水压减小而用不到水的目标,但是它的投资较大,总费用比上两种方式增加一、二十万元。这些费用要在用户的水电费上来扣除,这对于居民和学校来说是巨大的压力,所以也不可取。
由于建筑电气控制系统的新技术、新材料不断发展和涌现, 我的专业水平有限,时间仓促,设计中难免有错漏之处,欢迎广大读者批评指正。
第一章 恒压供水系统总体设计方案
1.1系统总体布局图
此系统采用建筑电气控制技术,水池水箱、水泵电机联合供水位式控制系统,根据供水管网的压力变化自动启动和停止电动机为水加压,在用水量发生变化时保持水压恒定,保证供水的可靠性。
变频调速恒压给水控制技术的特点是高效节能、压力恒定、水泵软起动、延长设备寿命、系统功能齐全等。
(3)单元水箱-单元增压泵-单元高位水箱-各单位用水点
此方式已简化为单元总水表进水。单元水箱和单元增压泵实际上是一个整体,我们称之为单元增压器。由于有屋顶水箱,高水位时停泵,低水位时启泵,这样,水泵也有了停息时间,既省电又不至于一停电就停泵无水供应,用水有了保障,社会效益较好。
2.1恒压供水控制系统主电路图
根据控制要求,用接触器KM1、KM2分别控制电动机M1、M2,三相电源由电源引入开关QF引入并有失压、欠压、短路和过载保护作用,电动机M1的过载保护由FR1实现,电动机M2的过载保护由FR2实现。如图2.1主电路图
2.2 恒压供水控制系统控制电路图
根据控制要求用扭子开关来实现电动机的手动启动和自动启动,按钮SB1为停止按钮,SB2为手动启动按钮,
第二章 恒压供水控制系统原理图设计
建筑电气控制系统是由若干电器元件按建筑设备动作及工艺要求连接而成,为了表述建筑设备电器控制系统的构造,原理等设计意图,根据选择的电器元件,同时也为了便于建筑设备的安装、调试、使用和维修,需要将电气控制系统中各电气元件的连接,用一定的图形,既电气原理图、电气布置图几电气安装接线图,外观图表达出来
(2)变频调速恒压给水控制技术
此方式是目前广泛推广应用的供水控制技术。系统由PLC或单片机、变频调速器、压力传感器、电动机水泵级及自动切换装置等组成,构成闭环控制系统。根据供水管网水压变化,通过改变拖动电动机的电源频率使电动机转速随之发生变化,并控制泵运行台数,改变水泵供水水压,达到恒压变量给水的目的。
(3)水资源浪费。除水泵不能准时停机而造成的溢流浪费外。人们因高峰期供水中断,经常打开阀门未关,造成来水后的浪费等。
2.国内恒压供水系统状况
目前,就国内而言,归结起来主要采用以下三种方法:
(1)建筑电气控制技术(继电器——接触器控制系统)
水池水箱、水泵电机联合供水位式控制系统,气压罐给水控制系统是目前建筑小区或单体楼房建筑广泛采用的供水系统,系统采用结构简单耐用的浮球、电接点压力表等作为水位水压传感器检测信号的变化,通过传统的继电器——接触器控制系统,控制水泵的运行,使系统水压符合额定值要求。
手动启动时:合上QF,按下SB2启动按钮,线圈KA1得电,同时KA1常开触头都闭合,线圈KM1得电,同时KM1主触头闭合并且KM1常开触头闭合自锁,KM1的常闭触头断开,指示灯HL1亮,此时,电动机开始工作为水泵加压。
若当电动机工作5分钟后水压到达设置值,指针指向SP2,上限电接点SP2闭合,线圈KA2得电,同时KA2常开触头闭合自锁,KA2常闭触头断开,同时线圈KA1失电,KA1常开触头断开,同时线圈KA2失电,KA2常开触头断开,KA2常闭触头闭合,此时,时间继电器KT1不得电,KT1常开延时触头仍断开,第二台电动机不投入工作。
2011年11月28日至2011年12月25日
设计内容、主要技术参数与工作量(计算说明书、论文字数、图纸张数、外文翻译、计算机应用)
设计一个恒压供水控制系统,解决供水压力不足问题。要求此系统能正常、可靠地提供某一范围压力内的生活用水。
课题要求及目标
1.正常工作时由一台电机带动水泵进行供水,电动机为11KW,单向运行。
2.若第一台电机工作5分钟后水压还未到达设置值,则第二台电机自动投入运行,到达设置值后第二台电机停止运行。
3.若两台电机同时工作20分钟后还未到达设置值,则发出报警指示并自动停止供水工作。
4.两台电机均要有相应的保护措施及运行指示。
5.按照绘图原则,设计出主电路和控制电路,并选择合适的元器件。
使用的工具软件
12月12日~12月18日
(1周)
选择元器件,设计整体控制系统
12月19 日~12月25 日
(1周)
撰写设计说明书
自动化教研室
2011年11月28日
摘要
本设计利用自来水水压供水与水泵提水相结合的方式,并配以电接点压力表、浮球继电器等元器件,根据管网的压力,通过时间继电器控制电动机启动和停止带动水泵工作,使水管中的压力始终保持在合适的范围。从而可以解决因楼层太高导致压力不足及小流量时能耗大的问题。另外对电动机进行了相应的保护措施,工作稳定可靠,大大延长了电机的使用寿命。
1.2系统总体方案
系统分为自动启动和手动启动两种控制方式,在自动状态下根据供水管网的压力变化可以自行启动电机;在手动状态下能够手动启动电机。具体思路如图1.2所示。
1.3系统特点
在此次设计中,合理的启动和停止电动机,提高了电动机的利用率,是本系统的第一个目的,也是第一个特点。节约能源,是设计这套系统的另一个重要目的。对于普通二级加压水厂只单纯手动控制电机的启动和切换,这样在电机启动时会产生很大的启动电流,长此以往对电机寿命有很大损害,而且在供水时一直按工频全速运转效率低、能耗大。而本系统可根据实际水管网的压力变化自动调整电动机的启停予以加压,从而改变电动机合理使用,减少了能量的消耗。
若当电动机工作5分钟后水压未到达设置值,未指针指向SP2,指针仍指向SP1,线圈KA1仍电,KA1常开触头仍闭合,线圈KM1仍得电,指示灯HL1仍亮,同时依然KM1主触头闭合并且KM1常开触头闭合自锁,KM1的常闭触头断开,时间继电器KT1通电延时动作,KT1常开触头闭合,线圈KM2得电,同时KM2主触头闭合,KM2常开触头闭合自锁,KM2常闭触头断开,指示灯HL2亮,第二台电动机也投入工作此时,两台电动机均开始工作;
若当电动机工作20分钟后水压到达设置值,指针指向SP2,上限电接点SP2闭合,线圈KA2得电,同时KA2常开触头闭合自锁,KA2常闭触头断开,同时线圈KA1失电,KA1常开触头断开,同时线圈KA2失电,KA2常开触头断开,KA2常闭触头闭合,同时线圈KM2失电,同时KM2主触头断开,KM2常开触头断开,KM2常闭触头闭合,指示灯HL2灭,此时,切除第二台电动机;
Autocad、office2003
提交的设计资料
1.主电路和控制电路原理图1份
2.元器件明细表1份
3.设计说明书1份
进度计划
阶段日期
计划完成工作量
指导教师检查意见
备注
11月28日~12月4日
(1周)
分析设计课题,明确任务,构思方案原理
12月5日~12月11日
(1周)
查阅资料,确定总体方案,做出电气原理图
关键字:恒压供水;电接点压力表;浮球继电器
前言
1.恒压供水问题的提出
水已经成为中国21世纪的热点问题,水有其自然属性,它既是一种特殊的、不可替换的资源,又是一种可重复使用、可再生的资源;水又有其经济和社会属性,不仅工业、农业的发展要靠水,水更是城市发展、人民生活的生命线。
恒压供水系统技术其节能、安全、供水高品质等优点,在供水行业得到了广泛应用。恒压供水系统实现水泵电动机依据用水量的变化(实际上为供水管网的压力变化)自动启动和停止电动机,在用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求是现在较合理的节能型供水系统。以前人们日常生活供水需要得不到合理的满足,可靠性能低等,供水方式存在如下问题:
若当电动机工作20分钟后水压未到达设置值,未指针指向SP2,指针仍指向SP1,线圈KA1仍电,KA1常开触头仍闭合,线圈KM1仍得电,指示灯HL1仍亮,同时依然KM1主触头闭合并且KM1常开触头闭合自锁,KM1的常闭触头断开,时间继电器KT2通电延时动作,KT2常开延时触头闭合,线圈KA3得电,KA3常开触头闭合自锁,KA3常闭触头断开,KT2常闭延时触头断开,同时线圈KM1失电,同时KM1主触头断开,KM1常开触头断开,KM1常闭触头闭合,此时,切除第一台电动机,指示灯HL1灭,同时线圈KM2失电,同时KM2主触头断开,KM2常开触头断开,KM2常闭触头闭合,指示灯HL2灭,此时,切除第二台电动机,两台电动机均停止工作,指示灯HL3灭。
本系统是由建筑电气控制技术(继电器——接触器控制系统),自动起停电机技术及恒压自动检测技术组成。采用这种技术供水时,电气设备能自动的根据压力变化自动启动和停止电动机、联合水泵为水加压的供水止电机供水方式,保证恒压供水的可靠性,实现恒压供水控制系统的功能。
1.4课题主要工作
根据工艺要求,本次设计的主要工作是实现恒压供水控制系统的电气控制原理图的设计。全文主体内容共包含四章,前言概述了恒压供水问题的提出和意义,国内恒压供水系统的现状,明确论文要解决的问题并提出总体方案;第一章在概述恒压供水方案解决的基础上,介绍恒压供水控制系统的主要器件的原理和使用方法。第二章详细介绍了恒压供水控制系统的设计。第三章详细阐述恒压供水控制系统的分析计算与选件。第四章总结该系统的设计思路及优点。
若当电动机工作20分钟后水压到达设置值,指针指向SP2,上限电接点SP2闭合,线圈KA2得电,同时KA2常开触头闭合自锁,KA2常闭触头断开,同时线圈KA1失电,KA1常开触头断开,同时线圈KA2失电,KA2常开触头断开,KA2常闭触头闭合,同时线圈KM2失电,同时KM2主触头断开,KM2常开触头断开,KM2常闭触头闭合,指示灯HL2灭,此时,切除第二台电动机;
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