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基于流量的水泵运行失效监控系统的设计 
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页 数:35
字 数:12355
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 基于流量的水泵运行失效监控系统的设计

摘要:水泵作为生活和工作中不可或缺的一件工具,它在我们的日常生活中扮演着很重要的角色。在工业、农业以及生活中对水泵的要求也是不一样的。传统的水泵控制方式往往需要手动操作,造成了很大的资源浪费他,同时还存在着能耗高、安全稳定性较差等不稳定因素。随着科学技术的发展,传统的水泵人工控制方式已不足以满足人们生产生活的需要。智能控制的需求让自动化技术快速发展,水泵的控制和对水泵的监控也已发生巨大的变化。水泵的正常运行是最基本的要求,本课题将水泵的一个重要参数——流量的监控系统进行设计。
关键词:流量,水泵,变送器,监控系统
 
Design of monitoring system for water pump running failure based on flow rate
Abstract:Water pump, as an essential part of life and the work of a tool, it in our daily life plays a very important role At the request of the industry and agriculture as well as the life of the pump is not the same as the traditional way of water pump control often need manual operation, he caused great waste of resources, at the same time, there are high energy consumption safety stability were some unstable factors With the development of science and technology, the traditional manual control mode of water pumps of have enough to meet the needs of the people production and living Automation technology rapid development, the needs of the intelligent control of the pump control and monitoring of the pump has great changes have happened The normal running of water pump is the most basic requirements, this topic will be an important parameter of the pump flow monitoring and control system design
Keywords: flow rate,water pumb, tachometer, monitoring system.
 
 
第1章 引言
1.1课题来源及研究意义
 本课题来源于无锡职业技术学院控制技术学院创新研究项目。目的是利用MCGS组态环境以及PLC应用技术来实现过程控制,借助MCGS组态环境来实现基于流量的水泵运行失效监测系统的设计。
本课题将对水泵工作在热水及冷水的两种状态下的流量对水泵产生的影响,利用变送器来测量出水泵的关键参数,其中最重要的是流量,找出流量的峰值,来判断水泵是工作在正常状态下还是失效状态下。同时会对水温进行测量,来判断水泵的工作状态是冷水状态还是热水状态。并同时对其进行加热或制冷。
1.2 水泵流量检测系统的发展及其意义
随着科学技术的发展,当前基于PLC的智能自动控制供水系统的水泵,在采用交流交频技术后,水泵的智能控制系统已经应用于环境、医疗、制药、生物、化工、石油、水利、电力、冶金、纺织、核能等轻工业与重工业的众多领域。在国民经济中占有极其重要的地位,智能控制的发展已经是大趋所示。
流量作为水泵的很重要的参数,对于水泵流量的监测,来判断水泵的运行失效问题起着极其重要的作用。所以对水泵流量的监测,也是很重要的。
1.2.1 国内传统水泵的控制方式以及改进后的水泵控制方式
传统的水泵控制方式往往需要手动操作,造成了很大的资源浪费,同时还存在着能耗高、安全稳定性较差等不稳定因素。
随着智能控制的发展,改进后的水泵控制方式将取代传统的水泵控制方式,大大提高了效率,节省了资源。改进后的水泵控制方式将采用MCGS组态环境对水泵进行控制和水泵运行状态进行监控。利用变送器来采集水泵的运行数据。
1.2.2水泵主要的参数对水泵运行失效的影响(主要是流量对水泵运行的影响)
 1、流量
    水泵的流量是指单位时间内流出泵出口断面的液体体积和质量,同时水泵的流量分为体积流量和质量流量。在水泵性能参数中,流量是一个很重要的物理参量。当水泵的流量大于额定流量时会造成水泵的超负荷运载,会对水泵造成不同程度的损坏。同时水泵的流量会影响到水泵的其他重要参数。当前对流量的测量测试仪器仪表和测试方法很多。根据测量原理,将流量测量方法分为几大类,下面分别说明其测量方法、特性等,并介绍几种常用的流量计。
1)、差压式流量计。差压式流量计利用了压能与动能转换和守恒原理来测量流量的。流体流动的能量方程含义是:在流体运动过程中,不同性质的机械能可以相互转换,但总的机械能守恒。同时差压式流量计分为节流式流量计和浮子流量计。
2)、容积式流量计。典型的容积式流量计(椭圆齿轮式)的工作原理如下,两个椭圆形齿轮具有相互滚动进行接触旋转的形状,当流体流过流量计时,作用在流量计进出口之间的压力差使两个齿轮产生旋转,并将流体由入口排到出口。在一次循环过程中,流量计排出四个由齿轮与壳壁围成时间内流过流量计的流体体积为:V=Nv(4.10-16)。
3)、速度式流量计。速度式流量计的工作原理测量出流体的流速,通过流体的流速来测量出水泵的流量。速度式流量计同时分为涡轮流量计和电磁流量计。对于水泵流量计的具体介绍将在第二章硬件的选型中具体介绍。
2、扬程
   扬程是指被输送的单位重量液体流经水泵后所获得的能量增值,即水泵实际传给单位重量液体的总能量。或者就是水泵的出口总水头(动能)与入口总水头的代数差,用符号H(水柱高)来表示,单位用m(米)来表示。
水泵扬程是评判水泵质量优劣的重要技术指标。对扬程的测量实际上就是对压力的测量,也就是对水泵进口压力、出口压力的测量。同时水泵的扬程也对本文重点介绍参数流量有着重要的影响。当扬程最低时,流量是泵最大流量,而当扬程最高点时,流量无限减少直到趋近于0。
目 录
第1章 引言 2
1.1课题来源及研究意义 2
1.2 水泵流量检测系统的发展及其意义 2
1.2.1 国内传统水泵的控制方式以及改进后的水泵控制方式 2
1.2.2水泵主要的参数对水泵运行失效的影响(主要是流量对水泵运行的影响) 2
1.3本课题的主要研究内容 4
第2章 基于流量的水泵运行失效监控系统的总体结构 5
2.1水泵基于流量运行失效监控系统的概述 5
2.2硬件系统 5
2.2.1水泵的选型 5
2.2.2 流量变送器的选型 6
2.2.3 触摸屏的选型 9
2.2.4 PLC的选型 9
2.2.5 信号隔离器的选型 10
2.3.3 温度变送器的选型 12
2.3系统各阶段的作用及介绍 14
2.3.1系统的I/O分配表 14
2.3.2 水泵流量峰值的测量 15
2.3.2 制冷系统及加热系统的实现 16
2.4变送器对系统参数的测量,信号及数据的处理 20
2.4.1温度变送器对热水箱和冷水箱的水温的测量 20
2.4.2 流量变送器对水泵流量的测量 21
2.5 系统主电路与控制电路的分析及其设计 21
第3章  水泵流量监控控制系统软件设计 23
3.1水泵运行失效监控系统的组态环境以及人机交互界面的实现 23
3.2 系统的模拟调试 25
3.2.1 水路的模拟调试 25
3.3报警系统 26
3.3.1 冷水箱和热水箱液位报警系统 26
3.3.2其他报警及报警程序 29
3.3.3 安全机制 29
3.4 实时数据库及历史数据库 31
第4章 基于流量的水泵监控系统的实现 32
4.1 MCGS组态软件与PLC连接 32
4.2 PLC编程水泵运行的程序 37
第5章  结论 38
 
参考文献
[1]MCGS 嵌入版 7.7 说明书
[2]篇名:《基于涡轮流量计的动态流量测量方法研究》 
来源:《测控技术》?年份:2012 ????作者:王松 
[3]篇名:《旋进旋涡气体流量计使用和维护》 
来源:《内蒙古石油化工》?年份:2012 ?作者:刘功达 
[4]篇名:《气体涡轮流量计应用探讨》 
来源:《工业计量》?年份:2004 ????作者:吕寒英 
[5] 篇名:《温度传感器在热学实验中的应用》 
来源:《实验室研究与探索》年份:2013 ?作者:章登宏 
[6]《自动检测与转换技术》  主编:梁森 第三版
[7]篇名:《加工自动生产线三工位分拣单元的自动化设计》 
来源:《装备制造技术》????年份:2013 ????作者:张涛川
[8] 篇名:《水泵性能数据采集硬件系统的设计与实现》 
来源:《机电技术》????年份:2015 ????作者:张乃熀
[9] 篇名:《气体涡轮流量计的模块化设计》 
来源:《中国科技信息》????年份:2014 ????作者:肖云巩
[10] ??篇名:《温度传感器在热学实验中的应用》 
来源:《实验室研究与探索》????年份:2013 ????作者:章登宏
[11] 篇名:《水泵试验装置设计要素》 
来源:《农业装备与车辆工程》????年份:2013 ????作者:姜元锋
[12] ?篇名:《提高水泵工作效率的方法探析》 
来源:《科技与企业》????年份:2013 ????作者:倪吉宝
[13] 篇名:《组态技术在水塔水位控制系统中的应用》 
来源:《制造业自动化》????年份:2011 ????作者:顾曙敏
[14] ?篇名:《变频恒压供水PLC控制系统的设计》 
来源:《中国科技纵横》????年份:2014 ????作者:江卫平 
[15] ?篇名:《旋进旋涡气体流量计使用和维护》 
来源:《内蒙古石油化工》????年份:2012 ????作者:刘功达
 
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