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基于PLC的恒压供水系统设计摘要随着人民生活水平的日趋提高，新技术和先进设备的应用，使给供水设计得到了发展的机遇。于是选择一种符合各方面规范、卫生安全而又经济合理的供水方式，对我们给供水设计带来了新的挑战。本系统采用PLC进行逻辑控制，采用带PID功能的变频器进行压力调节，系统存在工作可靠，使用方便，压力稳定，无冲击等优越性。本设计恒压变频供水设备由PLC、变频器、传感器、低压电气控制柜和水泵等组成。通过PLC、变频器、继电器、接触器控制水泵机组运行状态,实现管网的恒压变流量供水要求。设备运行时,压力传感器不断将管网水压信号变换成电信号送入PLC,经PLC运算处理后,获得最佳控制参数,通过变频器和继电器控制元件自动调整水泵机组高效率地运行。供水系统的监控主要包括水泵的自动启停控制、供水压力的测量与调节、系统主管道水压的；系统水处理设备运转的监视、控制；故障及异常状况的报警等。现场监控站内的控制器按预先编制的软件程序来满足自动控制的要求，即根据供水管的高/低水压位信号来控制水泵的启/停及进水控制阀的开关，并且进行溢水和枯水的预警等。文中详细介绍了所选PLC机、变频器、传感器的特点、各高级单元的使用及设定情况，给出了系统工作流程图、程序设计流程图及设计程序。关键词：可编程控制器；变频器；传感器目录1前言供水系统发展过程及现状供水系统的概述．变频恒压供水系统主要特点：．恒压供水设备的主要应用场合：．恒压供水技术实现：32系统总体设计方案系统设计方案系统控制要求控制方案运行特征系统方案可编程控制器(PLC)的特点及选型特点及应用可编程控制器的选型．PLCCPM2A模拟量输入/输出单元变频器选型及特点产品信息：变频节能理论：．变频恒压供水系统及控制参数选择：．变频恒压供水系统的优点及体现远传压力表主要技术指标结构原理系统控制流程设计系统组成及作用系统运行过程203软件设计系统中检测及控制开关I/O分配地址及标志位分配表流程图程序设计：294.结论43致谢44参考文献45
1 引言 供水系统在人们生活和工业应用当中是必不可少的。随着人们生活水平的提高和现代工业的发展，人们对供水系统的质量和可靠性的要求越来越高。变频恒压供水系统能够很好的满足现代供水系统的要求。在变频恒压供水系统出现以前，有以下供水方式：(1) 单台恒定转速泵的供水系统这种供水方式是水泵从蓄水池中抽水加压直接送往用户，严重影响了城市公用水管管网压力的稳定，水泵整日不停运转。这种系统简单、造价最低，但耗电严重，水压不稳，供水质量极差。(2) 恒定转速泵加水塔（或高位水箱）的供水系统这种供水方式是由水泵先向水塔供水，再由水塔向用户供水。水塔注满水后水泵停止工作，水塔水位低于某一高度时水泵启动，水泵处于断续工作状态中。这种方式比前一种省电，供水压力比较稳定，但基建设备投资大，占地面积大，水压不可调，供水质量差。(3)恒定转速泵加气压罐的供水系统这种供水方式是利用封闭的气压罐代替水塔蓄水，通过检测罐内压力来控制水泵的开与停。当罐中压力降到压力下限时，水泵启动；当罐中压力升到压力上限时，水泵停止。这种方式，设备的成本比水塔要低很多。但是电机起动频繁，易造成电机的损坏，能耗大。变频恒压供水系统不仅克服了过去供水系统的缺点，而且有其自身的优点。此系统采用了先进的s7－200plc和变频器mm440，s7-200具有低廉的价格和强大的指令，可以满足多种多样的小规模的控制要求，变频器mm440具有很高的运行可靠性、功能的多样性和全面而完善的控制功能。这种供水方式不仅提高了供水系统的稳定性和可靠性，而且实现水泵的无级调速，使供水压力能够跟踪系统所需水压，提高了供水质量。同时变频器对水泵采取软启动，启动时冲击电流很小，启动能耗小。2 供水系统的基本特性供水系统的基本特性是水泵在某一转速下扬程h与流量q之间的关系曲线f (q)，前提是供水系统管路中的阀门开度不变。扬程特性所反映的是扬程h与用水流量q之间的关系。由图1的扬程特性表明，流量q越大，扬程h越小。在阀门开度和水泵转速都不变的情况下，流量q的大小主要取决于用户的用水情况。管阻特性是以水泵的转速不变为前提，阀门在某一开度下，扬程h与流量q之间的关系h=f (q)。管阻特性反映了水泵转动的能量用来克服水泵系统的水位及压力差、液体在管道中流动阻力的变化规律。由图1可知，在同一阀门开度下，扬程h越大，流量q也越大，流量q的大小反映了系统的供水能力。扬程特性曲线和管阻特性曲线的交点，称为供水系统的平衡工作点，如图1中a点。在这一点，用户的用水流量和供水系统的供水流量达到平衡状态，供水系统既满足了扬程特性，也符合了管阻特性，系统稳定运行。当用水流量和供水流量达到平衡时，扬程ha稳定，供水系统的压力也保持恒定。 图1 供水系统的基本特性3 变频恒压供水系统的构成及工作原理 系统的构成变频恒压供水系统采用西门子的s7-200 plc作为控制器，变频器mm440是频率调节器，交流接触器和电动机作为执行机构，压力传感器作为控制的反馈元件。s7-200 plc选用内部控制模块cpu224，模拟量2路输入通用模块、模拟量2路输出通用模块和pid模块。cpu224有14路输入/10路输出，对于小型的控制系统而言够用。pid模块使用方便，在软件中只需要配置pid的每个参数。三相交流电与mm440的电源输入口连接，经过变频器变频后的交流电接异步电动机，异步电动机带动水泵转动。s7-200数字输出口输出控制信号到交流接触器，交流接触器两端连接的是工频或变频的三相交流电，主要起接通或断开三相交流电与异步电动机。s7-200的模拟输出口输出控制电压信号给mm440的模拟电压输入口ain1+和ain1-，该控制电压主要调节交流电的频率。压力传感器从供水网络中反馈压力信号，压力信号经过滤波放大后输入给s7-200的模拟输入口。系统的结构如图2所示。 图2 变频恒压供水系统的总体框图 系统的工作原理变频恒压供水系统是由三相异步电动机带动水泵旋转来供水，通过变频器调节输入交流电的频率而调节异步电动机的转速，从而改变水泵的出水流量来调节供水系统的压力。因此，供水系统变频的实质是三相异步电动机的变频调速，通过改变定子供电频率来改变同步转速而实现调速的。异步电机的转速为： 其中： n0为异步电机同步转速；n为异步电机转子转速；f为异步电机的定子输入交流电的频率；s为异步电机的转差率；p为异步电机的极对数。由上式可知，当异步电机的极对数p不变时，电机转子转速n与定子输入交流电频率f成正比。当系统启动，运行在自动模式时，此时手动模式无效。系统按照给定的水压进行设定，plc根据给定的水压自动调节交流电的频率，精确跟踪给定的供水压力。在用水量高峰时期，系统的用水量猛增，扬程降低，供水量不足，供水水压下降，1#电机输入交流电的频率会升高，以提高供水水压。当交流电的频率达到最大频率，供水水压仍然小于设定的水压时，1#电机会自动切换到工频状态下，同时2#电机启动并工作在变频状态。在夜间，系统的用水量递减，扬程升高，供水量过大，2#电机会退出变频状态，1#电机由工频切换到变频状态，并不断调节交流电频率，系统最终要维持供水的设定压力。当系统运行在手动模式时，自动模式无效。在自动模式出现问题或系统在维护期间时，系统才会采用手动模式。用户根据需要，可以从plc的输入开关输入信号，选择1#电机或2#电机运行在工频状态。变频恒压供水系统的功能要求：系统的供水压力能够准确跟踪给定供水压力（稳态误差在5％内）；可以自动进行自动模式/手动模式切换。系统的控制原理框图如图3所示。压力传感器从供水管网反馈电压信号，电压信号经过滤波放大后送到s7-200的模拟输入口，与给定的供水压力信号比较形成压力偏差信号，经过plc（s7-200）pid模块pi调节后发出控制电压信号，送到变频器mm440的模拟输入调节端口。送到变频器mm440的模拟电压信号与连接到变频器mm440的三相交流电的频率一一对应，调节控制电压信号就可以调节三相交流电的频率。系统是以供水管网的供水压力为控制对象而构成的闭环控制系统，其设计是按照两个电机就可以完全满足供水要求。 图3 变频恒压供水系统的控制原理框图4 硬件电路设计 主电路变频恒压供水系统就是利用异步电机拖动水泵的。系统的主电路由电源开关q、熔断器fu、交流接触器km、热继电器kr等组成，采用了一台变频器切换控制两台电机，1#电机和2#电机可以在工频和变频状态下进行切换，交流接触器的通断由s7－200的输出口控制。主电路如图4所示。 图4 系统主电路图 控制电路控制电路主要由plc（s7－200）、变频器mm440等组成，plc外围电路接线图如图5所示。总电源开关为q，sb0为plc的程序启动按钮，与plc的输入口相连接，当按下sb0时，为“1”，plc程序启动。k1为系统的自动模式开关，当k1接通时，为“1”，交流接触器km1闭合，系统自动运行。当变频器的频率达到上限频率时，为“1”，1#泵和电机切换到工频状态下，2#泵和电机变频启动。当变频器的频率达到下限频率时，为“1”，2#电机停止运行，1#电机由工频切换到变频状态下。和的状态由变频器输入。k2为系统的手动模式开关，当k2接通时，为“1”，交流接触器km1断开，系统不能自动运行，用户可以根据需要接通k3或k4来选取1#电机或2#电机工频运行。km1为控制1#电机和2#电机在自动模式下运行的交流接触器，km2为控制1#电机在变频下运行的交流接触器，km3为控制1#电机在工频下运行的交流接触器，km4为控制2#电机在变频下运行的交流接触器，km5为控制2#电机在工频下运行的交流接触器。 图5 plc外围接线图5 程序设计 plc程序设计plc程序设计的主要流程如图6所示。合上开关q，按下起动按钮sb0，plc程序复位。当合上开关k1，为“1”，系统在自动模式下运行，交流接触器km1接通，系统将根据程序跟踪设定供水压力。 图6 主程序流程图当用户用水量递增，变频器达到频率50hz，供水压力还没有达到设定的供水压力时，mm440输出高电平到。此时，为“0”， 为“1”，交流接触器km2断开，km3接通，1#电机由变频切换到工频。定时器计时3s，变频器停止，变频器的频率由最高频率50hz逐渐下降，3s后为“1”，2#电机接到变频器开始变频运行。设置延迟时间主要原因是让变频器的频率下降，软启动静止的2#电机，减小电机启动电流，避免电机烧毁。当用户用水量减小，变频器达到下限频率30hz，供水压力还是高于设定的供水压力时，mm440输出高电平到。此时，为“0”，km2断开，2#电机退出变频并逐渐停止。同时为“1”，为“0”，交流接触器km2接通，km3断开，1#电机由工频切换到变频。下限频率设定在30hz主要原因：在供水系统中，转速过低时会出现水泵的全扬程小于基本扬程（实际扬程）形成水泵“空转”的现象。在多数情况下，下限频率应定为30hz～35hz。当合上开关k2，系统在手动模式下运行，交流接触器km1断开。用户可以根据需要，合上开关k3，交流接触器km3接通，选择1#电机在工频下运行。合上开关k4，交流接触器km5接通，选择2#电机在工频下运行。 变频器mm440的参数配置变频器mm440主要使用的是模拟输入口ain1+和ain1－，模拟电压信号输入后通过a/d转换器得到数字信号。由plc模拟输出口输出模拟控制电压信号，输入到变频器的模拟口，变频器的频率和控制电压一一对应。系统使用变频器的模拟端口，最高频率应该设置为50hz，最低频率为30hz。mm440的参数配置如附表所示。附表 mm440的参数配置 6 结束语应用西门子plc（s7－200）内部的pid模块和变频器mm440的无极调速控制恒压供水系统，高效节能，调速供水效果突出，抗干扰能力强。同时采用变频器对电机实行软起动，减少了设备损耗，延长了水泵、电机设备的使用寿命。以供水水压为控制对象的闭环控制，稳态误差小，动态响应快，运行稳定。实验效果表明，采用plc（s7－200）和变频器mm440构成的变频恒压供水系统，具有很强的实用性，体现了变频调速恒压供水的技术优势，为供水领域开辟了切实有效的途径。参考文献[1] 李光,谢欢,王直杰. 高压变频器模拟量控制电路及功能设计[j]. 电气传动自动化,2008,38(7):63-68.[2] 彭旭昀. 一种基于变频器pid功能的plc控制恒压供水系统[j]. 机电工程技术,2005,34(10):54-56.[3] 陈新恩,王永祥. 基于s7-200的变频调速恒压供水系统[j]. 制造业电气,2006,25(6):37-39.[4] 朱玉堂. 变频恒压供水系统的研究开发与应用[d]. 杭州:浙江大学,2005.
任何一个课题的研究或开发都是有学科基础或技术基础的。综述部分主要阐述选题在相应学科领域中的发展进程和研究方向，特别是近年来的发展趋势和最新成果。通过与中外研究成果的比较和评论，说明自己的选题是符合当前的研究方向并有所进展，或采用了当前的最新技术并有所改进，目的是使读者进一步了解选题的意义。综述部分能反映出毕业设计学生多方面的能力。首先，反映中外文献的阅读能力。通过查阅文献资料，了解同行的研究水平，在工作中和论文中有效地运用文献，这不仅能避免简单的重复研究，而且也能使研究开发工作有一个高起点。其次，还能反映出综合分析的能力。从大量的文献中找到可以借鉴和参考的，这不仅要有一定的专业知识水平，还要有一定的综合能力。对同行研究成果是否能抓住要点，优缺点的评述是否符合实际，恰到好处，这和一个人的分析理解能力是有关的。值得注意的是，要做好一篇毕业论文，必须阅读一定量（2~3篇）的外文资料，这不仅反映自己的外文阅读能力，而且有助于论文的先进性。6注意事项编辑1、论文摘要中应排除本学科领域已成为常识的内容；切忌把应在引言中出现的内容写入摘要；一般也不要对论文内容作诠释和评论(尤其是自我评价)。2、不得简单重复题名中已有的信息。3、结构严谨，表达简明，语义确切。摘要先写什么，后写什么，要按逻辑顺序来安排。句子之间要上下连贯，互相呼应。摘要慎用长句，句型应力求简单。每句话要表意明白，无空泛、笼统、含混之词，但摘要毕竟是一篇完整的短文，电报式的写法亦不足取。摘要不分段。4、用第三人称。建议采用“对……进行了研究”、“报告了……现状”、“进行了……调查”等记述方法标明一次文献的性质和文献主题，不必使用“本文”、“作者”等作为主语。5、要使用规范化的名词术语，不用非公知公用的符号和术语。新术语或尚无合适汉文术语的，可用原文或译出后加括号注明原文。6、除了实在无法变通以外，一般不用数学公式和化学结构式，不出现插图、表格。7、不用引文，除非该文献证实或否定了他人已出版的著作。8、缩略语、略称、代号，除了相邻专业的读者也能清楚理解的以外，在首次出现时必须加以说明。科技论文写作时应注意的其他事项，如采用法定计量单位、正确使用语言文字和标点符号等，也同样适用于摘要的编写。摘要编写中的主要问题有：要素不全，或缺目的，或缺方法；出现引文，无独立性与自明性；繁简失当。9、论文摘要之撰写通常在整篇论文将近完稿期间开始，以期能包括所有之内容。但亦可提早写作，然后视研究之进度作适当修改。有关论文摘要写作时应注意下列事项：10、整理你的材料使其能在最小的空间下提供最大的信息面。11、用简单而直接的句子。避免使用成语、俗语或不必要的技术性用语。12、请多位同僚阅读并就其简洁度与完整性提供意见。13、删除无意义的或不必要的字眼。但亦不要矫枉过正，将应有之字眼过份删除，如在英文中不应删除必要之冠词如a''an''the等。14、尽量少用缩写字。在英文的情况较多，量度单位则应使用标准化者。特殊缩写字使用时应另外加以定义。15、不要将在文章中未提过的数据放在摘要中。16、不要为扩充版面将不重要的叙述放入摘要中，即使摘要仅能以一两句话概括，就让维持这样吧，切勿画蛇添足。17、不要将文中之所有数据大量地列于摘要中，平均值与标准差或其它统计指标仅列其最重要的一项即可。18、不要置放图或表于摘要之中，尽量采用文字叙述。
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数控加工毕业论文 1 水泵特点及叶片加工要求 太浦河泵站的设计净扬程为，单泵流量50m3/s，装有6台斜150轴伸泵，叶轮直径，是国内最大的斜轴伸式水泵。由于该水泵的扬程特低、流量很大，要求水泵装置具有很高的水力效率和良好的汽蚀性能。叶片是水泵的最重要部件，它直接和决定水泵的能量指标、汽蚀性能、水压脉动和泵组的运行振动。通过国际招标，水泵由无锡水泵厂制造。该厂采用数控机床对叶片进行加工，以保证原型水泵与模型水泵有很好的水力相似，叶片各方面的技术指标可以达到或超过招标文件规定的各项技术要求。 2 水泵叶片技术要求 叶片材料 水泵叶片材料采用ZG0Cr13Ni4Mo。其化学成分见表1，物理指标见表2。 表1 ZG0Cr13Ni4Mo材料化学成分 化学成分 C Si Mn S Cr Ni Mo 含量（%） ≤ ≤ ≤ ≤ 5～ ～ ～ 表2 ZG0Cr13Ni4Mo材料物理指标 物理指标 σb σs δ ψ HB 数值 760Mpa 550MPa 15% 35% ≥240 该材料的特性是抗汽蚀性能好，可焊性好，硬度较高，耐磨损，在水轮机和水泵制造中较常使用。 叶片加工技术要求 太浦河水泵的设备招标文件编制时，兼顾了叶片常规加工和数控机床加工的两种要求。招标文件规定：叶片型线允许偏差不超过±（D为叶轮直径m），叶片厚度的允许偏差为-3%T～+6%T（T为叶片厚度）。叶片正背面的波浪度应低于2/100，在进水口等容易产生汽蚀的部位叶片波浪度应小于1/100。叶轮叶片安放角最大偏差不大于±15/。叶片表面粗糙度不得大于μm。 3 叶片加工方式 轴流式水泵的叶片加工一般采用两种方式：一种是叶片表面手工打磨的常规加工方式，另一种是数控机床加工方式。 常规加工方式 常规加工方式工艺较简单，费用低，轴流式水泵叶片基本采用常规加工。其主要工艺过程如下： a：叶片固溶处理（不锈钢） b：叶片表面随形磨、打磨 c：按叶片坐标，三坐标工具检测坐标、划中心孔位置线及零度位置线 d：钻两端中心孔 e：粗加工叶片柄部 f：探伤检查 g：精加工叶片柄部 h：钻定位孔或铣键槽 I：叶片称重分组和转子体装配 j：加工叶片外球形 k：校静平衡 常规加工的叶片表面有两种处理方式。对小型水泵，叶片铸造时表面不留加工余量，叶片精度主要由木模和铸造精度来保证，变形量比较大，叶片表面极个别处（约1～2处）最大变形可达到5～6-12mm（根据叶片大小和叶型厚度）。对大型或重要的水泵，叶片铸造时表面留3～4mm加工余量，在探伤检查后，叶片表面多次采用坐标检测和打点，对其用砂轮进行手工表面打磨，重新划叶片零度线，以达到设计要求。叶片表面的精度主要由操作工及测量手段保证，一般能达到，有一定的误差。该采用坐标投影测量（游标精度、实测精度≤）。 数控机床加工 叶片采用数控机床加工是一种最先进的加工方式，虽然它的加工费用较高，但对于大型水泵河特殊要求的水泵，可以保证原型叶片的型线、表面粗糙度和精度、各叶片重量具有很高的一致性。数控机床加工主要工艺过程如下： a：叶片固溶处理（不锈钢） b：叶片表面随形磨、打磨 c：按叶片坐标，坐标投影检测坐标、划中心孔位置线及零度位置线 d：钻两端中心孔 e：粗加工叶片柄部 f：叶片坐标检测、记录、重新划叶片零度线 g：探伤检查 h：精加工叶片柄部 I：钻定位孔或铣键槽 j：叶片坐标检测、记录 k：叶片表面数控加工 l：叶片称重分组和转子体装配 m：加工叶片外球形 n：校静平衡 与常规叶片加工方式相比，数控机床加工方式增加了叶片表面坐标检测和数控加工的工艺流程。 数控机床有三轴、四轴、五轴几种形式。三轴数控机床仅有X、Y、Z三个坐标，铣刀位置不调整，宜加工一般要求的工件。四轴和五轴数控机床除有X、Y、Z三个坐标外，还有刀头旋转的坐标，可以调整加工误差，工件加工精度很高。数控机床在加工上又有轴、三轴联动、四轴联动、五轴联动的不同加工。运转速度上又可分为传统的低速铣床和的高速铣床。数控机床配置有CAD/CAM/CAE软件，可以按设计的曲面型线，仿型加工。数控加工采用不同的加工方式和加工工艺，其达到的精度、效果也不相同。 两种加工方式比较 虽然传统的低速铣床也可加工叶片的曲面，但难以控制叶片的型线，尤其在叶片比较薄的地方，传统的低速铣床在切削力的作用下，产生振动和弹性退让，降低了加工精度。一般传统三轴铣床加工表面粗糙较差和存在着加工死角，通常在工艺上还要进行大量的表面打磨。数控机床将叶片型线输入控制箱内，可以随意控制和调整铣刀的加工，用直线、圆弧命令逼近零件，控制刀位轨迹使叶片表面的实际曲线与设计的曲线完全一致，精加工后的叶片表面不用打磨，便达到设计要求。 数控机床加工的叶片型线和精度，根据编制的设计程序控制加工，可以不再对叶片表面进行检测。数控机床的精度由有关部门按规定期限定期进行检验，所以它的可靠性和精度远高于常规叶片加工后的检测方式。 4 太浦河水泵叶片加工 太浦河泵站斜150轴伸泵叶轮直径米，每个叶轮有三个叶片，每个叶片重～，共18个叶片。为保证水泵叶片的加工质量，无锡水泵厂选择了富春江水工机械厂的五轴联动数控机床，它的加工效果非常好。 数控机床加工的太浦河水泵叶片，叶片加工精度实测数值： 叶片正面波浪度～，集中区域～，并均匀分布。 叶片背面波浪度～，其中≤1/100的区域占总面积的。 叶片表面粗糙度～μm，集中分布区域～μm。 实测2502个点坐标，其坐标误差-3～+4mm，绝对值≤3mm的占。 按要求每个叶片重量误差≤39kg。实测18个叶片，重量误差0～35kg，其中≤25kg的占，≤10kg的占50%。 坐标误差即为叶片允许误差，叶轮直径，允许误差为±。 5 数控机床加工的性 数控机床的价格比较贵，所以加工的费用比常规加工的要高。加工费用由机床折旧费、日常维护费、操作人员和管理人员费、加工中的正常损耗如刀具、电、气、冷却液等费用构成。最简单的方法是单位工时价格×工时数。工时包括软件计算工时和装夹、换刀等工时。确定数控加工的方法非常丰富，从轴至5轴联动，速度从低速至高速、工艺变化很多，刀位轨迹变化多，为有良好的经济性，应根据不同加工件的产品质量要求，选定最优数控加工程序和经济的加工方法。 比如，加工余量的确定是为了保证叶片能加工出来，应根据叶片大小、厚度，选择合适的叶片单面加工余量，太浦河水泵叶片的尺寸可放5～13mm余量；叶片根部、进出口边圆角等处可考虑以磨代铣降低费用。为了经济、高效又高精度的加工叶片，加工精度可通过人机交互设定。粗加工时三轴联动重切削加工去除大量表面余量，精加工时采用五轴联动高速加工，消除加工死角及薄壁处的振动和弹性退让，表面加工后不用打磨。在运行软件上可以首先用CAD三维设计、造型叶片，修改叶片表面缺陷，对表面光滑处理。然后用CAM灵活设计加工方法、确定加工参数、刀具等，进行刀轨的校核、编辑、优化、模拟仿真以获得最佳加工刀位轨迹，通过后处理程序生成加工程序。 太浦河水泵的叶轮直径，每个叶片重，由于委托外厂数控机床加工，每个叶片费用近8万元。0Cr13Ni4Mo的材料比较硬，如叶片铸造余量留得比较大，将增加数控机床的加工量和加工工时数。控制叶片的铸造质量，可以控制加工费用。 6 结束语 太浦河水泵叶片采用数控机床加工，叶片表面取得了很高的加工精度，保证了产品质量。随着我国经济实力的增加和机械加工的进步，水轮机制造厂已普遍使用数控机床，使水轮机叶片的加工水平大大提高，这也是水泵行业方向。 工程建设单位和设计单位，应该根据工程的重要性和特殊性，对水泵叶片的加工提出明确要求。对重点工程和特殊要求的水泵，采用数控机床加工水泵叶片。 对本答案还满意，请采纳！谢谢！！！
我比较熟悉潜水泵一点， 潜水泵的汽蚀主要是由于水泵直里在水里面，水泵露出了水面，长时间的运转发热，水泵里面有一个密封圈，里面装有油，大家都知道的，油在高热的时候会发出一些气体。
毕业设计(论文)开题报告 （适用于工科类、理科类专业） 课题名称 副 标 题 学院（系） 专 业 学生姓名 XXXXXX 环境科学与工程学院 给水排水工程 XXX 学 号 XXXX 2008 年 3 月 19 日 一、毕业设计（论文）课题背景（含文献综述） 1986 年以来, 随着建筑业的发展、建筑给水排水专业迅速发展, 已成为给水排水中不可缺少而又独具特色的组成部分。 这一时期内, 在专业队伍上已具有积累了一定经验并经过专业培训的设计、施工、安装管理人员。在技术上, 积累了以前的实践经验、借鉴了国外的新技术,专业技术有了明显的突破和发展, 其中消防给水系统在建筑给排水中的发展尤为突出。在组织上, 成立了全国建筑给水排水工程标准技术委员会和中国土木学会给水排水学会建筑给水排水委员会。近年来学术活动踊跃, 并加强了国际间的技术交流。在1996 年召开了全国建筑给水排水青年工程师大会, 举行中日学术交流会, 并参加了国际给水排水会议(W PC) 等加强了技术联系。此外, 这个阶段内我国建筑给排水产品设备的发展也促进了建筑给排水技术的发展。建筑给水排水技术的发展是与科研工作、工程实践(设计、安装)、产品开发等多方面有关。近年来, 高层建筑给排水日趋增加, 例如上海在浦东将建成的金茂大厦( 88 层, 420m ) 和上海国际环球金融中心(Shanghai World Finance Center 96 层, 465m ) , 促进了建筑给排水技术的发展。我国在这方面的科研基础工作还做得较少, 但在工作实践中特别是设计方面已处于一定的水平。在产品开发上, 也不断引进先进国家的技术。为了使传统的给排水工程与社会可持续发展在我国的经济条件下有机结合, 我国正积极发展水工业,作为给水排水工程在21世纪的新发展。其中也要求建筑给排水向舒适、卫生、安全可靠发展。 1 给水 1. 1 供水方式 在居住小区给水的供水方式中, 逐步向多种形式发展。传统的屋顶水箱供水具有系统可靠、简单, 降低用水高峰值以缓解用水的供需矛盾, 能充分利用市政给水管网的压力, 投资省、维修方便等优点。但也存在水质易被污染、水压不足、抗冻性差、影响建筑外观、增加结构荷载等问题。上海市规定, 新建住宅区规模在400户以上多层住宅, 不宜采用水箱供水方式, 可采用水池——水泵等给水方式。 在高层建筑给水方式中, 一般有分区串联供水方式和分区并联供水方式。 1. 2 增压设施 在我国城市供水管网中, 管网最不利处的水压要求≮0. 1M Pa, 并且城市水厂的供水发展速度滞后于住宅和公共建筑用水需求的发展速度, 加之管道的老化、承压能力下降, 故对于大多数建筑的供水来说都需要局部加压和水量的贮存、调节。我国常用的增压设施是水泵、气压给水设备和变频调速给水设备, 后二者技术的运用已日趋成熟。 1. 3 减压方式 在高层建筑中主要运用减压阀、水箱、水泵三种方式来进行给水的竖向分区。现在采用最多的是减压阀,它克服了占地多、噪音大、二次污染、造价高的缺点。在生活给水系统中, 通常采用弹簧减压阀。生活给水系统要求卫生洁具的最大静水压力≯0. 6M Pa, 住宅、旅馆、医院等分区压力控制在0. 3- 0. 35M Pa, 办公楼等仅白天活动的建筑分区压力控制在0. 35- 0. 45M Pa。在消防给水系统中, 我国目前多采用比例式减压阀来分区。消火栓给水系统控制最 不利消火栓处的最大静水压力≯0. 80M Pa, 自动喷水灭火给水系统控制管网内的工作压力≯1. 20M Pa。 1. 4 储水装置 在外部管网供水不足的情况下, 设钢筋混凝土贮水池, 其底部及内壁应铺设白瓷砖。设于屋顶的调节水箱, 从材料和加工方式上向多元化发展, 有镀锌、搪瓷、复合钢板, 还有采用涂塑、玻璃钢和不锈钢的水箱, 目的是克服水箱的二次污染、减轻结构重量和施工不便问题。 1. 5 节水技术 我国人均淡水资源并不多, 加上水污染, 使节水成为一件很重要的工作。在建筑给排水中, 主要是推广节水配件和建筑中水道。节水配件有液压式冲洗水箱配件, 二档冲洗大便器配件、屋顶水箱的配重逆开止回阀、水力控制的多功能阀以及给水的卫生器具配件, 可具有限流、温度自动调节、高温限制等功能。配件的改进还着重于节省用水量和防止漏水。在建筑中水设计中, 将污废水分流, 废水经生化处理后回用, 用于冲洗厕所用水、循环冷却水补充水等。我国的北京、深圳等城市已明确要求废水回用, 以节约用水、保护环境。 1. 6 生活用水量设计秒流量计算 从1990 年至1995 年, 我国对城市生活用水定额进行了新的研究。采集了全国55 个城市的历年资料和77 个居住小区的测试资料, 提出了不同城市规模、不同地区的居民生活用水量、综合生活用水量等建议值。 生活给水管道的设计秒流量在《建筑给水排水设计规范》中给出了平方根和同时使用百分比的两种公式。近年又提出了当用水规律符合发达国家用水特点时, 按美国亨脱法(概率法) 来计算设计秒流量和热水设计秒流量。 1. 7 分质供水 在营造现代化生活的住宅环境和高质量的生活社区中, 人们对饮用水水质提出了更高的要求。为了改善饮用水水质, 我国最初是以小型家用净水器的方式来处理饮用水, 其主要方式是用活性炭吸附过滤, 但是它在使用时滤料更换不易控制。近年来, 出现了“优质饮用水”这一概念, 它是指能达到直接生饮水水质标准的水, 其中有超纯水、纯水、蒸馏水、矿泉水和深度处理水等。优质饮用水的水源是来自城市自来水或地下矿泉水, 其处理工艺有离子交换、超滤、膜滤、蒸馏、消毒杀菌等。供水方式有桶装供应和管道分质供应, 桶装供应是在居住小区内设置集中的优质水供应站, 用桶装送至居民家中或自取, 这种方式在目前占大多数; 管道分质供水系统在上海住宅小区已建成一套, 该工艺采用臭氧氧化、活性炭吸附、预涂膜精滤、微电解和紫外线杀菌等技术, 可以去除对人体有害的有机物质, 特别是致癌、致畸、致突变物, 同时又保留了水中对人体有益的矿物质和微量元素。优质饮用水经净化处理后送至每户厨房, 采用变频恒压供水系统, 管道末端循环。 1. 8 隔振、防噪 在水泵的隔振技术上取得了一定的进步, 除了卧式泵外还解决了立式水泵的隔振元件, 开发了橡胶隔振器和弹簧隔振器。在水泵管路上还运用了可曲绕橡胶接头, 防止振动和噪音 的传递, 现已开发出大口径软接头, 还有可曲绕弯头、异径管接头, 使一个配件的功能增多, 便于管路的设计布置和安装。 在水泵的出水管上, 要求安装消声止回阀以及防止水锤和噪音。生活给水管内水流速度控制是, 当管径≤25mm 时, 水流速度控制在0. 8～ 1. 2mös; 当管径>25mm 时, 流速控制在≯2. 0mös。 2 热水 2. 1 热水的加热方式和设备 热水的加热方式有直接加热和间接换热。在采用热水锅炉加热设备中, 主要有燃气热水锅炉、燃油热水锅炉, 从总体上讲一次换热的效率要高于二次换热的效率。现国内研究出的全自动高效热水锅炉, 基本解决了热水锅炉设于楼上的安全问题, 以适用于我国南方无热力管网的地区。在直接加热中, 利用太阳能也取得一定进展。近二年, 国内还多次开展了热水供应、加热方式和设备方面的研讨。 在间接加热方式上, 采用的热媒主要为蒸汽和热水。其换热设备的理论得到一定的发展, 对容积式水加热的设计提出了“紊流加热”的概念, 即提高热媒和被加热水的流速, 以提高热媒对管壁的放热系数和管壁对被加热水的放热系数, 用以改善传热效果。在二次加热设备中, 出现了导流型容积式热交换器、半容积式热交换器、半即热式热交换器。在设计中已意识到综合考虑设备的安全、先进性以及设备一次性投资与占地面积的因素, 合理经济地选择加热设备。 2. 2 热水供应的设计计算 在综合性热水供应的场所，对最大小时热水用水量的计算有了合理的认识。对热媒耗量的计算能反映出水加热设备的产热水能力、热媒的加热能力和贮热量之间的关系。还出现了计算系统热量的最大极限值方法和循环水量的简捷计算方法。 在系统设计中， 注重保持供水水压、水温的平衡与稳定, 以达到用水舒适、节约的目的。在冷热水压力平衡中, 注意控制水头损失、重视水加热设备的设置位置、合理选择冷热水的竖向分区。在稳定水温控制中,选择合适的水加热设备的自动温度调节装置，处理好热水的机械循环系统。 2. 3 热水系统中的节能 热水供应系统节能问题提到新的位置, 其节能措施有: 提高给水温度、降低使用水温、采用混合龙头或恒温调节装置、减少热损失、选用优质的保温材料、改进加热方式、选用高效换热设备等。 2. 4 热水的水质处理 主要是防止热水结垢, 损坏设备管道, 降低传热效率。当用水量大、水质差时, 集中热水供应系统应在加热前进行水质软化处理, 在处理技术上除运用加药处理外还有运用静电处理技术、电子处理技术和磁化处理技术, 以保证热水在循环中的水质稳定。 此外, 热水中的军团菌(Legionella)问题, 也引起了关注。我国在热水器或贮罐的容积以及构造上进行了改进, 采取了一定的抑制细菌和军团菌滋生的条件。 3 排水 3. 1 排水立管通水能力的设计理论 塑料排水管的推广应用, 深入了排水立管通水能力设计理论的讨论。现存在三种观点: 一是环水膜重力流理论, 它假定立管内水流压力波动不大、不致破坏器具的水封, 由此产生了立管设计流量的负荷极限值; 二是对环水膜重力流量计算公式的否认, 在环水膜流状态下, 建立立管气流运动能量方程, 由此推出的立管排水量结果存在着矛盾; 三是认为环水膜重力流状态是为达到流量计算目的而高度假设的水流状态, 它用于计算是保守、可行的, 而用于建立气流运动能量方程则是不全面的。在这方面国内还缺少大量的试验和实践来加以验证。 立管通水能力的控制关键还是立管中的压力, 它是与上述的排水量、管壁粗糙系数, 还有水流速度等因素有关。 3. 2 排水通气技术 主要目的是提供排水中气体的散逸, 达到透气的作用; 防止排水系统中出现水封的负压虹吸及正压喷溅现象, 确保空气的循环; 保持排水迅速通畅、安静。其通气方式有内(外) 通气和透导式通气方式。并开展了通气阀和特制配件单立管排水系统的开发, 通气阀用于补气和防止管道内部气体进入室内, 现处于工程实践阶段; 特制配件单立管排水系统已出台了设计规程,其立管的通水能力增大、减少了立管的数量。但该产品现局限于铸铁制品。 3. 3 屋面雨水排水问题 通过多年工程实践经验, 对屋面雨水排水技术已有了较全面的认识, 并进行了系统的研究。在设计中明确管路系统中水流状态是压力流排水还是重力流排水,这二种设计方法均列入了我国的《屋面雨水排水设计 规程》。 3. 4 小型生活污水局部处理和消毒 我国在南方地区已在一定范围内设置建筑物用的生活污水处理设备, 这对建筑给排水的设计也提出了新的要求。建筑的生活污水与城市污水有一定的区别,其处理后排放标准有自己的特点。在处理工艺上常采用接触氧化、A2O 法、SBR 工艺流程, 处理的目的以降低BOD、COD 以及氨氮指标。处理构筑物可设在室外地下或建筑内地下室, 材料采用混凝土、玻璃钢或钢结构的。建筑污水处理还需考虑臭气的排放处理。 在污水消毒上, 南方采用氯片消毒较多; 北方地区采用二氧化氯协同消毒装置, 以电解的方式产生ClO 2混合气体。 3. 5 卫生洁具 生活水平的提高对卫生洁具提出新的要求, 卫生器具更注重舒适、可靠、安静、节能, 现也出现了各类高标准的、休闲的卫生器具。国外很多知名厂家也进入我国生产各类新产品。 4 建筑灭火技术 4. 1 消火栓给水系统 建筑灭火设计已成为建筑给水排水的重要部分。在消火栓给水系统中更注重扑救初期火灾, 系统中常采用稳压泵保持系统的常高压。增设小口径自救式水枪, 提供非消防专业人员 使用。在分区中有采用减压阀的、多出口水泵的、还有采用稳压阀的, 以保证消火栓的水压和出水量。为保证灭火设置能及时投入运行, 加强了工作泵和备用泵的自动切换装置。 4. 2 自动喷水灭火系统 高层、超高层以及大规模工业建筑的发展, 加强了自动喷水灭火技术的应用。自动喷水灭火设施设置在易起火部位、疏散通道、人员密集场所、不易发现火灾部位、人员不易疏散部位以及需喷水降温的地点。在高层建筑中对玻璃幕墙、中庭回廊、自动扶梯开口部位和普通防火卷帘处, 采取了喷头加密的方式来替代水幕。在高架仓库内引进了国外的大水滴喷头、ESFR 喷头,把喷水灭火从“控火”引入以“灭火”为目的。 4. 3 气体灭火 积极应用卤代烷的代用品。目前, 气体灭火剂和灭火系统日趋多样化, 有FM 200、CEA、IN ERGEN、Trio－dide 等等, 此外还有将水喷雾运用到电气灭火, 将泡沫喷水运用到汽车库灭火, 扩大了自动喷水灭火系统的应用范围。 5 管材和设备 5. 1 管材及连接方式 在给水方面, 热浸镀锌钢管、给水塑料管和金属塑料复合管相继出现。硬聚氯乙烯是积极推广应用的化学建材, 它克服了管道的锈蚀问题, 水流阻力小、重量轻、安装方便。这些新材料已开始应用到热水供应、饮用水系统中。 排水方面, 建设部在1989 年颁布了建筑排水硬聚氯乙烯管道技术规程, 并在100m 以下的建筑内部排水工程中推行U PVC 管的应用。经过多年的工程实践, 管道的伸缩、耐热要求、抗老化性等技术问题已得到解决, 现侧重于接口防漏、排水噪音控制和塑料管在高层建筑中的应用。还出现了复合型塑料管减少噪音的传出, 采用防火套管来防止高层火灾的蔓延, 开始采用离心浇铸成型或采用球墨铸铁管。管道的连接, 除对夹式外还有柔性连接, 如RK 型、RP 型、STL 型、ZPR 型柔性接口。 5. 2 建筑给排水设备 在气压给水技术上, 出现了强制性水力自动补气方式, 有补气罐高位设置和低位设置形式; 出现可缓解、调节热水体积膨胀量的形式, 还可专用于消防水量的调节与压力控制。在变频调速给水技术上, 出现了变压变量给水设备、多点控制恒压变量给水设备、用于生活和消防系统的双恒压给水设备、变频调速和气压水罐相结合的变频式气压给水设备。在水泵产品上, 出现了低重心、低位出水的立式水泵, 有二个或以上出水口的多出口水泵, 有适用于消防给水用的流量—— 扬程曲线平缓的水泵等等。在热交换器生产中采取了改进措施, 如提高热媒流速使加热盘管颤动、行成局部紊流区、增设导流挡板、分隔水加热和贮存区域、减少被加热水的过水断面、设置循环水泵以在加热过程中不断循环、利用蒸汽凝结水的余热等等。另外, 国内已能生产给水减压阀并积累了一定的测试数据。在排水上已广泛应用潜水泵, 开发了带撕裂功能和碾磨装置的无堵塞排水泵。局部水处理设备, 如隔油池、沉淀池等已成系列。地漏生产有多通道、防溢、快开、可调、侧墙等多种形式。建筑内的生活污水处理、中水处理设备已有多种产品可供选用。游泳池水处理一体化设备, 开始应用机械制浪和 水力制浪技术设备。在循环冷却水系统中, 冷却塔生产已达到国际水平, 水质处理和稳定均有相应的设备。 6 其他方面 6. 1 工程建设标准 过去, 规范编制的周期较长、内容过于简单、技术滞后严重, 近年来加强了规范的修订工作。建筑给排水技术方面在有强制性规范的同时, 已完成10 多本推荐性规范, 填补了国内工程建设标准的空白。在标准图建设上也不断补充新的内容, 经常修改、更新, 增强可操作性。及时反映建筑给水排水技术水平, 提高了整体专业的水平。 6. 2 CAD 技术的应用 CAD 技术在设计人员中已推广应用。给排水专业出现了多种应用软件包。在计算机绘图方面, 能做到绘制平面图的同时自动生成并显示出透视图, 使平面和三维更直观。软件也可在平面绘制后再生成透视图。在软件的开发上,突出了专业的特点, 均以AutoCAD 为平台, 但是在计算和优化方面软件还未能较好开发。软件处于初级绘图应用阶段。 6. 3 智能化建筑中的给排水设计 重视楼宇自动化系统和运用计算机技术对给排水设备进行测量、监视及自动控制。给排水专业主要对卫生设备及灭火设备方面提出监控要求。在给水系统中,提出能对流量、压力(压差)、温度、液位的监视、控制、测量、记录; 排水系统中, 提出能对流量的测量、记录、阻塞的显示等; 消防灭火系统中, 提出监控方式、监测位置, 并能及时反映运行状态。 自动化系统起步较晚, 但现已有了智能建筑设计标准。在住宅区内, 给水计量开始推广应用远传水表。由于产品规格偏少、投资偏大, 限制了给排水对自控的要求。 为了我国建筑给水排水事业的发展，我们必须不断地总结经验，吸取国外的新技术，创造建筑给水排水技术体系，把建筑给水排水工程技术提高到一个新水平。 二、毕业设计（论文）方案介绍（主要内容） 苏中话物设备通信楼建筑给水排水和消防设计的给水排水及消防施工图的设计和编制，扩初设计说明书和各系统计算书；外文翻译。 本建筑项目位于江苏省扬州市，西临新城河，北临文昌西路，本建筑地下二层，地上13层，总建筑面积万余平方米，地上建筑面积万余平方米，地下建筑面积万余平方米，高，属一类高层建筑。 下二层为非机动车库；地下一层设有一个战时人防物资库、水池、泵房、强弱电间等；一层与二层为客户接待服务处；三层为食堂及餐厅；四层为会议活动室；五～七层为呼叫中心；八～九层办公室；十一～十三层为数据机房；屋顶设机房层。 一）给水相关初步方案 本工程由城市市政自来水管进水以满足生活以及消防用水要求，从北侧文昌西路市政给水管接入，市政水压。 供水方式采用分区给水，地下室、一层以及二层采用市政管网直接供水，二层以上采用水泵和水箱相结合的“市政管网—贮水池—加压水泵—屋顶水箱—用水点”供水系统。 水池、水泵房集中设置在地下一层。 二）排水相关初步方案 生活污废水室内外均合流，经化粪池预处理后就近排入市政污水管网系统。 餐饮废水废水经隔油池除油，地下车库废水经隔油后提升至室外后排入市政管网。 屋面雨水采用重力流雨水系统，直接排入就近雨水检查井。 三）消防相关初步方案 1、自动灭火系统 本工程中故除建筑面积小于5平方米的卫生间、不宜采用水扑灭的电器设备间及与室外相通的敞廊以外均设置自动喷淋系统，以中危险级计算布置。 报警阀组集中设置于地下一层水泵房内。 喷淋用水通过喷淋泵从消防水池直接抽取，屋顶设消防水箱，室外设水泵结合器。 当消防水箱静压力不满足要求时设增压稳压泵系统。 另：所有数据机房，电池室和变电所拟采用七氟丙烷FM200气体灭火系统 一层柴油发电机房采用水喷雾灭火系统 2、消火拴系统 消火拴用水通过消防泵从消防水池直接抽取，屋顶设消防水箱，室外设水泵结合器。 各层均设置消火拴灭火系统。 拟在消火拴出口压力大于处使用减压稳压消火拴。 当消防水箱静压力不满足要求时设增压稳压泵系统。 3、消防水池 由于本工程只有一路进水，故设消防水池保障消防安全性。消防水池设于地下室水泵房内。大小根据自动喷淋和消火拴保护时间用水量确定。 4、灭火器配置 本工程各个楼层均应布置灭火器。办公区域按中危险等级配置，机房区域按严重危险等级配置，强弱电间、电梯机房、控制室以及变电所均应加设灭火器。 四）人防工程相关初步方案 本工程地下室人防共设有一个人防物资库。需设自动喷淋以及消火拴灭火系统。 给水，排水以及消防系统设计计算时须参考各人防工程相关规范的具体要求。 三、毕业设计（论文）的主要参考文献 1) 中国市政工程西南设计研究院．给水排水设计手册第1册（常用资料）．第二版．北京： 中国建筑工业出版社，2001． 2) 中国市政工程西南设计研究院．给水排水设计手册第2册（建筑给水排水）．第二版．北 京：中国建筑工业出版社，2001． 3) 中国市政工程西北设计研究院．给水排水设计手册第11册（常用设备）．第二版．北京： 中国建筑工业出版社，2001． 4) 中国市政工程华北设计研究院．给水排水设计手册第12册（器材与装置）．第二版．北 京：中国建筑工业出版社，2001． 5) 陈耀宗，姜文源，胡鹤均．建筑给水排水设计手册．第二版．北京：中国建筑工业出版 社，1994． 6) 王增长，高羽飞，曾雪华．建筑给水排水工程．第五版．北京：中国建筑工业出版社， 2005． 7) 冯翠敏，付婉霞．集中热水供应系统的循环方式与节水．中国给水排水．2001，17(9)： 46～48． 8) 中华人民共和国建设部建筑给水排水设计规范．GBJ50015-2003．中国计划出版社． 9) 中华人民共和国建设部高层民用建筑设计防火规范．GB50045-95．中国计划出版社． 10) 中华人民共和国建设部自动喷水灭火设计规范．GB50084－2001．中国计划出版社． 11) 中华人民共和国建设部自动喷水灭火系统施工及验收规范．GB50261－96．中国计划出 版社． 12) 中国建筑标准设计研究所．给水排水标准图集合订本 S1（下）．北京：中国建筑标准 设计研究所出版，2002． 13) 中国建筑标准设计研究所．给水排水标准图集合订本 S2（上）．北京：中国建筑标准 设计研究所出版，2002． 14) 中国建筑标准设计研究所．给水排水标准图集合订本 S3（上）．北京：中国建筑标准 设计研究所出版，2002． 15) 中华人民共和国建设部人民防空地下室设计规范．GB50038－2005．中国计划出版社． 16) 中华人民共和国建设部人民防空工程设计防火规范．GB50098－98．中国计划出版社． 17) 中华人民共和国建设部汽车库、修车库、停车场设计防火规范．GB50067－97．中国计 划出版社． 18) STD BSI BS EN 12109-ENGL．Bacuum drainage systems inside buildings．1999 19) AEA． User Guide．AEA Technology，Harewell，UK，1997 20) ATV REGELWERK（1992）：Besondere Entwaesserungsverfahren Unterdruckentwaesserung －Druckentwaesserung
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节能型循环水泵在供水系统中的应用 前言 电力工程建设中供水系统投资高、工程量大施工复杂，对电力工程建设造价与投资回收年限影响较大，在电厂供水系统方案设计中非常重视自然通风冷却塔与循环水泵选择，循环水泵房与循环水管道系统优化布置，因为它们直接影响汽轮机安全运行与发电机满负荷发电，直接影响电厂的经济性，为了降低供水系统年运行费用，节约工程造价必须推广节能型设备的应用、优化系统的配置。 火力发电厂中汽轮发电机凝汽器的冷却水量随季节变化，夏季冷却水量大冬季冷却流量小；随汽轮机抽汽量变化，抽汽量大冷却流量少，抽汽量小冷却流量大。供水系统采用一台机组配二台相同型号水泵并联模式，将循环冷却水量平均分配给二台循环水泵，这种配置模式符合《火力发电厂水工技术规程、规定》，在电厂供水系统设计中广泛使用。 但是，一台机组配二台相同型号水泵在运行过程中经常出现问题，为了从根本上解决水泵运行效率低下与系统流量变化步调不一的矛盾，开发一种新型高效节能型水泵事在必然。 高效节能型循环水泵在供水系统中的应用 近年来全国各地相继建成一大批135MW火力发电厂，在山东里彦电厂、徐州诧城电厂、甘肃金川电厂、山东魏桥热电厂，我们先后设计了18台135MW国产超高压、中间再热机组。这些电厂位于我国华北、东北与西北地区，共同特点是企业自发自用，除了有稳定的电力需求外还有供热负荷，供热负荷波动较大，夏季热负荷小冬季热负荷大，年采暖期长。 以135MW供热机组为例，汽轮机最大连续出力时汽轮机凝汽器的凝汽量为324t/h，需要循环冷却水量19640m3/h；汽轮机额定抽汽工况时汽轮机凝汽器的凝汽量为223t/h，需要循环冷却水量12274m3/h；汽轮机最大抽汽工况时汽轮机凝汽器的凝汽量143t/h，循环冷却水量4700m3/h。随机组运行工况的改变，循环水系统需要的冷却水量从4700m3/h--19000m3/h的巨幅波动。 供水系统采用常规水泵布置，为了满足夏季汽轮机运行要求，通常选用选择水泵流量9800-11700m3/h，扬程米，按照夏季二台水泵并联运行来满足循环水系统需要的冷却水量19000m3/h，其它季节通过一台水泵运行来满足循环水系统冷却水量需要，水泵流量范围9800-11700m3/h，系统超过此流量范围运行时，水泵运行很不经济。 不难发现：汽轮机在额定抽汽工况下，循环冷却系统需水量为12274t/h，系统水阻比汽轮机纯凝工况时略为减少米，水泵扬程下降到米，单台水泵流量增加到13000t/h，一台水泵运行可以满足系统要求，只是运行效率不高。可是汽轮机最大抽汽工况时，循环冷却水量只有4700t/h，系统水阻比汽轮机纯凝工况时大幅度减少，导致水泵扬程提高、运行效率很低，造成冷却塔淋水装置涌水、加大配水槽流速，水流热交换时间减少。由于水泵的工作效率极低，电动机无功功率增加，白白地浪费电能。 如果在135MW国产超高压、中间再热机组中循环水系统采用新型高效节能型水泵，将从根本上解决水泵运行效率低下与系统流量变化步调不一的矛盾。 以G48Sh水泵为例，在转速n=485r/min时、水泵流量17500m3/h、扬程18米、水泵效率88%、轴功率947kw；在转速n=420r/min时、水泵流量13200m3/h、扬程米、水泵效率87% 轴功率587kw。该水泵设计参数与135MW机组循环水系统参数基本吻合、运行效率高。对100多台G48Sh水泵进行抽样检测，实际运行效率为84-88%；常规48Sh-22水泵运行效率只有60%。 水泵配用电动机采用双极数、双转速的核心技术，增加了循环水系统运行调节灵活性。根据凝汽器冷却水量随季节变化、随抽汽量改变，自动调整电动机极数与转速，同时改变输出功率与水泵供水量。一台G48Sh水泵高转速运行比二台48Sh-22并联水泵每小时多供水量3000吨；一台G48Sh水泵低转速运行电动机输出功率可以从947KW调整到587KW，电动机功率降幅达37%，其节能效果非常明显。因为循环水系统除了夏季水泵高转速运行外，其他季节基本上可以低速运行，按照年运行时间7200小时计算，每年每台水泵可节省电量230万度。按照电厂厂用电价元/度计算，单台循环水泵每年节约电费大约为40万元左右，按照10-15年回收年限计算，单台循环水泵节约电费高达400-600万元，对于安装几台节能型循环水泵的电厂，其经济效益非常可观不可小视，这也是许多电厂节能技术改造的一个发展方向。而常规水泵配用电动机是固定不可调的，一定的转速所对应的输出功率是不变的。单台高效节能型循环水泵比等容量常规SH系列离心水泵价格高15-20万元，这部分投资费用只须电机低速运行很短时间即可收回全部成本。 高效节能型循环水泵的引入可以优化系统水力条件，加宽了水泵高效区段适应范围，有效地提高水泵工作效率；改变了一台汽轮机配二台等容量水泵常规设计理念，提出了一种新的水泵配置来满足汽轮机的变工况运行要求，本体结构采用卧式泵壳设计，厂运行、检修非常方便。 山东十里泉电厂(2×125MW)循环水系统原来配备了4台同型号48SH-22水泵运行，确实存在水泵供水量不足、效率低、经济性能差。1998年10月将其中的4#水泵更换成G48SH水泵，投产后电厂委托电力试验研究所进行了水泵性能测试，在高、低转速时运行效率分别高达与，比未改造其他水泵效率分别提高和，耗电量明显减少。 广东云浮电厂(2×125MW)也是配备了4台同型号循环水泵48SH-22。夏季3台水泵运行，其他季节2台运行。因为循环水流量不足、效率低，将其改成G48SH水泵，投产后委托广东电力试验研究所对水泵效率进行检测，新泵高转速时实际流量16537t/h、运行效率、电动机功率1002KW；新泵低转速时实际流量13080t/h、运行效率为、电动机功率646KW。水泵与机组运行工况吻合。原水泵实际流量14400t/h、效率、电动机功率1089KW；最高效率70%时流量为11540t/h，水泵与机组运行工况不符。高转速时新泵比旧泵供水量大2137 t/h、功率低、效率高；低速时新泵在供水量相同情况下，单台水泵每小时可以节省443KW，节能效果显著。 结论 任何新技术的推广都需要一个认识过程, 高效节能型循环水泵的最大特点是节能、工作效率高，值得在全国推广。但是它是否适合所有地区、所有135MW机组的运行还需要更多的实际应用证明，需要因地制宜的选择。 推广高效节能型循环水泵不仅涉及到电厂循环水泵的配置、水泵备用与水泵运行费用问题，而且关系到水泵与汽轮机运行的联锁、控制问题等等，尤其在长江边建设取水泵房必须谨慎选择，高效节能型循环水泵的几何尺寸较等容量水泵大的多，对江边取水泵房而言，设备及设备运行费用不及取水泵房结构费用与施工费用，特别是水源枯水位与最高水位相差较大的时候，取水泵房几何尺寸的任何变化对工程造价的影响是非常大的。
1 引言 供水系统在人们生活和工业应用当中是必不可少的。随着人们生活水平的提高和现代工业的发展，人们对供水系统的质量和可靠性的要求越来越高。变频能够很好的满足现代供水系统的要求。在变频出现以前，有以下供水方式：(1) 单台恒定转速泵的供水系统这种供水方式是水泵从蓄水池中抽水加压直接送往用户，严重影响了城市公用水管管网压力的稳定，水泵整日不停运转。这种系统简单、造价最低，但耗电严重，水压不稳，供水质量极差。(2) 恒定转速泵加水塔（或高位水箱）的供水系统这种供水方式是由水泵先向水塔供水，再由水塔向用户供水。水塔注满水后水泵停止工作，水塔水位低于某一高度时水泵启动，水泵处于断续工作状态中。这种方式比前一种省电，供水压力比较稳定，但基建设备投资大，占地面积大，水压不可调，供水质量差。(3)恒定转速泵加气压罐的供水系统这种供水方式是利用封闭的气压罐代替水塔蓄水，通过检测罐内压力来控制水泵的开与停。当罐中压力降到压力下限时，水泵启动；当罐中压力升到压力上限时，水泵停止。这种方式，设备的成本比水塔要低很多。但是电机起动频繁，易造成电机的损坏，能耗大。变频不仅克服了过去供水系统的缺点，而且有其自身的优点。此系统采用了先进的s7－200plc和变频器mm440，具有低廉的价格和强大的指令，可以满足多种多样的小规模的控制要求，变频器mm440具有很高的运行可靠性、功能的多样性和全面而完善的控制功能。这种供水方式不仅提高了供水系统的稳定性和可靠性，而且实现水泵的无级调速，使供水压力能够跟踪系统所需水压，提高了供水质量。同时变频器对水泵采取软启动，启动时冲击电流很小，启动能耗小。2 供水系统的基本特性供水系统的基本特性是水泵在某一转速下扬程h与流量q之间的关系曲线f (q)，前提是供水系统管路中的阀门开度不变。扬程特性所反映的是扬程h与用水流量q之间的关系。由图1的扬程特性表明，流量q越大，扬程h越小。在阀门开度和水泵转速都不变的情况下，流量q的大小主要取决于用户的用水情况。管阻特性是以水泵的转速不变为前提，阀门在某一开度下，扬程h与流量q之间的关系h=f (q)。管阻特性反映了水泵转动的能量用来克服水泵系统的水位及压力差、液体在管道中流动阻力的变化规律。由图1可知，在同一阀门开度下，扬程h越大，流量q也越大，流量q的大小反映了系统的供水能力。扬程特性曲线和管阻特性曲线的交点，称为供水系统的平衡工作点，如图1中a点。在这一点，用户的用水流量和供水系统的供水流量达到平衡状态，供水系统既满足了扬程特性，也符合了管阻特性，系统稳定运行。当用水流量和供水流量达到平衡时，扬程ha稳定，供水系统的压力也保持恒定。图1 供水系统的基本特性3 变频恒压供水系统的构成及工作原理 系统的构成变频恒压供水系统采用西门子的plc作为控制器，变频器mm440是频率调节器，和电动机作为执行机构，压力传感器作为控制的反馈元件。plc选用内部控制模块cpu224，模拟量2路输入通用模块、模拟量2路输出通用模块和pid模块。cpu224有14路输入/10路输出，对于小型的控制系统而言够用。pid模块使用方便，在软件中只需要配置pid的每个参数。与mm440的电源输入口连接，经过变频器变频后的交流电接，带动水泵转动。s7-200数字输出口输出控制信号到，两端连接的是工频或变频的，主要起接通或断开与。s7-200的模拟输出口输出控制电压信号给mm440的模拟电压输入口ain1+和ain1-，该控制电压主要调节交流电的频率。压力传感器从供水网络中反馈压力信号，压力信号经过滤波放大后输入给s7-200的模拟输入口。系统的结构如图2所示。图2 变频恒压供水系统的总体框图 系统的工作原理变频恒压供水系统是由三相异步电动机带动水泵旋转来供水，通过变频器调节输入交流电的频率而调节异步电动机的转速，从而改变水泵的出水流量来调节供水系统的压力。因此，供水系统变频的实质是三相异步电动机的变频调速，通过改变定子供电频率来改变同步转速而实现调速的。的转速为：其中： n0为同步转速；n为转子转速；f为异步电机的定子输入交流电的频率；s为异步电机的转差率；p为异步电机的极对数。由上式可知，当异步电机的极对数p不变时，电机转子转速n与定子输入交流电频率f成正比。当系统启动，运行在自动模式时，此时手动模式无效。系统按照给定的水压进行设定，plc根据给定的水压自动调节交流电的频率，精确跟踪给定的供水压力。在用水量高峰时期，系统的用水量猛增，扬程降低，供水量不足，供水水压下降，1#电机输入交流电的频率会升高，以提高供水水压。当交流电的频率达到最大频率，供水水压仍然小于设定的水压时，1#电机会自动切换到工频状态下，同时2#电机启动并工作在变频状态。在夜间，系统的用水量递减，扬程升高，供水量过大，2#电机会退出变频状态，1#电机由工频切换到变频状态，并不断调节交流电频率，系统最终要维持供水的设定压力。当系统运行在手动模式时，自动模式无效。在自动模式出现问题或系统在维护期间时，系统才会采用手动模式。用户根据需要，可以从plc的输入开关输入信号，选择1#电机或2#电机运行在工频状态。变频恒压供水系统的功能要求：系统的供水压力能够准确跟踪给定供水压力（稳态误差在5％内）；可以自动进行自动模式/手动模式切换。系统的控制原理框图如图3所示。压力传感器从供水管网反馈电压信号，电压信号经过滤波放大后送到s7-200的模拟输入口，与给定的供水压力信号比较形成压力偏差信号，经过plc（s7-200）pid模块pi调节后发出控制电压信号，送到变频器mm440的模拟输入调节端口。送到变频器mm440的模拟电压信号与连接到变频器mm440的三相交流电的频率一一对应，调节控制电压信号就可以调节三相交流电的频率。系统是以供水管网的供水压力为控制对象而构成的，其设计是按照两个电机就可以完全满足供水要求。图3 变频恒压供水系统的控制原理框图4 硬件 主电路变频恒压供水系统就是利用异步电机拖动水泵的。系统的主电路由电源开关q、熔断器fu、交流接触器km、kr等组成，采用了一台变频器切换控制两台电机，1#电机和2#电机可以在工频和变频状态下进行切换，交流接触器的通断由s7－200的输出口控制。主电路如图4所示。图4 系统主电路图 控制电路控制电路主要由plc（s7－200）、变频器mm440等组成，plc外围电路接线图如图5所示。总电源开关为q，sb0为plc的程序启动按钮，与plc的输入口相连接，当按下sb0时，为“1”，plc程序启动。k1为系统的自动模式开关，当k1接通时，为“1”，交流接触器km1闭合，系统自动运行。当变频器的频率达到上限频率时，为“1”，1#泵和电机切换到工频状态下，2#泵和电机变频启动。当变频器的频率达到下限频率时，为“1”，2#电机停止运行，1#电机由工频切换到变频状态下。和的状态由变频器输入。k2为系统的手动模式开关，当k2接通时，为“1”，交流接触器km1断开，系统不能自动运行，用户可以根据需要接通k3或k4来选取1#电机或2#电机工频运行。km1为控制1#电机和2#电机在自动模式下运行的交流接触器，km2为控制1#电机在变频下运行的交流接触器，km3为控制1#电机在工频下运行的交流接触器，km4为控制2#电机在变频下运行的交流接触器，km5为控制2#电机在工频下运行的交流接触器。图5 plc外围接线图5 程序设计 plc程序设计plc程序设计的主要流程如图6所示。合上开关q，按下起动按钮sb0，plc程序复位。当合上开关k1，为“1”，系统在自动模式下运行，交流接触器km1接通，系统将根据程序跟踪设定供水压力。图6 主程序流程图当用户用水量递增，变频器达到频率50hz，供水压力还没有达到设定的供水压力时，mm440输出高电平到。此时，为“0”， 为“1”，交流接触器km2断开，km3接通，1#电机由变频切换到工频。定时器计时3s，变频器停止，变频器的频率由最高频率50hz逐渐下降，3s后为“1”，2#电机接到变频器开始变频运行。设置延迟时间主要原因是让变频器的频率下降，软启动静止的2#电机，减小电机启动电流，避免电机烧毁。当用户用水量减小，变频器达到下限频率30hz，供水压力还是高于设定的供水压力时，mm440输出高电平到。此时，为“0”，km2断开，2#电机退出变频并逐渐停止。同时为“1”，为“0”，交流接触器km2接通，km3断开，1#电机由工频切换到变频。下限频率设定在30hz主要原因：在供水系统中，转速过低时会出现水泵的全扬程小于基本扬程（实际扬程）形成水泵“空转”的现象。在多数情况下，下限频率应定为30hz～35hz。当合上开关k2，系统在手动模式下运行，交流接触器km1断开。用户可以根据需要，合上开关k3，交流接触器km3接通，选择1#电机在工频下运行。合上开关k4，交流接触器km5接通，选择2#电机在工频下运行。 变频器mm440的参数配置变频器mm440主要使用的是模拟输入口ain1+和ain1－，模拟电压信号输入后通过得到数字信号。由plc模拟输出口输出模拟控制电压信号，输入到变频器的模拟口，变频器的频率和控制电压一一对应。系统使用变频器的模拟端口，最高频率应该设置为50hz，最低频率为30hz。mm440的参数配置如附表所示。附表 mm440的参数配置6 结束语应用西门子plc（s7－200）内部的pid模块和变频器mm440的无极调速控制恒压供水系统，高效节能，调速供水效果突出，抗干扰能力强。同时采用变频器对电机实行软起动，减少了设备损耗，延长了水泵、电机设备的使用寿命。以供水水压为控制对象的闭环控制，稳态误差小，动态响应快，运行稳定。实验效果表明，采用plc（s7－200）和变频器mm440构成的变频恒压供水系统，具有很强的实用性，体现了变频调速恒压供水的技术优势，为供水领域开辟了切实有效的途径。参考文献[1] 李光,谢欢,王直杰. 高压变频器模拟量控制电路及功能设计[j]. 电气传动自动化,2008,38(7):63-68.[2] 彭旭昀. 一种基于变频器pid功能的plc控制恒压供水系统[j]. 机电工程技术,2005,34(10):54-56.[3] 陈新恩,王永祥. 基于s7-200的变频调速恒压供水系统[j]. 制造业电气,2006,25(6):37-39.[4] 朱玉堂. 变频恒压供水系统的研究开发与应用[d]. 杭州:浙江大学,2005.
1 引言 供水系统在人们生活和工业应用当中是必不可少的。随着人们生活水平的提高和现代工业的发展，人们对供水系统的质量和可靠性的要求越来越高。变频能够很好的满足现代供水系统的要求。在变频出现以前，有以下供水方式：(1) 单台恒定转速泵的供水系统这种供水方式是水泵从蓄水池中抽水加压直接送往用户，严重影响了城市公用水管管网压力的稳定，水泵整日不停运转。这种系统简单、造价最低，但耗电严重，水压不稳，供水质量极差。(2) 恒定转速泵加水塔（或高位水箱）的供水系统这种供水方式是由水泵先向水塔供水，再由水塔向用户供水。水塔注满水后水泵停止工作，水塔水位低于某一高度时水泵启动，水泵处于断续工作状态中。这种方式比前一种省电，供水压力比较稳定，但基建设备投资大，占地面积大，水压不可调，供水质量差。(3)恒定转速泵加气压罐的供水系统这种供水方式是利用封闭的气压罐代替水塔蓄水，通过检测罐内压力来控制水泵的开与停。当罐中压力降到压力下限时，水泵启动；当罐中压力升到压力上限时，水泵停止。这种方式，设备的成本比水塔要低很多。但是电机起动频繁，易造成电机的损坏，能耗大。变频不仅克服了过去供水系统的缺点，而且有其自身的优点。此系统采用了先进的s7－200plc和变频器mm440，具有低廉的价格和强大的指令，可以满足多种多样的小规模的控制要求，变频器mm440具有很高的运行可靠性、功能的多样性和全面而完善的控制功能。这种供水方式不仅提高了供水系统的稳定性和可靠性，而且实现水泵的无级调速，使供水压力能够跟踪系统所需水压，提高了供水质量。同时变频器对水泵采取软启动，启动时冲击电流很小，启动能耗小。2 供水系统的基本特性供水系统的基本特性是水泵在某一转速下扬程h与流量q之间的关系曲线f (q)，前提是供水系统管路中的阀门开度不变。扬程特性所反映的是扬程h与用水流量q之间的关系。由图1的扬程特性表明，流量q越大，扬程h越小。在阀门开度和水泵转速都不变的情况下，流量q的大小主要取决于用户的用水情况。管阻特性是以水泵的转速不变为前提，阀门在某一开度下，扬程h与流量q之间的关系h=f (q)。管阻特性反映了水泵转动的能量用来克服水泵系统的水位及压力差、液体在管道中流动阻力的变化规律。由图1可知，在同一阀门开度下，扬程h越大，流量q也越大，流量q的大小反映了系统的供水能力。扬程特性曲线和管阻特性曲线的交点，称为供水系统的平衡工作点，如图1中a点。在这一点，用户的用水流量和供水系统的供水流量达到平衡状态，供水系统既满足了扬程特性，也符合了管阻特性，系统稳定运行。当用水流量和供水流量达到平衡时，扬程ha稳定，供水系统的压力也保持恒定。图1 供水系统的基本特性3 变频恒压供水系统的构成及工作原理 系统的构成变频恒压供水系统采用西门子的plc作为控制器，变频器mm440是频率调节器，和电动机作为执行机构，压力传感器作为控制的反馈元件。plc选用内部控制模块cpu224，模拟量2路输入通用模块、模拟量2路输出通用模块和pid模块。cpu224有14路输入/10路输出，对于小型的控制系统而言够用。pid模块使用方便，在软件中只需要配置pid的每个参数。与mm440的电源输入口连接，经过变频器变频后的交流电接，带动水泵转动。s7-200数字输出口输出控制信号到，两端连接的是工频或变频的，主要起接通或断开与。s7-200的模拟输出口输出控制电压信号给mm440的模拟电压输入口ain1+和ain1-，该控制电压主要调节交流电的频率。压力传感器从供水网络中反馈压力信号，压力信号经过滤波放大后输入给s7-200的模拟输入口。系统的结构如图2所示。图2 变频恒压供水系统的总体框图 系统的工作原理变频恒压供水系统是由三相异步电动机带动水泵旋转来供水，通过变频器调节输入交流电的频率而调节异步电动机的转速，从而改变水泵的出水流量来调节供水系统的压力。因此，供水系统变频的实质是三相异步电动机的变频调速，通过改变定子供电频率来改变同步转速而实现调速的。的转速为：其中： n0为同步转速；n为转子转速；f为异步电机的定子输入交流电的频率；s为异步电机的转差率；p为异步电机的极对数。由上式可知，当异步电机的极对数p不变时，电机转子转速n与定子输入交流电频率f成正比。当系统启动，运行在自动模式时，此时手动模式无效。系统按照给定的水压进行设定，plc根据给定的水压自动调节交流电的频率，精确跟踪给定的供水压力。在用水量高峰时期，系统的用水量猛增，扬程降低，供水量不足，供水水压下降，1#电机输入交流电的频率会升高，以提高供水水压。当交流电的频率达到最大频率，供水水压仍然小于设定的水压时，1#电机会自动切换到工频状态下，同时2#电机启动并工作在变频状态。在夜间，系统的用水量递减，扬程升高，供水量过大，2#电机会退出变频状态，1#电机由工频切换到变频状态，并不断调节交流电频率，系统最终要维持供水的设定压力。当系统运行在手动模式时，自动模式无效。在自动模式出现问题或系统在维护期间时，系统才会采用手动模式。用户根据需要，可以从plc的输入开关输入信号，选择1#电机或2#电机运行在工频状态。变频恒压供水系统的功能要求：系统的供水压力能够准确跟踪给定供水压力（稳态误差在5％内）；可以自动进行自动模式/手动模式切换。系统的控制原理框图如图3所示。压力传感器从供水管网反馈电压信号，电压信号经过滤波放大后送到s7-200的模拟输入口，与给定的供水压力信号比较形成压力偏差信号，经过plc（s7-200）pid模块pi调节后发出控制电压信号，送到变频器mm440的模拟输入调节端口。送到变频器mm440的模拟电压信号与连接到变频器mm440的三相交流电的频率一一对应，调节控制电压信号就可以调节三相交流电的频率。系统是以供水管网的供水压力为控制对象而构成的，其设计是按照两个电机就可以完全满足供水要求。图3 变频恒压供水系统的控制原理框图4 硬件 主电路变频恒压供水系统就是利用异步电机拖动水泵的。系统的主电路由电源开关q、熔断器fu、交流接触器km、kr等组成，采用了一台变频器切换控制两台电机，1#电机和2#电机可以在工频和变频状态下进行切换，交流接触器的通断由s7－200的输出口控制。主电路如图4所示。图4 系统主电路图 控制电路控制电路主要由plc（s7－200）、变频器mm440等组成，plc外围电路接线图如图5所示。总电源开关为q，sb0为plc的程序启动按钮，与plc的输入口相连接，当按下sb0时，为“1”，plc程序启动。k1为系统的自动模式开关，当k1接通时，为“1”，交流接触器km1闭合，系统自动运行。当变频器的频率达到上限频率时，为“1”，1#泵和电机切换到工频状态下，2#泵和电机变频启动。当变频器的频率达到下限频率时，为“1”，2#电机停止运行，1#电机由工频切换到变频状态下。和的状态由变频器输入。k2为系统的手动模式开关，当k2接通时，为“1”，交流接触器km1断开，系统不能自动运行，用户可以根据需要接通k3或k4来选取1#电机或2#电机工频运行。km1为控制1#电机和2#电机在自动模式下运行的交流接触器，km2为控制1#电机在变频下运行的交流接触器，km3为控制1#电机在工频下运行的交流接触器，km4为控制2#电机在变频下运行的交流接触器，km5为控制2#电机在工频下运行的交流接触器。图5 plc外围接线图5 程序设计 plc程序设计plc程序设计的主要流程如图6所示。合上开关q，按下起动按钮sb0，plc程序复位。当合上开关k1，为“1”，系统在自动模式下运行，交流接触器km1接通，系统将根据程序跟踪设定供水压力。图6 主程序流程图当用户用水量递增，变频器达到频率50hz，供水压力还没有达到设定的供水压力时，mm440输出高电平到。此时，为“0”， 为“1”，交流接触器km2断开，km3接通，1#电机由变频切换到工频。定时器计时3s，变频器停止，变频器的频率由最高频率50hz逐渐下降，3s后为“1”，2#电机接到变频器开始变频运行。设置延迟时间主要原因是让变频器的频率下降，软启动静止的2#电机，减小电机启动电流，避免电机烧毁。当用户用水量减小，变频器达到下限频率30hz，供水压力还是高于设定的供水压力时，mm440输出高电平到。此时，为“0”，km2断开，2#电机退出变频并逐渐停止。同时为“1”，为“0”，交流接触器km2接通，km3断开，1#电机由工频切换到变频。下限频率设定在30hz主要原因：在供水系统中，转速过低时会出现水泵的全扬程小于基本扬程（实际扬程）形成水泵“空转”的现象。在多数情况下，下限频率应定为30hz～35hz。当合上开关k2，系统在手动模式下运行，交流接触器km1断开。用户可以根据需要，合上开关k3，交流接触器km3接通，选择1#电机在工频下运行。合上开关k4，交流接触器km5接通，选择2#电机在工频下运行。 变频器mm440的参数配置变频器mm440主要使用的是模拟输入口ain1+和ain1－，模拟电压信号输入后通过得到数字信号。由plc模拟输出口输出模拟控制电压信号，输入到变频器的模拟口，变频器的频率和控制电压一一对应。系统使用变频器的模拟端口，最高频率应该设置为50hz，最低频率为30hz。mm440的参数配置如附表所示。附表 mm440的参数配置6 结束语应用西门子plc（s7－200）内部的pid模块和变频器mm440的无极调速控制恒压供水系统，高效节能，调速供水效果突出，抗干扰能力强。同时采用变频器对电机实行软起动，减少了设备损耗，延长了水泵、电机设备的使用寿命。以供水水压为控制对象的闭环控制，稳态误差小，动态响应快，运行稳定。实验效果表明，采用plc（s7－200）和变频器mm440构成的变频恒压供水系统，具有很强的实用性，体现了变频调速恒压供水的技术优势，为供水领域开辟了切实有效的途径。参考文献[1] 李光,谢欢,王直杰. 高压变频器模拟量控制电路及功能设计[j]. 电气传动自动化,2008,38(7):63-68.[2] 彭旭昀. 一种基于变频器pid功能的plc控制恒压供水系统[j]. 机电工程技术,2005,34(10):54-56.[3] 陈新恩,王永祥. 基于s7-200的变频调速恒压供水系统[j]. 制造业电气,2006,25(6):37-39.[4] 朱玉堂. 变频恒压供水系统的研究开发与应用[d]. 杭州:浙江大学,2005.
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节能型循环水泵在供水系统中的应用 前言 电力工程建设中供水系统投资高、工程量大施工复杂，对电力工程建设造价与投资回收年限影响较大，在电厂供水系统方案设计中非常重视自然通风冷却塔与循环水泵选择，循环水泵房与循环水管道系统优化布置，因为它们直接影响汽轮机安全运行与发电机满负荷发电，直接影响电厂的经济性，为了降低供水系统年运行费用，节约工程造价必须推广节能型设备的应用、优化系统的配置。 火力发电厂中汽轮发电机凝汽器的冷却水量随季节变化，夏季冷却水量大冬季冷却流量小；随汽轮机抽汽量变化，抽汽量大冷却流量少，抽汽量小冷却流量大。供水系统采用一台机组配二台相同型号水泵并联模式，将循环冷却水量平均分配给二台循环水泵，这种配置模式符合《火力发电厂水工技术规程、规定》，在电厂供水系统设计中广泛使用。 但是，一台机组配二台相同型号水泵在运行过程中经常出现问题，为了从根本上解决水泵运行效率低下与系统流量变化步调不一的矛盾，开发一种新型高效节能型水泵事在必然。 高效节能型循环水泵在供水系统中的应用 近年来全国各地相继建成一大批135MW火力发电厂，在山东里彦电厂、徐州诧城电厂、甘肃金川电厂、山东魏桥热电厂，我们先后设计了18台135MW国产超高压、中间再热机组。这些电厂位于我国华北、东北与西北地区，共同特点是企业自发自用，除了有稳定的电力需求外还有供热负荷，供热负荷波动较大，夏季热负荷小冬季热负荷大，年采暖期长。 以135MW供热机组为例，汽轮机最大连续出力时汽轮机凝汽器的凝汽量为324t/h，需要循环冷却水量19640m3/h；汽轮机额定抽汽工况时汽轮机凝汽器的凝汽量为223t/h，需要循环冷却水量12274m3/h；汽轮机最大抽汽工况时汽轮机凝汽器的凝汽量143t/h，循环冷却水量4700m3/h。随机组运行工况的改变，循环水系统需要的冷却水量从4700m3/h--19000m3/h的巨幅波动。 供水系统采用常规水泵布置，为了满足夏季汽轮机运行要求，通常选用选择水泵流量9800-11700m3/h，扬程米，按照夏季二台水泵并联运行来满足循环水系统需要的冷却水量19000m3/h，其它季节通过一台水泵运行来满足循环水系统冷却水量需要，水泵流量范围9800-11700m3/h，系统超过此流量范围运行时，水泵运行很不经济。 不难发现：汽轮机在额定抽汽工况下，循环冷却系统需水量为12274t/h，系统水阻比汽轮机纯凝工况时略为减少米，水泵扬程下降到米，单台水泵流量增加到13000t/h，一台水泵运行可以满足系统要求，只是运行效率不高。可是汽轮机最大抽汽工况时，循环冷却水量只有4700t/h，系统水阻比汽轮机纯凝工况时大幅度减少，导致水泵扬程提高、运行效率很低，造成冷却塔淋水装置涌水、加大配水槽流速，水流热交换时间减少。由于水泵的工作效率极低，电动机无功功率增加，白白地浪费电能。 如果在135MW国产超高压、中间再热机组中循环水系统采用新型高效节能型水泵，将从根本上解决水泵运行效率低下与系统流量变化步调不一的矛盾。 以G48Sh水泵为例，在转速n=485r/min时、水泵流量17500m3/h、扬程18米、水泵效率88%、轴功率947kw；在转速n=420r/min时、水泵流量13200m3/h、扬程米、水泵效率87% 轴功率587kw。该水泵设计参数与135MW机组循环水系统参数基本吻合、运行效率高。对100多台G48Sh水泵进行抽样检测，实际运行效率为84-88%；常规48Sh-22水泵运行效率只有60%。 水泵配用电动机采用双极数、双转速的核心技术，增加了循环水系统运行调节灵活性。根据凝汽器冷却水量随季节变化、随抽汽量改变，自动调整电动机极数与转速，同时改变输出功率与水泵供水量。一台G48Sh水泵高转速运行比二台48Sh-22并联水泵每小时多供水量3000吨；一台G48Sh水泵低转速运行电动机输出功率可以从947KW调整到587KW，电动机功率降幅达37%，其节能效果非常明显。因为循环水系统除了夏季水泵高转速运行外，其他季节基本上可以低速运行，按照年运行时间7200小时计算，每年每台水泵可节省电量230万度。按照电厂厂用电价元/度计算，单台循环水泵每年节约电费大约为40万元左右，按照10-15年回收年限计算，单台循环水泵节约电费高达400-600万元，对于安装几台节能型循环水泵的电厂，其经济效益非常可观不可小视，这也是许多电厂节能技术改造的一个发展方向。而常规水泵配用电动机是固定不可调的，一定的转速所对应的输出功率是不变的。单台高效节能型循环水泵比等容量常规SH系列离心水泵价格高15-20万元，这部分投资费用只须电机低速运行很短时间即可收回全部成本。 高效节能型循环水泵的引入可以优化系统水力条件，加宽了水泵高效区段适应范围，有效地提高水泵工作效率；改变了一台汽轮机配二台等容量水泵常规设计理念，提出了一种新的水泵配置来满足汽轮机的变工况运行要求，本体结构采用卧式泵壳设计，厂运行、检修非常方便。 山东十里泉电厂(2×125MW)循环水系统原来配备了4台同型号48SH-22水泵运行，确实存在水泵供水量不足、效率低、经济性能差。1998年10月将其中的4#水泵更换成G48SH水泵，投产后电厂委托电力试验研究所进行了水泵性能测试，在高、低转速时运行效率分别高达与，比未改造其他水泵效率分别提高和，耗电量明显减少。 广东云浮电厂(2×125MW)也是配备了4台同型号循环水泵48SH-22。夏季3台水泵运行，其他季节2台运行。因为循环水流量不足、效率低，将其改成G48SH水泵，投产后委托广东电力试验研究所对水泵效率进行检测，新泵高转速时实际流量16537t/h、运行效率、电动机功率1002KW；新泵低转速时实际流量13080t/h、运行效率为、电动机功率646KW。水泵与机组运行工况吻合。原水泵实际流量14400t/h、效率、电动机功率1089KW；最高效率70%时流量为11540t/h，水泵与机组运行工况不符。高转速时新泵比旧泵供水量大2137 t/h、功率低、效率高；低速时新泵在供水量相同情况下，单台水泵每小时可以节省443KW，节能效果显著。 结论 任何新技术的推广都需要一个认识过程, 高效节能型循环水泵的最大特点是节能、工作效率高，值得在全国推广。但是它是否适合所有地区、所有135MW机组的运行还需要更多的实际应用证明，需要因地制宜的选择。 推广高效节能型循环水泵不仅涉及到电厂循环水泵的配置、水泵备用与水泵运行费用问题，而且关系到水泵与汽轮机运行的联锁、控制问题等等，尤其在长江边建设取水泵房必须谨慎选择，高效节能型循环水泵的几何尺寸较等容量水泵大的多，对江边取水泵房而言，设备及设备运行费用不及取水泵房结构费用与施工费用，特别是水源枯水位与最高水位相差较大的时候，取水泵房几何尺寸的任何变化对工程造价的影响是非常大的。
任何一个课题的研究或开发都是有学科基础或技术基础的。综述部分主要阐述选题在相应学科领域中的发展进程和研究方向，特别是近年来的发展趋势和最新成果。通过与中外研究成果的比较和评论，说明自己的选题是符合当前的研究方向并有所进展，或采用了当前的最新技术并有所改进，目的是使读者进一步了解选题的意义。综述部分能反映出毕业设计学生多方面的能力。首先，反映中外文献的阅读能力。通过查阅文献资料，了解同行的研究水平，在工作中和论文中有效地运用文献，这不仅能避免简单的重复研究，而且也能使研究开发工作有一个高起点。其次，还能反映出综合分析的能力。从大量的文献中找到可以借鉴和参考的，这不仅要有一定的专业知识水平，还要有一定的综合能力。对同行研究成果是否能抓住要点，优缺点的评述是否符合实际，恰到好处，这和一个人的分析理解能力是有关的。值得注意的是，要做好一篇毕业论文，必须阅读一定量（2~3篇）的外文资料，这不仅反映自己的外文阅读能力，而且有助于论文的先进性。6注意事项编辑1、论文摘要中应排除本学科领域已成为常识的内容；切忌把应在引言中出现的内容写入摘要；一般也不要对论文内容作诠释和评论(尤其是自我评价)。2、不得简单重复题名中已有的信息。3、结构严谨，表达简明，语义确切。摘要先写什么，后写什么，要按逻辑顺序来安排。句子之间要上下连贯，互相呼应。摘要慎用长句，句型应力求简单。每句话要表意明白，无空泛、笼统、含混之词，但摘要毕竟是一篇完整的短文，电报式的写法亦不足取。摘要不分段。4、用第三人称。建议采用“对……进行了研究”、“报告了……现状”、“进行了……调查”等记述方法标明一次文献的性质和文献主题，不必使用“本文”、“作者”等作为主语。5、要使用规范化的名词术语，不用非公知公用的符号和术语。新术语或尚无合适汉文术语的，可用原文或译出后加括号注明原文。6、除了实在无法变通以外，一般不用数学公式和化学结构式，不出现插图、表格。7、不用引文，除非该文献证实或否定了他人已出版的著作。8、缩略语、略称、代号，除了相邻专业的读者也能清楚理解的以外，在首次出现时必须加以说明。科技论文写作时应注意的其他事项，如采用法定计量单位、正确使用语言文字和标点符号等，也同样适用于摘要的编写。摘要编写中的主要问题有：要素不全，或缺目的，或缺方法；出现引文，无独立性与自明性；繁简失当。9、论文摘要之撰写通常在整篇论文将近完稿期间开始，以期能包括所有之内容。但亦可提早写作，然后视研究之进度作适当修改。有关论文摘要写作时应注意下列事项：10、整理你的材料使其能在最小的空间下提供最大的信息面。11、用简单而直接的句子。避免使用成语、俗语或不必要的技术性用语。12、请多位同僚阅读并就其简洁度与完整性提供意见。13、删除无意义的或不必要的字眼。但亦不要矫枉过正，将应有之字眼过份删除，如在英文中不应删除必要之冠词如a''an''the等。14、尽量少用缩写字。在英文的情况较多，量度单位则应使用标准化者。特殊缩写字使用时应另外加以定义。15、不要将在文章中未提过的数据放在摘要中。16、不要为扩充版面将不重要的叙述放入摘要中，即使摘要仅能以一两句话概括，就让维持这样吧，切勿画蛇添足。17、不要将文中之所有数据大量地列于摘要中，平均值与标准差或其它统计指标仅列其最重要的一项即可。18、不要置放图或表于摘要之中，尽量采用文字叙述。
多级水泵拆解方法：
1.泵盖的拆卸：先写下泵盖与泵体之间的连接螺母，然后用手锤垫以纯铜棒敲击泵盖，即可拆下，若带有顶出螺栓，则可用顶出螺栓定下。
2.叶轮的拆卸：拧下叶轮螺母，用木锤或铅锤沿叶轮四周轻轻击打即可拆卸下，若叶轮锈蚀在轴上时，可先用洗油或汽油浸洗后再拆。
3.泵体的拆卸：先卸下托架轴承体与托架间的连接螺母，取下泵体。再卸下填料压盖取出在填料韩体内的填料。
4.泵轴的拆卸：先卸下托架轴承体上的前、后轴压盖，再用纯铜棒由轴的前方向后（即向联轴器方向）敲打，即可把轴取下。
5.最后一步，即对拆卸完的泵体零件进行归类存放。
1、首先使用扳手拆开水泵电源进线盒，注意不要损伤密封橡胶圈。去掉电源线，使用钳子剪断输入电机线圈的三根线，即2根电源线，还有一根是电容串联的线。这样潜水泵的电源线和盖子就分开了，方便拆卸其它部件。
2、接着就可以使用扳手把水泵的底面的几只螺丝松开，注意使用合适的扳手，忌用活络扳手或老虎钳扳螺丝。目的是防止损伤螺帽造成拆卸困难。
3、取下螺丝后，使用榔头轻敲底部的进水段，这是潜水泵的泵盖，同时也是泵的进水口，四周的缝隙组成泵进口的滤网。防止过大的杂质进入，造成堵塞。
4、去掉泵盖后，就可以看见水泵的叶轮。接下来就要拆卸叶轮。由于叶轮和轴一起转，可以如上图那样使用老虎钳卡在叶轮的叶片上。然后使用梅花扳手松开轴螺帽。
5、叶轮螺帽取下后，叶轮要取出来。最简单的方法就是使用木榔头的柄对着轴螺栓敲打。敲打的方向是轴向水平用力。注意轴螺栓和叶轮口面一样高就可以了，取下叶轮。同时使用老虎钳把轴上的键取下来。
6、这时候就不要再敲打轴。接着使用内六角扳手把如下图位置的3只螺丝拆下。
7、注意，敲打的时候水泵电机的另一端的电机盖也会退出去。
8、3只螺丝取下来，这样泵的密封室就打开了。取下的部件一面是叶轮室，另一面是密封件工作室。
9、然后小心的取下轴上的密封动环件，注意动环的两端有静环，都是安装在固定位置的，取下要小心，防止损坏此瓷环。
10、最后使用榔头轻轻敲出轴，这样水泵电机转子就取下来了。为维修水泵定子提供了方便。
1、拆卸过程：
第一步：用拉玛拉下联轴器，取下联轴器。
第二步：松开轴承端盖轮，取下轴承端盖。
第三步：松开泵体螺丝，取下泵体。
第四步：用套筒扳手取下叶轮锁紧螺母。
第五步：装好拉玛，将叶轮取下。
第六步：取下端盖。
第七步：取下填料压盖。
第八步：取下轴套。
第九步：取下轴承端盖。
第十步：利用工具卸下泵轴。
取下泵轴后对拆卸的部件进行检修2、
装回过程：
第一步：装回泵轴。
第二步：装上轴承端盖。
第三步：装好填料端盖。
第四步：安装轴套。
第五步：装上泵体端盖。
第六步：装好叶轮。
第七步：装上叶轮锁紧螺母。
第八步：将泵体放回泵座。
第九步：装回后用螺母加以固定，检查轴的转动情况。
第十步：确定检修合格，装上轴承端盖，装回联轴器。
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