安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控課程設(shè)計(jì).doc

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1、 目 錄全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)31 設(shè)計(jì)目的與要求31.1設(shè)計(jì)目的31.2 設(shè)計(jì)要求32 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)32.1 控制方案32.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)43 設(shè)備選型43.1傳感器43.2 執(zhí)行器53.3 控制器63.4 配套設(shè)備63.5 水泵74 電路及管路設(shè)計(jì)74.1 電路設(shè)計(jì)74.2 管路設(shè)計(jì)8結(jié) 論9 全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 1 設(shè)計(jì)目的與要求1.1設(shè)計(jì)目的對(duì)于多數(shù)礦井來(lái)說(shuō)，較大的礦井水被排放到地面后比較難以處理，自然排放容易造成環(huán)境污染，二次處理成本極高，采用二次利用的方式能有效的解決礦井水排放問(wèn)題。所以本次課程設(shè)計(jì)利用從井下抽放到地面蓄水池的礦井水進(jìn)行制漿，制成的泥漿將會(huì)用于井下滅火和充填。這樣

2、做有很重大的意義，不僅間接地保護(hù)了環(huán)境，而且還很好地實(shí)現(xiàn)了資源的有效利用。1.2 設(shè)計(jì)要求 本次設(shè)計(jì)采用水泵將蓄水池的水抽出到指定設(shè)備的系統(tǒng)，在完成規(guī)定的功能的基礎(chǔ)上關(guān)于系統(tǒng)的要求是：a. 能檢測(cè)抽出的水流量，b. 能控制水流量為我們的指定值，c.能形成一個(gè)自動(dòng)恒流控制系統(tǒng)。關(guān)于設(shè)計(jì)方案中選用的傳感器、控制器、執(zhí)行器等設(shè)備的要求是安全有效，具有很高的靈敏度等性能。2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 控制方案關(guān)于這次設(shè)計(jì)自動(dòng)抽水控制系統(tǒng)，總體遵循經(jīng)濟(jì)有效實(shí)用的原則，在經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)上更多的考慮設(shè)備的實(shí)用性。首先是選擇好系統(tǒng)所需要的各種設(shè)備儀器，預(yù)計(jì)采購(gòu)的設(shè)備有渦街流量計(jì)，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，PID自整定儀器，液位傳感器

3、和繼電器等，通過(guò)液位傳感器對(duì)水位高度進(jìn)行監(jiān)控，利用渦街流量計(jì)對(duì)管道中流過(guò)的流體的流速和流量進(jìn)行檢測(cè)，利用電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的閥門開(kāi)關(guān)改變流過(guò)管道的流體的流量，利用繼電器進(jìn)行控制電路的組裝等等。選購(gòu)好這些儀器設(shè)備以后，接下來(lái)的就是控制電路的設(shè)計(jì)，控制電路就是使負(fù)載能獲得所需要的各個(gè)不同的電壓和電流值，一般來(lái)說(shuō)，控制電路中電壓或電流的變化，都可用滑線式可變電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)。控制電路有制流和分壓兩種最基本接法，一般在安排控制電路時(shí)，并不一定要求設(shè)計(jì)出一個(gè)最佳方案。只要根據(jù)現(xiàn)有的設(shè)備設(shè)計(jì)出既安全而又省電且能滿足實(shí)驗(yàn)要求的電路就可以了。設(shè)計(jì)方法一般也不必做復(fù)雜的計(jì)算，可以邊實(shí)驗(yàn)邊改進(jìn)。設(shè)計(jì)好控制電路以后，剩下的就是將

4、這些儀器設(shè)備按照設(shè)計(jì)好的控制電路進(jìn)行連接組合，根據(jù)各個(gè)儀器設(shè)備的接線圖，將它們有序的相互連接好，這樣最終就構(gòu)成一個(gè)能夠自動(dòng)控制抽水的具有反饋調(diào)節(jié)的系統(tǒng)。2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 關(guān)于這次設(shè)計(jì)的自動(dòng)抽水控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)采用了由渦街流量計(jì)，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和PID自整定控制儀，液位傳感器和小型繼電器等在內(nèi)的眾多儀器，進(jìn)行了相應(yīng)的控制電路的設(shè)計(jì)，可以自由的根據(jù)相應(yīng)的要求進(jìn)行流速、流量的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了將儲(chǔ)水池的水抽取到指定設(shè)備的目的。在系統(tǒng)中，通過(guò)液位傳感器對(duì)液面高度的檢測(cè)，進(jìn)行反饋式的自動(dòng)調(diào)節(jié)作用，渦街流量計(jì)對(duì)流速和流量的顯示，根據(jù)所需要的數(shù)據(jù)，使用PID自整儀和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行控制調(diào)整，嚴(yán)格控制管道內(nèi)通過(guò)的流量，達(dá)到

5、所要求的標(biāo)準(zhǔn)。3 設(shè)備選型3.1傳感器 本次設(shè)計(jì)采用的傳感器選型為渦街流量計(jì)。渦街流量計(jì)是在流體中安放一個(gè)非流線型旋渦發(fā)生體，使流體在發(fā)生體兩側(cè)交替地分離，釋放出兩串規(guī)則地交錯(cuò)排列的旋渦，且在一定范圍內(nèi)旋渦分離頻率與流量成正比的流量計(jì)。渦街流量計(jì)特點(diǎn)是壓力損失小,量程范圍大,精度高,在測(cè)量工況體積流量時(shí)幾乎不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數(shù)的影響。無(wú)可動(dòng)機(jī)械零件，因此可靠性高,維護(hù)量小。儀表參數(shù)能長(zhǎng)期穩(wěn)定。渦街流量計(jì)采用壓電應(yīng)力式傳感器,可靠性高,可在-20+250的工作溫度范圍內(nèi)工作。有模擬標(biāo)準(zhǔn)信號(hào),也有數(shù)字脈沖信號(hào)輸出,容易與計(jì)算機(jī)等數(shù)字系統(tǒng)配套使用,是一種比較先進(jìn)、理想的流量?jī)x表。 電

6、池供電渦街流量計(jì)，型號(hào)為L(zhǎng)UGB,由青島世融馨專業(yè)生產(chǎn)廠家直接生產(chǎn)，測(cè)量范圍： 0.02-600000m3/h，精度等級(jí)： 1.0，公稱通徑： 10-2000mm，適用介質(zhì)： 氣體 液體，工作壓力： 0-23MPa，工作溫度： 420。選型依據(jù)為在實(shí)現(xiàn)要求的基礎(chǔ)上，外加考慮經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。 3.2 執(zhí)行器本次設(shè)計(jì)采用的執(zhí)行器為電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。電動(dòng)調(diào)節(jié)閥是接收工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)閥門改變閥芯和閥座之間的截面積大小，控制管道介質(zhì)的流量、溫度、壓力等工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化調(diào)節(jié)功能。它的優(yōu)點(diǎn)是優(yōu)點(diǎn)：節(jié)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥能，只在工作時(shí)才消耗電能；環(huán)保，無(wú)碳排放；安裝快捷方便，無(wú)需復(fù)雜的氣動(dòng)管路和氣泵工作站。它的

7、缺點(diǎn)是電機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生的內(nèi)熱會(huì)導(dǎo)致熱保護(hù)，使調(diào)節(jié)閥停止工作；由于運(yùn)動(dòng)部件多，相對(duì)容易產(chǎn)生故障，尤其在調(diào)節(jié)頻繁的工況，容易產(chǎn)生電機(jī)熱保護(hù)、減速齒輪損壞、模塊可控硅燒毀等故障。電動(dòng)流量調(diào)節(jié)閥，型號(hào)ZDLP，由上海沃中閥門直接生產(chǎn)，由361L系列電子式電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和單座調(diào)節(jié)閥組成。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)有伺系統(tǒng)，無(wú)須另配伺服放大器，有輸入訊號(hào)及電源即可控制運(yùn)轉(zhuǎn)，連線簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)閥閥芯采用頂導(dǎo)向，適用與對(duì)泄露量要求嚴(yán)格，閥前后壓差低及有一定粘度和含有纖維介質(zhì)的場(chǎng)合。選型依據(jù)為在實(shí)現(xiàn)要求的基礎(chǔ)上，外加考慮經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。沃中閥門 3.3 控制器本次設(shè)計(jì)采用的控制器是PID自整定控制儀表。PID自整定控制儀表集數(shù)字儀表與模

8、擬儀表于一體，可對(duì)溫度、壓力、液位、速度等測(cè)量信號(hào)進(jìn)行數(shù)字量顯示控制，使測(cè)量值的顯示更為清晰直觀。它的主要特點(diǎn)是可分別帶有一路PID控制輸出及一路變送輸出，可適用各種測(cè)量控制場(chǎng)合；手/自動(dòng)無(wú)擾動(dòng)切換手自狀態(tài)下可修改參數(shù)；具有多種調(diào)節(jié)輸出方式（PWM輸出、可控規(guī)觸發(fā)輸出、固態(tài)繼電器輸出及電壓/電流輸出。PID自整定控制儀,型號(hào)PN，由江蘇金湖金迪儀表有限公司生產(chǎn)，P-N系列PID自整定控制儀表適用于需要進(jìn)行高精度測(cè)量控制的系統(tǒng)。P-N系列PID自整定控制儀集數(shù)字儀表與模擬儀表于一體，可對(duì)溫度、壓力、液位、速度等測(cè)量信號(hào)進(jìn)行數(shù)字量顯示控制，使測(cè)量值的顯示更為清晰直觀。選型依據(jù)為在實(shí)現(xiàn)要求的基礎(chǔ)上，

9、外加考慮經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。 3.4 配套設(shè)備本次設(shè)計(jì)所需的配套設(shè)備有小型繼電器和液位傳感器，液位傳感器，型號(hào)JYB，由北京昆侖海岸傳感技術(shù)有限公司生產(chǎn)制造，具有反向保護(hù)、限流保護(hù)電路，在安裝時(shí)正負(fù)極接反不會(huì)損壞變送器，異常時(shí)送器會(huì)自動(dòng)限流在 35MA 以內(nèi)固態(tài)結(jié)構(gòu)，無(wú)可動(dòng)部件，高可靠性，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。小型繼電器， 型號(hào)JX4A，由上海約瑟電器有限公司生產(chǎn)制造，繼電器是具有隔離功能的自動(dòng)開(kāi)關(guān)元件，廣泛應(yīng)用于遙控、遙測(cè)、通訊、自動(dòng)控制、機(jī)電一體化及電力電子設(shè)備中，是最重要的控制元件之一。3.5 水泵本次設(shè)計(jì)選用的水泵是羅瓦拉水泵，因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)需要使用的水泵可以適用于有少量雜質(zhì)的水體，而且使用的流量必

10、須大于50方小時(shí)。羅瓦拉水泵的型號(hào)為L(zhǎng)OWARA，由南京世好機(jī)電科技有限公司制造生產(chǎn)，水泵材質(zhì)為不銹鋼，驅(qū)動(dòng)方式為電動(dòng)，性能為耐腐蝕，流量為0-200（m3/h），揚(yáng)程為1-300（m），汽蝕余量為15（m），吸入口徑為32-100（mm），排出口徑為32-100（mm）。選型依據(jù)為在實(shí)現(xiàn)要求的基礎(chǔ)上，外加考慮經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。4 電路及管路設(shè)計(jì)4.1 電路設(shè)計(jì) 壓力傳感器RT的阻值隨著壓力的升高而降低。當(dāng)儲(chǔ)水池內(nèi)水壓超過(guò)設(shè)定壓力的上限值時(shí)，C點(diǎn)電壓將高于B點(diǎn)電壓，N2輸出高電平，使觸發(fā)器的輸出端D點(diǎn)變?yōu)楦唠娖?，V飽和導(dǎo)通，K吸合，其常開(kāi)觸頭接通，通過(guò)交流接觸器將水泵的工作電源接通，水泵開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，使

11、儲(chǔ)水池的誰(shuí)開(kāi)始向指定設(shè)備流動(dòng)。隨著水壓的下降，RT的阻值逐漸增大，使C點(diǎn)電壓逐步降低。當(dāng)水壓低于設(shè)定壓力的下限值 時(shí)，C點(diǎn)電壓將低于A點(diǎn)電壓，Nl輸出高電平，使D點(diǎn)變?yōu)榈碗娖?，V截止，K釋放，水泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)。在水泵起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，VL點(diǎn)亮;在水泵停止工作時(shí)，VL熄滅。4.2 管路設(shè)計(jì) 流量計(jì)在測(cè)量的時(shí)候會(huì)因各種外在因素出現(xiàn)誤差，誤差按其來(lái)源可分為設(shè)備誤差，環(huán)境誤差，人員誤差和方法誤差，所以在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候，要認(rèn)真對(duì)流量計(jì)進(jìn)行修正調(diào)整。振動(dòng)流量計(jì)測(cè)量失準(zhǔn)的一大勁敵，因此在使用時(shí)應(yīng)注意避免機(jī)械振動(dòng)，尤其是管道的橫向振動(dòng)這種影響在流量計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上是無(wú)法抑制和消除的。由于渦街信號(hào)對(duì)流場(chǎng)影響同樣敏感，故直管段長(zhǎng)度不能保證穩(wěn)定渦街所必要的流動(dòng)條件時(shí)，需要采用U型的管路段保證流量計(jì)精度，使測(cè)量得到的示數(shù)更加接近于真實(shí)值。 結(jié) 論這次的課程設(shè)計(jì)可以說(shuō)是為畢業(yè)設(shè)計(jì)做的一個(gè)預(yù)演，真的做起來(lái)困難重重，深刻體會(huì)到做一個(gè)抽水系統(tǒng)，里面需要的很多知識(shí)我們沒(méi)有接觸過(guò)，去圖書館找書的時(shí)候發(fā)現(xiàn)，我們學(xué)的僅僅是皮毛，還有很多東西需要我們?nèi)グl(fā)掘，就算是借一本書看完它，我們還是會(huì)發(fā)現(xiàn)還有很多知識(shí)沒(méi)有吃透，這需要我們不斷的實(shí)踐，不斷地自學(xué)習(xí)，不斷地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題去思考問(wèn)題。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)活動(dòng)，在增加自己知識(shí)面的基礎(chǔ)上，增強(qiáng)了自己的創(chuàng)造能力，希望在以后這樣的機(jī)會(huì)中自己會(huì)做的更好。