礦井主排水設(shè)計_(經(jīng)典版)

1、礦井主排水設(shè)計_(經(jīng)典版)山西煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書設(shè)計題目：塔山礦主排水電氣控制系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計時間：2013年5月8日 至 2013年6月2日 設(shè)計地點(diǎn)：山西煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院1、設(shè)計內(nèi)容1.礦井自動排水系統(tǒng)的各種參數(shù)與檢測2.大同塔山煤礦礦井排水系統(tǒng)設(shè)計3. PLC自動控制礦井主排水系統(tǒng)的設(shè)計4.控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計5.控制系統(tǒng)的抗干擾措施2、設(shè)計要求 本系統(tǒng)采用SIEMENS的S7-300系列PLC，并結(jié)合各種傳感器（主要為水位傳感器、負(fù)壓傳感器、壓力傳感器、流量傳感器等），完成系統(tǒng)設(shè)計中要實(shí)現(xiàn)的控制功能。本系統(tǒng)采用水泵及管路的“自動輪換”工作制。又根據(jù)“避峰填谷”的原則確定開啟水泵臺

2、數(shù)，以達(dá)到節(jié)省用電的目的。在就地PC端，采用易控組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)視設(shè)備的運(yùn)行情況及各個運(yùn)行參數(shù)，做到有故障及時發(fā)現(xiàn)并盡早處理。3、提交資料畢業(yè)論文塔山礦主排水電氣控制系統(tǒng)設(shè)計；理論圖紙；畢業(yè)論文主題內(nèi)容PPT目 錄摘 要- 1 -第一章 緒論- 2 -1.1排水系統(tǒng)概述- 2 -1.1.1礦井生產(chǎn)過程中排水的重要性- 2 -1.1.2礦井排水系統(tǒng)的組成部分- 2 -1.2井下排水系統(tǒng)存在的問題- 3 -1.3排水系統(tǒng)為何要實(shí)現(xiàn)自動控制- 4 -第二章 礦井自動排水系統(tǒng)的各種參數(shù)與檢測- 5 -2.1水倉水位的檢測- 5 -2.1.1液位傳感器介紹- 5 -2.1.2液位檢測裝置的選擇- 8 -2

3、.2電機(jī)及水泵溫度檢測- 9 -2.3水泵壓力檢測- 9 -2.4水泵流量檢測- 11 -2.4.1流量檢測儀器的安裝位置- 11 -2.4.2流量檢測傳感器- 12 -2.4.3流量計的要求- 14 -2.5水泵負(fù)壓檢測- 14 -第三章 大同塔山煤礦礦井排水系統(tǒng)設(shè)計- 16 -3.1 塔山煤礦- 16 -3.2 塔山煤礦礦井資料- 16 -3.3選型設(shè)計- 16 -3.4引水設(shè)備- 18 -3.5自動閥門- 20 -3.5.2電動球閥- 21 -3.6高壓開關(guān)柜- 22 -第四章 PLC自動控制礦井主排水系統(tǒng)的設(shè)計- 24 -4.1控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)- 24 -4.2 PLC自動控制礦井主排

4、水系統(tǒng)的設(shè)計- 24 -4.2.1 PLC的主要特點(diǎn)- 25 -4.2.2 S7-300PLC的基本組成- 28 -4.3西門子ET200M與PROFIBUS-DP總線- 31 -第五章 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計- 33 -5.1PLC的軟件設(shè)計- 33 -5.1.1軟件流程圖- 33 -5.1.2地址分配- 35 -5.1.3水泵的自動開啟、運(yùn)行、停止故障保護(hù)流程圖- 36 -5.2控制系統(tǒng)上位機(jī)的軟件設(shè)計- 39 -5.2.1設(shè)計要求- 40 -5.2.2設(shè)計內(nèi)容- 40 -5.2.3上位機(jī)與PLC的通信- 41 -5.2.4操作終端界面- 42 -5.2.5監(jiān)控主界面- 43 -5.2.6報警

5、界面- 45 -第六章 控制系統(tǒng)的抗干擾措施- 47 -6.1常見的各種干擾源- 47 -6.2如何采取措施排除這些干擾- 47 -第七章 總結(jié)- 48 -致 謝- 49 -參考文獻(xiàn)- 49 - 4 - / 55- 4 - / 55摘 要本文根據(jù)排水控制的要求，進(jìn)行自動控制方面的設(shè)計。本系統(tǒng)采用SIEMENS的S7-300系列PLC，并結(jié)合各種傳感器（主要為水位傳感器、負(fù)壓傳感器、壓力傳感器、流量傳感器等），完成系統(tǒng)設(shè)計中要實(shí)現(xiàn)的自動化控制功能。本系統(tǒng)采用水泵及管路的“自動輪換”工作制。又根據(jù)“避峰填谷”的原則確定開啟水泵臺數(shù)，以達(dá)到節(jié)省用電的目的。在就地PC端，采用易控組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)視設(shè)備的

6、運(yùn)行情況及各個運(yùn)行參數(shù)，做到有故障及時發(fā)現(xiàn)并盡早處理。S7-300通過CP340通訊模塊，采用RS-232C通信標(biāo)準(zhǔn)與就地PC建立聯(lián)系。關(guān)鍵詞：PLC、排水系統(tǒng)、自動控第一章 緒論井下排水系統(tǒng)是煤礦生產(chǎn)中四大系統(tǒng)之一，擔(dān)負(fù)著井下積水排除的重要任務(wù)。然而，目前我國的井下排水系統(tǒng)仍由很多依靠傳統(tǒng)的人工操作方式。本章分析這種排水系統(tǒng)的組成及工作過程，指出其存在的問題，為井下主排水系統(tǒng)自動控制的研究提供依據(jù)。1.1排水系統(tǒng)概述1.1.1礦井生產(chǎn)過程中排水的重要性在煤礦地下開采的過程中，由于地層中含水的涌出，雨水和江河中水的滲透，水砂充填和水力采煤礦井的井下供水，將要有大量的水晝夜不停地匯集于井下。礦井

7、涌水與采區(qū)的水文地質(zhì)及當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件有關(guān)系，涌水量在不同的季節(jié)也呈現(xiàn)不同。在一些大水礦井，礦井涌水量可達(dá)到每秒17立方米，甚至超過每秒20立方米。另外，煤炭開采過程中，由于地層結(jié)構(gòu)被破壞，巖層斷裂，使采區(qū)與儲水層連通，發(fā)生突水事故，涌水量會突然增加。如果不能及時地將這些積水排送到井上，井下的生產(chǎn)就可能受到阻礙，井下的安全就會得不到保障，嚴(yán)重者會造成重大事故。給人民的生命、國家的財產(chǎn)都帶來了極大的威脅。因此，井下排水就顯得尤為重要。井下自動排水系統(tǒng)的任務(wù)就是把流入井下煤礦巷道中的礦井積水排送至地表。根據(jù)統(tǒng)計，每開采1噸煤就要排出2-7噸礦井水，有時甚至要排出30-40噸礦井水。井下排水設(shè)備所配備

8、電機(jī)的功率，小的幾千瓦到幾十千瓦，大的幾百千瓦到上千千瓦、在我國煤炭行業(yè)中，井下排水用電量占原煤生產(chǎn)總耗電量的18%-41%，一般為20%左右。因此，井下排水設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性(安全運(yùn)轉(zhuǎn))與經(jīng)濟(jì)性(效率高、電耗量小)，具有十分重要的意義。1.1.2礦井排水系統(tǒng)的組成部分井下排水系統(tǒng)一般采用離心式水泵，一些小型煤礦或淺水井臨時排水系統(tǒng)也采用潛水泵。離心式水泵排水系統(tǒng)主要由離心式水泵、電動機(jī)、起動設(shè)備、儀表、管路及管路附件等組成。濾水器和底閥 濾水器安裝在吸水管的下端，插入吸水井下面，不得低于O.5m 。其作用是防止井底沉積的煤泥和雜物吸入泵內(nèi)，導(dǎo)致水泵被堵塞或被磨損。在濾水器內(nèi)裝有舌型底閥，其作用

9、是使灌入水泵和吸水管中的引水，以及停泵后的存水不致漏掉。但是現(xiàn)在的排水系統(tǒng)中，為了提高排水效率，減小水泵腐蝕，一般不用底閥，而用射流泵或真空泵為水泵和吸水管注水。閘閥調(diào)節(jié)閘閥安裝在靠近水泵排水管上方的排水管路上，位于逆止閥的下方。其功用為:調(diào)節(jié)水泵的流量和揚(yáng)程；起動時將它完全關(guān)閉，以降低起動電流。調(diào)節(jié)閘閥的優(yōu)點(diǎn)是流動阻力和關(guān)閉壓力較小，安裝時無方向性，能夠方便地來調(diào)節(jié)水泵的流量和揚(yáng)程等。其缺點(diǎn)是密封面容易擦傷，檢修較為困難，高度尺寸較大，在安裝位置受到限制時，安裝不便，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價格較高。 放水閘閥安裝在調(diào)節(jié)閘閥上方的排水管路的放水管上，其作用為檢修排水管路時放水用。逆止閥 逆止閥安裝在調(diào)節(jié)

10、閘閥的上方，其作用是當(dāng)水泵突然停止運(yùn)轉(zhuǎn)(如突然停電)時，或者在未關(guān)閉調(diào)節(jié)閘閥的情況下停泵時，能自動關(guān)閉，切斷水流，使水泵不致受到水力沖擊而遭到損壞。 灌引水漏斗、放氣栓和旁通管 灌引水漏斗是在水泵初次起動時，向水泵和吸水管中灌引水用。在向水泵和吸水管中灌引水時，要通過放氣栓(又叫氣嘴)將水泵和吸水管中的空氣放掉。當(dāng)排水管中有存水時，也可通過旁通管向水泵和吸水管中灌引水，此時要將旁通管上的閥門打開。此外，還可通過旁通管，利用排水管中的壓力水的反沖作用，沖掉積存于水泵流通部分和附著于濾水器上的雜物，但此時須通過連接在底閥上的鐵絲或鏈條將底閥提起。 壓力表和真空表 壓力表安裝在水泵的排水接管上，為檢

11、測排水管中水壓大小用。常用的壓力表為普通彈簧管壓力表，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特征可分為徑向無邊、徑向帶邊和軸向帶邊三種。表殼的公稱直徑有60mm,100mm,150mm,200mm和250mm五種。壓力表所測出的壓力叫做表壓力或相對壓力，它比絕對壓力小1個大氣壓。 真空表安裝在水泵的吸水接管上，為檢測吸水管的真空度用。根據(jù)其結(jié)構(gòu)特征也可分為徑向無邊、徑向帶邊和軸向帶邊三種。表殼的公稱直徑和壓力表一樣，也分為60, 100, 150，和250mm五種。真空表測量范圍為0-0.1 MPa(一個大氣壓)。 射流泵或真空泵 離心式水泵在起動前必須將吸水管和泵腔內(nèi)注滿水才能進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，否則水泵轉(zhuǎn)動時將無法吸水，形

12、成“干燒”，嚴(yán)重影響水泵的使用壽命。在無底閥的排水系統(tǒng)中，水泵每次起動都要灌水，這一工作由抽真空設(shè)備完成，一般使用射流泵或真空泵。它們的工作原理不同，但都能在系統(tǒng)中使水泵工作腔達(dá)到一定的真空度，保證系統(tǒng)正常工作。1.2井下排水系統(tǒng)存在的問題目前，我國大多煤礦企業(yè)的井下水泵房使用的仍然是傳統(tǒng)的人工操作排水系統(tǒng)，以離心式水泵系統(tǒng)為主。這種排水系統(tǒng)的操作以離心式水泵的工作特性為基礎(chǔ)，泵站的起停時間判斷，完全依賴于工人的經(jīng)驗(yàn)和已有的操作規(guī)程。當(dāng)水倉水位到達(dá)設(shè)定的高水位時，工人打開射流泵(或真空泵)，為水泵抽真空，同時觀測真空表的讀數(shù)。真空度達(dá)到要求后，起動水泵機(jī)組，使水泵運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)水泵出水口壓力表讀數(shù)達(dá)

13、到要求時，開起閘閥進(jìn)行排水，同時關(guān)閉抽真空的射流泵(或真空泵)。 停泵過程要進(jìn)行相反的操作。當(dāng)水倉積水降至低水位時，先將閘閥關(guān)死，再停水泵機(jī)組。根據(jù)現(xiàn)場涌水量的不同，工人還要判斷同時投入幾臺水泵工作，以便于既能及時排出積水，又能使泵站合理使用，避免過度頻繁的起停。其存在的問題有如下幾點(diǎn)：效率低、可靠性差。這種排水系統(tǒng)的工作流程完全由手工完成，工人按部就班的完成各個執(zhí)行件的操作。另外，對水位、涌水量大小等現(xiàn)場數(shù)據(jù)的判斷依賴于工人的經(jīng)驗(yàn)。作業(yè)過程比較復(fù)雜，要求工人具有很強(qiáng)的責(zé)任心，否則可能出現(xiàn)誤操作，甚至發(fā)生大的事故。工人勞動強(qiáng)度大。人工操作無法避免高強(qiáng)度的勞作。尤其是閘閥的操作，勞動量最大。而且

14、，水泵房要時時有人值守，以便在發(fā)生異常情況時，及時報警檢修。1.3排水系統(tǒng)為何要實(shí)現(xiàn)自動控制針對上述排水系統(tǒng)存在的問題，本文提出了基于PLC的礦井主排水自動控制系統(tǒng)的設(shè)計。自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用，將使得排水系統(tǒng)可靠性增強(qiáng)，整個工作流程通過軟件的編程來實(shí)現(xiàn)，程序確定后，水泵機(jī)組將按給定的程序自動啟停水泵、開合閥門，極大的減小工人的勞動強(qiáng)度。PLC將水泵機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)與參數(shù)經(jīng)安全生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)傳至地面生產(chǎn)調(diào)度監(jiān)控中心主機(jī)，管理人員在地面即可掌握井下主排水系統(tǒng)設(shè)備的所有檢測數(shù)據(jù)及工作狀態(tài)，又可根據(jù)自動化控制信息，實(shí)現(xiàn)井下主排水系統(tǒng)的遙測、遙控。第二章 礦井自動排水系統(tǒng)的各種參數(shù)與檢測排水裝置要實(shí)現(xiàn)自動控制

15、、無人職守，最根本的就是讓控制系統(tǒng)了解自動化系統(tǒng)中各個設(shè)備的狀況和運(yùn)行狀態(tài)。這些運(yùn)行狀態(tài)經(jīng)過系統(tǒng)中央處理單元的分析和運(yùn)算后，做出判斷并顯示給集中監(jiān)控室。圖2-1 主排水泵自動化監(jiān)控系統(tǒng)圖排水裝置實(shí)現(xiàn)自動化的過程中，必須對圖所示參數(shù)進(jìn)行檢測，本章將對以下5個監(jiān)控的參數(shù)展開論述并給出檢測的方法和可實(shí)現(xiàn)性。(1)水倉水位的檢測(2)水泵流量的檢測(3)水泵壓力檢測(4)水泵負(fù)壓檢測(5)電機(jī)及水泵溫度檢測2.1水倉水位的檢測2.1.1液位傳感器介紹一、超聲波液位傳感器超聲波液位傳感器是利用超聲波在兩種介質(zhì)的分界面上的反射特性而制成的。如果從發(fā)射超聲波脈沖開始，到接受到反射波為止的這個時間間隔為已知，

16、就可以求出分界面的位置，利用這種方法可以對液位進(jìn)行測量。根據(jù)發(fā)射和接受換能器的功能，傳感器又可分為單換能器和雙換能器。單換能器的傳感器發(fā)射和接收超聲波使用同一個換能器，而雙換能器的傳感器發(fā)射和接受各使用一個換能器。下面就單換能器的超聲波傳感器加以介紹。超聲波發(fā)射和接收換能器可以安裝在液面的上方，讓超聲波在空氣中傳播，如圖2-2所示。 圖2-2 超聲波液位計安裝示意圖對于單換能器來說，超聲波從發(fā)射器到液面，又從液面反射到換能器的時間為： （式2-1）則 （式2-2）式中： h 換能器距液面的距離； c 超聲波在介質(zhì)中的傳播速度。從以上公式中可以看出，只要測得超聲波脈沖從發(fā)射到接收的時間間隔，便可

17、以求得待測的液位。超聲波液位傳感器具有精度高和使用壽命長的特點(diǎn)，但若液體中有氣泡或液面發(fā)生波動，便會產(chǎn)生較大的誤差。在一般使用條件下，它的測量誤差為，檢測液位的范圍為m。本設(shè)計中采用的是Yjsonic系列的超聲波液位計，在測量中脈沖超聲波由傳感器（換能器）發(fā)出，聲波經(jīng)物體表面反射后被同一傳感器接收，轉(zhuǎn)換成電信號。并由聲波的發(fā)射和接收之間的時間來計算傳感器到被測物體的距離。工作特點(diǎn)：采用SMD技術(shù)，提高儀器的可靠性，自動功率調(diào)整，增益控制、溫度補(bǔ)償。先進(jìn)的檢測技術(shù)，豐富的軟件功能適應(yīng)各種復(fù)雜環(huán)境。采用新型的波形計算技術(shù)，提高儀表的測量精度。具有干擾回波的抑制功能，保證測量數(shù)據(jù)的真實(shí)。16位D/A

18、轉(zhuǎn)換，提高電流輸出的精度和分辨率。傳感器采用四氟乙烯材料，可用于各種腐蝕性場合，多種輸出方式：可編程繼電器輸出、高精度420mA電流輸出、RS-485數(shù)字通信輸出等方式可供選擇。圖2-3 超聲波液位計選型設(shè)計中選用二線制輸出型液位計，其參數(shù)如下：量程： 03、5、8、10、15、20m精度： 0.25% 盲區(qū)： 0.30.5m溫度： -20+55電源： 24VDC控制： 無輸出： 420mA 二線制防護(hù)等級： IP65顯示方式： 4位LCD二、投入式液位傳感器投入式液位傳感器是將傳感器的探頭投入液體中。利用處于一定深度時液體會產(chǎn)生一定的壓強(qiáng)這個基本原理制成的。其示意圖如圖2-4所示。圖2-4水

19、位計示意圖圖2-5 傳感器功能模塊圖具體的來說是:傳感頭根據(jù)水中的壓力與空氣中的壓力差，傳感頭把水位的高度變換成壓力差，再把壓力差轉(zhuǎn)換成微弱的電信號，該微弱的電信號經(jīng)放大器放大后送A/D變換器，單片機(jī)采集數(shù)字信號經(jīng)運(yùn)算處理后，輸出的水位高度用數(shù)碼管來顯示，同時輸出對應(yīng)的輸出信號。其內(nèi)部的功能模塊圖如圖2-5。2.1.2液位檢測裝置的選擇上述兩種液位傳感器是基于不同的工作原理設(shè)計和制造出來的，分別適應(yīng)于不同的工作場所。當(dāng)然，有些場所可以使用兩種當(dāng)中的任何一種，也可以同時使用在同一個被檢測對象(水倉)。一、兩種液位傳感器的比較 投入式液位傳感器的特點(diǎn)在于: 制造成本相對于超聲波液位傳感器較為低廉:

20、 量程比較小(5 10米)，但一般能滿足測量水倉水位的要求: 性能受到被檢測介質(zhì)物理性質(zhì)(如液體有固體沉積或粘稠)的影響； 測量工作不受空氣中的懸浮成分如粉塵、濃煙等的影響 相對而言，超聲波液位傳感器的特點(diǎn)在于: 超聲波傳播會受到空氣中粉塵的影響； 超聲波水位傳感器的測量量程大； 超聲波水位傳感器屬于非接觸式傳感器，性能不受被檢測介質(zhì)的影響； 制造成本比較高。二、水位檢測裝置的選擇由于煤礦井下的排水系統(tǒng)重要的安全地位，而水位傳感器是整個排水系統(tǒng)的嗅覺器官。也就是說，一旦水位傳感器失靈，后面的排水硬件和響應(yīng)軟件設(shè)置的再好都無法啟動。所以，合理設(shè)計水位傳感也是很重要的。在水位檢測裝置的選擇上，至少

21、選擇兩個水位傳感器來提高水位檢測裝置的可靠性。一般選擇一個超聲波液位傳感器與一個投入式液位傳感器相結(jié)合的方法來檢測水位。但是由于超聲波液位傳感器不能用在過于狹小的空間內(nèi)，當(dāng)條件不具備時，也可以使用兩個投入式傳感器來檢測水位。2.2電機(jī)及水泵溫度檢測溫度傳感器一般分為接觸式與非接觸式兩大類。所謂接觸式就是傳感器直接與被測物體接觸，這是測溫的基本形式。這類溫度傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、精度高、穩(wěn)定性好、價格低廉等優(yōu)點(diǎn)，是目前應(yīng)用最多的一類。非接觸式溫度傳感器理論上不存在接觸式溫度傳感器的測量滯后和應(yīng)用范圍上的限制，可測高溫、腐蝕、有毒、運(yùn)動物體及固體、液體表面的溫度，不干擾被測溫度場，但測量精

22、度低，使用不太方便。通過比較，宜選擇接觸式溫度傳感器測量溫度比較合適。本文選擇PT100溫度傳感器測電機(jī)及水泵溫度。Pt100傳感器是利用鉑電阻的阻值隨溫度變化而變化、并呈一定函數(shù)關(guān)系的特性來進(jìn)行測溫，其溫度/阻值對應(yīng)關(guān)系為：（1）-200t0時， （式2-12）（2）0t850時， （式2-13） 式中，A=3.9080210-3； B=-5.8010-7； C=4.273510-12。PT100溫度傳感器是一個模擬信號，它在實(shí)際應(yīng)用中有二種形式:一種是不需要顯示的,主要采集到PLC，這樣在使用的時候只需要一塊PT100的集成電路，要注意的是這個集成電路采集的不是電流信號而是電阻值，PT10

23、0的集成電路（需要一個12VDC電源提供工作電壓）直接把采集到的電阻變?yōu)?-5VDC輸入到PLC，經(jīng)過簡單的計算就可以得到相應(yīng)的溫度值。（這樣的形式可以同時采集多路），還有一種就是單獨(dú)的一個PT100溫度傳感器（工作電源是24VDC），產(chǎn)生一個4-20mA的電流，然后再通過一個4-20mA電流電路板把4-20mA的電流變?yōu)?-5V電壓。它可以串連一個電磁指示儀表。 Pt100溫度傳感器的主要技術(shù)參數(shù)如下：測量范圍：-200+850；允許偏差值：A級（0.150.002t），B級（0.300.005t）；熱響應(yīng)時間30s；最小置入深度：熱電阻的最小置入深度200mm；允通電流5mA。另外，Pt1

24、00溫度傳感器還具有抗振動、穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確度高、耐高壓等優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用范圍：氣液兩用型，可用于供水系統(tǒng)，液壓，氣動系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，加熱系統(tǒng)，空調(diào)系統(tǒng)，自動化工程等。2.3水泵壓力檢測一、應(yīng)變式壓力傳感器原理介紹應(yīng)變式壓力傳感器主要用來測量流動介質(zhì)的動態(tài)或靜態(tài)壓力，如動力管道設(shè)備的進(jìn)出口氣體或液體的壓力、發(fā)動機(jī)內(nèi)部的壓力、槍管及炮管內(nèi)部的壓力、內(nèi)燃機(jī)管道的壓力等。應(yīng)變式壓力傳感器大多采用膜片式或筒式彈性元件。圖3-9為膜片式壓力傳感器，應(yīng)變片貼在膜片內(nèi)壁，在壓力作用下，膜片產(chǎn)生徑向應(yīng)變和切向應(yīng)變，表達(dá)式分別為：（式2-8）（式2-9）式中： 膜片上均勻分布的壓力； R、 膜片的半徑和厚度； X 離圓

25、心的徑向距離。由應(yīng)力分布圖可知，膜片彈性元件承受壓力時，其應(yīng)變變化曲線的特點(diǎn)為：當(dāng)x=0時，；當(dāng) x=R時，=0，=。根據(jù)以上特點(diǎn)，一般在平膜片圓心處切向粘貼R1、R4兩個應(yīng)變片，在邊緣處沿徑向粘貼R2、R3兩個應(yīng)變片，然后接成如圖3-10的全橋電路。其中，且R1=R2=R3=R4，則：（式2-10）（式2-11）此時全橋差動電路不僅沒有非線形誤差，而且電壓靈敏度為單片工作時的4倍，同時仍具有溫度補(bǔ)償作用。圖2-6 全橋差動電路二、HS-956系列薄膜壓力變送器在本系統(tǒng)中使用了HS-956系列薄膜壓力變送器。HS-956系列薄膜壓力變送器由高性能的薄膜壓力傳感器與信號調(diào)理電路組成。該系列產(chǎn)品技

26、術(shù)獨(dú)特、性能優(yōu)越,具有體積小、重量輕、安裝簡便、能在惡劣環(huán)境長期穩(wěn)定工作的特點(diǎn)，特別適合頻繁沖擊壓力的測量。是目前理想的流體壓力測量儀表。HS-956系列薄膜壓力變送器的特點(diǎn)：1、穩(wěn)定性高每年優(yōu)于 0.1% 2、測量誤差小綜合誤差可小于 0.1% 3、溫度范圍寬允許介質(zhì)溫度 -401254、溫度漂移小典型溫漂 0.02%/5、適應(yīng)惡劣環(huán)境耐溫、耐腐、抗振動 6、適應(yīng)性廣 產(chǎn)品體積小、重量輕、無隔離膜片和中介液體； 全不銹鋼密封結(jié)構(gòu)，無可動部件；可直接、任意安裝。因此適應(yīng)各種工業(yè)測量場合及介質(zhì)。主要技術(shù)指標(biāo)：1、介質(zhì) 液體、氣體或蒸汽2、輸出 兩線制420mA.DC ；3、量程 0.1,0.16

27、,0.2,0.25,0.3,0.4,0.5,0.6,0.8,1,1.6,2, 2.5,3,4,5,6,8,10,16,20,25,30,40,50,60Mpa4、電源 24V.DC,無負(fù)載時可工作在12V.DC，最大電源電壓36 V.DC；5、負(fù)載范圍允許最小負(fù)載為零，最大負(fù)載RL=50（US-12）。其中US為電源電壓；6、過壓 量程的120% ；7、輸出限制 變送器過壓時，內(nèi)部限流器輸出電流限制在25mA以下；8、溫度范圍 敏感元件工作溫度：-50125；電子部件工作溫度：-4085 ；9、濕度范圍099% 相對濕度 。2.4水泵流量檢測2.4.1流量檢測儀器的安裝位置 水泵的流量與水泵出

28、口的閘閥開度和出口壓力、電動機(jī)電流有直接的關(guān)系。這些參數(shù)之間相互結(jié)合可以檢測出水泵、電動機(jī)的性能和工況。因此水泵出口流量的檢測有非常重要的意義。水泵出口流量的檢測有兩種布置方式: 流量檢測器安裝分別安裝在水泵出口的分支管路上，圖3-6所示;流量檢測器安裝在水泵出口的總管路上，如圖3-7所示。兩種安裝位置的比較，采用圖3-7所示的安裝方式可以滿足需要。 采用如圖2-6示的安裝方式可以保證準(zhǔn)確測量每一個水泵在工作過程中的流量。從而可以比較準(zhǔn)確的判斷出各個水泵機(jī)組的工作特性。但是結(jié)合煤礦井下排水過程的特點(diǎn):水泵的工作方式(輪番啟動)，如果采用如圖3-7所示的安裝方式，也可以判斷出每個水泵的流量，但是

29、需要比較復(fù)雜的軟件設(shè)1.截止閥2.離心式水泵3.流量傳感器圖2-7 各個水泵分別安裝流量傳感器計來實(shí)現(xiàn)。軟件中可以通過檢測干路中的流量總和與所開啟的水泵數(shù)目，可以得到整個排水泵一電機(jī)機(jī)組的工況。因此出于造價、硬件系統(tǒng)的復(fù)雜等方面的考慮，優(yōu)先選擇圖2-8所示的方式設(shè)置流量計。1.截止閥2.離心式水泵3.流量傳感器圖2-8 各個水泵只安裝一個流量傳感器2.4.2流量檢測傳感器一、電磁流量計工作原理在工業(yè)中經(jīng)常使用的大口徑流量計是電磁流量計。自20世紀(jì)50年代末國內(nèi)首次工業(yè)應(yīng)用以來，七八十年代在流量測量中運(yùn)用和發(fā)展很快。電磁流量計由電磁流量轉(zhuǎn)換器和電磁流量傳感器組成的。電磁流量轉(zhuǎn)換器是為電磁流量傳感

30、器提供電源，并將其測量的流量信號整定成為標(biāo)準(zhǔn)的4-20mA電流等其他形式的信號。電磁流量傳感器是根據(jù)法拉第原理制成的一種流量計，用來測量導(dǎo)電液體的流量。其原理圖如圖2-9所示，它是由產(chǎn)生均勻磁場的系統(tǒng)、不導(dǎo)磁材料的管道以及在管道橫截面上的導(dǎo)電電極組成。磁場方向、電極連線、管道軸線三者之間是相互垂直的。當(dāng)被測導(dǎo)電液體流過管道時，切割磁力線，于是在和磁場及流動方向垂直的方向上產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，其數(shù)值與液體的流速成正比。即 （式2-3） 式中:B磁感應(yīng)強(qiáng)度(T)； D切割磁力線的導(dǎo)體液體的長度(為管道內(nèi)徑)(m)； v導(dǎo)電液體在管道內(nèi)的平均流速(m/s )。由式(3-3 )得被測導(dǎo)電液體得體積流量為

31、（式2-4）因此，知道感應(yīng)電動勢就可以測出導(dǎo)電液體的流量。圖2-9 電磁流量傳感器原理圖二、電磁流量傳感器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)理論上認(rèn)為磁感應(yīng)強(qiáng)度B是常量，即直流磁場。但直流電勢將使被測液體電解，使電極極化。正電極被負(fù)離子包圍，負(fù)電極被一層正離子包圍，加大了電極的電阻。破壞了原來的測量條件。同時內(nèi)阻增加隨被測液體成分的變化和工作時間長短而變化，因而使輸出電勢不固定，影響測量精度。而對被測量介質(zhì)的流量測量采用交流電(頻率為5OHz)勵磁的交流磁場，即 （式3-5）感應(yīng)電動勢為 （式2-6）所以體積流量為 （式2-7） 為了避免測量管路引起磁分流，故需要用非導(dǎo)磁材料做成。另外，由于測量管路處于較強(qiáng)的交流磁場

32、中，管壁產(chǎn)生渦流，因而產(chǎn)生二次磁通。為了減少渦流，要求測量管路的材料具有高電阻率。且對于不同直徑的電磁流量計，其電極、測量管路都采用不同的材料做成。三、電磁流量計的特點(diǎn)測量管路內(nèi)沒有任何突出和可移動的部件，因此可用于有懸浮顆粒的漿液等流量的測量，且壓力損失極??；感應(yīng)電勢與被測液體溫度、壓力、粘度等無關(guān)，因此其使用范圍廣泛;測量范圍寬，；可以測量各種腐蝕性液體的流量；電磁流量計的慣性小，可以用來測量脈動流量；對測量介質(zhì)，要求導(dǎo)電率大于0.002-0.005/m。2.4.3流量計的要求 隨著工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的加強(qiáng)和進(jìn)步，各種智能型電磁流量計已經(jīng)很容易的制造出來，并應(yīng)用于測量管道中導(dǎo)電液體的體積流量，如

33、水、污水、泥漿、礦漿、酸、堿、鹽液體及食品槳液等。在石油化工、礦冶、煤炭、水利工程給排水、污水處理等行業(yè)中廣泛應(yīng)用。電磁流量計可以達(dá)到以下要求: 4-20mA信號輸出型； 抗干擾性強(qiáng)、精度高、穩(wěn)定性可靠、整體防爆；測量范圍寬，流速0.3-15m/s；實(shí)際上，以塔山煤礦S-3水泵房為例，其理論上管路中液體的流速范圍是:2.46m/s-4.92m/s。結(jié)合電磁流量傳感器自身的特點(diǎn)，煤礦井下水泵房采用電磁流量傳感器檢測水泵出口的流量是簡單易行的。 隨著工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的加強(qiáng)和進(jìn)步，電磁流量計達(dá)到抗干擾性強(qiáng)、精度高、穩(wěn)定性可靠、整體防爆的要求，適合在煤礦井下使用，且也逐步的推廣和使用。由于每臺水泵的工作曲

34、線特別是使用了一定年限的離心式水泵的流量/功率、流量/效率等曲線有較大的差異，因此無法給出每臺水泵在工作過程中的流量正常閾值和水泵排出水過少的閾值。這些閾值只有在現(xiàn)場根據(jù)每臺水泵不同的流量特性設(shè)定出相應(yīng)的閾值。雖然電磁流量傳感器在使用、安裝的過程中比較復(fù)雜，但可以肯定的說，隨著流量傳感器在自動排水系統(tǒng)的應(yīng)用，將大大提高整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。2.5水泵負(fù)壓檢測NS-K型負(fù)壓傳感器采用先進(jìn)的靜電焊接技術(shù)形成穩(wěn)定的參考腔，可以用來測量小于大氣壓的壓力和真空度，廣泛用于石油、化工、冶金、制藥冷凍、真空儀表等自動化行業(yè)。NS-K型負(fù)壓傳感器的主要技術(shù)指標(biāo)如表所示：表 NS-K型負(fù)壓傳感器的主要技術(shù)指

35、標(biāo)輸入0-0.5kPa-1kPa-10kPa-30kPa-50kPa-100kPa過載能力2倍測量介質(zhì)對不銹鋼不腐蝕的氣、液體工作方式負(fù)壓、真空度工作電壓5VDC或10VDC(24V)輸出100mV或05V、420mA零位輸出2mV綜合精度0.05%、0.1%、0.3%F.S非線性0.1%F.S（典型值）重復(fù)性0.1%F.S（典型值）工作溫度范圍-40120溫度補(bǔ)償范圍2580溫度漂移0.025%F.S/第三章 大同塔山煤礦礦井排水系統(tǒng)設(shè)計3.1 塔山煤礦同煤大唐塔山煤礦有限公司位于大同市以南30公里，由大同煤業(yè)股份有限公司，大同國際發(fā)電股份有限公司，大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司三方股東共同投資組

36、建，股權(quán)比例為別為51%，28%，21%。公司有倆個項(xiàng)目，分別為塔山礦井和選煤廠。其中塔山礦井是目前全國煤炭行業(yè)建成的第一格規(guī)劃最完整，建設(shè)速度最快，效果體現(xiàn)最明顯的塔山循環(huán)經(jīng)濟(jì)工業(yè)區(qū)的龍頭企業(yè)，也是我國“十一五”期間建設(shè)的第一格千萬級噸的礦井。塔山礦井設(shè)計概算30.34億元，占地430畝，設(shè)計年產(chǎn)量150萬噸，礦井服務(wù)年限140年。煤質(zhì)為特低硫，特低磷，中高發(fā)熱量的優(yōu)質(zhì)動力力煤，洗選后精煤發(fā)熱量可達(dá)5600大卡/千克以上.礦井于2003年開工建設(shè),2006年投產(chǎn),2009年達(dá)產(chǎn),是目前國際上設(shè)立最大的單井井工礦井,同煤集團(tuán)首個千萬噸綜采隊在此建成.目前,礦井已形成倆個綜采低位放頂煤工作面,其

37、自發(fā)的特厚煤層開采長套技術(shù),代表了國內(nèi)特厚煤層開采最新發(fā)展方向,被稱為是”石炭二疊世紀(jì)煤炭開采的實(shí)驗(yàn)田。有職工人數(shù)800人左右,全員效率85噸,單井產(chǎn)量,工作面產(chǎn),人均效率,煤炭回收率,成本利稅率等方面已經(jīng)跨入一流水平行列,屬于現(xiàn)代化的高產(chǎn)高效礦井.塔山選煤廠設(shè)計概算5.2億元,占地340 畝,年入選量150萬噸.選煤廠采用重介淺槽分選塊煤,煤泥的聯(lián)合洗選工藝,小時處理能力3000噸,主要生產(chǎn)精煤和中煤倆個產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)原煤全部入洗,產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)可根據(jù)市場需求的變化進(jìn)行調(diào)整。3.2 塔山煤礦礦井資料塔山煤礦礦井原始資料:1)單水平開采，豎井，井深450m2)正常涌水量550 m3/h3)最大涌水量

38、1000 m3/h4)礦水污染較嚴(yán)重，密度1020 kg/m33.3選型設(shè)計1.選擇排水系統(tǒng)由于是單水平開采，故采用直接排水系統(tǒng)。2.預(yù)選水泵:主泵房的排水設(shè)備，必須有工作、備用和檢修水泵。其中任一臺水泵的排水能力應(yīng)能在20h排出24h的正常涌水量，兩臺水泵同時工作的總能力，應(yīng)能在20h內(nèi)排出礦井24h的最大涌水量，檢修水泵的能力應(yīng)不小于工作水泵能力的25%。正常涌水期，水泵必須的排水能力： （式3-1）最大涌水期，水泵必須的排水能力： （式3-2）式中： qz 正常涌水量（m3/h） qvmax 最大涌水量（m3/h）Qv1 工作水泵必須的排水能力（m3/h）Qv1max 工作與備用水泵必須

39、的排水總能力（m3/h）作為估算可認(rèn)為水泵必須產(chǎn)生的揚(yáng)程H1（m）（式3-3）式中：Hh井筒深度（m）； k揚(yáng)程損失系數(shù)，豎井，k=1.1；斜井，k=1.201.35由于礦水污染嚴(yán)重，應(yīng)考慮選擇MD型耐磨泵，綜合上述幾點(diǎn)，可選用MD500-57型號泵，其單級揚(yáng)程Hi =57。水泵級數(shù),故選級數(shù)i=9。MD型泵是目前國內(nèi)較為理想的煤礦用排水泵。其各型號見表2-1，型號含義如圖3-1所示：圖3-1 水泵型號含義比較Qv1 ,Qv1max 和Qe可知，在正常涌水時期需要水泵臺數(shù)在最大涌水時期需要投入工作的水泵臺數(shù)除此之外，尚需一臺檢修水泵。故工作水泵n1=2,備用水泵n2=1，檢修水泵n3=1，共四

40、臺水泵。3、管路趟數(shù)的選擇根據(jù)各涌水期投入工作的水泵臺數(shù)，可選用三趟管路，正常涌水期兩臺水泵同時工作，各用一趟管路排水，另一趟備用；最大涌水期三臺泵同時工作，啟用備用管路，三趟管路并聯(lián)排水。3.4引水設(shè)備離心式水泵只有在泵殼內(nèi)充滿水的情況下允許啟動，通常采用的方法是打開逆止閥旁通道上的截止閥（或注水電磁閥）讓排水管道中的壓力水注入泵體，泵體內(nèi)的空氣從放氣旋塞排出。這種方法要求水泵必須裝設(shè)底閥。在排水過程中，底閥產(chǎn)生一定的水力損失使水泵的電耗增加、效率降低。為了取消底閥、增加吸水高度、便于自動控制，還可采用以下充水裝置。一、用真空泵抽真空吸水在多臺大泵集中排水的情況下，可設(shè)置兩臺真空泵專為大泵抽

41、真空吸水。一般采用SZ型、SZB型、SZH型水環(huán)式真空泵。在本系統(tǒng)中采用的是SZ水環(huán)式真空泵。 其大致的工作原理為：在泵體中裝有適量的水作為工作液。當(dāng)葉輪順時針方向旋轉(zhuǎn)時，水被葉輪拋向四周，由于離心力的作用，水形成了一個決定于泵腔形狀的近似于等厚度的封閉圓環(huán)。水環(huán)的下部分內(nèi)表面恰好與葉輪輪轂相切，水環(huán)的上部內(nèi)表面剛好與葉片頂端接觸（實(shí)際上葉片在水環(huán)內(nèi)有一定的插入深度）。此時葉輪輪轂與水環(huán)之間形成一個月牙形空間，而這一空間又被葉輪分成和葉片數(shù)目相等的若干個小腔。如果以葉輪的下部0為起點(diǎn)，那么葉輪在旋轉(zhuǎn)前180時小腔的容積由小變大，且與端面上的吸氣口相通，此時氣體被吸入，當(dāng)吸氣終了時小腔則與吸氣口

42、隔絕；當(dāng)葉輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時，小腔由大變小，使氣體被壓縮；當(dāng)小腔與排氣口相通時，氣體便被排出泵外。水環(huán)泵是靠泵腔容積的變化來實(shí)現(xiàn)吸氣、壓縮和排氣的，因此它屬于變?nèi)菔秸婵毡谩?SZ水環(huán)式真空泵的性能參數(shù)如表所示。在正常情況下，為了加快充水過程兩臺真空泵同時對一臺水泵抽氣。當(dāng)一臺真空泵發(fā)生故障時，另一臺仍能擔(dān)負(fù)抽氣的任務(wù)。抽氣管經(jīng)過電磁閥與每臺水泵進(jìn)水端的放氣孔相接，管路接頭處要保證嚴(yán)密。由于真空泵在工作時會發(fā)熱，及一部分工作液（水環(huán)）隨氣體一起排走，所以應(yīng)不斷地向真空泵補(bǔ)充清水。在圖3-2中，啟動真空泵時，由清水水箱經(jīng)管路6給真空泵補(bǔ)充清水。當(dāng)真空表的讀數(shù)達(dá)到要求時即可啟動大水泵。表3-1 SZ水環(huán)式

43、真空泵的性能參數(shù)型號 真空最大吸氣量 壓縮機(jī)最大排氣量(m3/h) 電機(jī)功率(Kw) 轉(zhuǎn)速r/min 水耗量L/min 最大真空度% 當(dāng)真空度為 當(dāng)壓力為(Mpa) 0% 40% 60% 80% 90% 0 0.05 0.08 0.1 0.15 真空泵 壓縮機(jī) SZ-11.50.640.40.12-1.51-45.514401084SZ-23.41.650.950.25-3.42.621.5-7.51114403087SZ-311.56.83.61.50.511.59.28.57.53.522379807092SZ-42717.6113-272620169.57590740100931-抽氣管

44、；2-電磁閥；3-真空表；4-水環(huán)式真空泵；5-補(bǔ)水水管；6-排氣軟管圖3-2 真空泵的安裝示意圖 二、利用射流噴管抽真空吸水目前，我國煤礦主要排水設(shè)備通常由離心式水泵、電動機(jī)、起動設(shè)備、儀表、管路、濾水器、底閥、閘閥、逆止閥、充水裝置等組成。離心式水泵通常只有在泵體內(nèi)充滿水的情況下才允許起動，才能上水。經(jīng)常采用的方法是打開逆止閥旁通管上的截止閥，讓主排水管路中的壓力水注入泵體，泵體內(nèi)的空氣從放氣孔排出，這樣的方法要求水泵必須裝設(shè)底閥。但在排水過程中，底閥產(chǎn)生一定的水力損失，使水泵的電耗增加，效率降低，而且底閥易出現(xiàn)不閉合、膠墊爛等現(xiàn)象而造成漏水，無形中增加了維修量，降低了水泵排水的可靠性，于

45、是，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際(來水管處地方窄小)，利用射流管抽真空技術(shù)制作了充水裝置，投用后效果良好。射流管的尺寸、整體安裝位置如圖2-5：A即為射流管充水裝置。l，2為截止閥，分別控制主管路給水和泵體內(nèi)排空氣；3為真空表，用來監(jiān)視泵體及管路內(nèi)真空度，真空度達(dá)到上水要求，即可開泵；4為主閘閥：5為逆止閥，開泵時，先開啟截止閥2再開啟截止閥l，主管路高壓水經(jīng)截止閥l射向射流管A，觀察真空表，一般真空度達(dá)到0.05 MPa以往前運(yùn)動，并在噴嘴口處形成一定的真空度，這樣泵體和吸水管內(nèi)的空氣被吸進(jìn)混合室，兩股合成氣水混合物，經(jīng)過噴管的頸口及擴(kuò)散管排出，再流入水倉。要注意射流管所造成的真空度的高低不僅與噴管本身的合

46、理尺寸有關(guān)，而且也與水泵排水管內(nèi)存水的壓力有關(guān)。排水管內(nèi)存水壓力越大，水泵充水的時間就越短，壓力越小充水的時間就越長，甚至吸不上水來。l，2截止閥 3真空表 4主閘閥 5逆止閥 6濾網(wǎng)(去底閥) 7.混合室 8頸口圖3-3 射流噴管的尺寸及安裝位置三、真空泵與射流管的比較使用射流管抽真空吸水與使用真空泵一樣，也能省去底閥提高水泵的效率及吸水高度，而且它具有結(jié)構(gòu)簡單，不占用泵房空間，維修量小等優(yōu)點(diǎn)。它的主要缺點(diǎn)就是不能解決第一次啟動前的充水，因?yàn)榈谝淮螁又?，排水管中無存水，噴管無水源，除非向排水管注入足夠的水否則必須保留一臺水泵帶有底閥。3.5自動閥門本設(shè)計中主要用到了電動閘閥，電動球閥兩種

47、閥門。下面就這兩種閥門進(jìn)行簡單的介紹。3.5.1電動閘閥 電動閘閥是安裝在水泵的出水口處主排水管上的，用于控制排水管開關(guān)的閥門。閘閥是指關(guān)閉件（閘板）沿通路中心線的垂直方向移動的閥門。閘閥在管路中主要作切斷用。閘閥是使用很廣的一種閥門，一般口徑DN50mm的切斷裝置都選用它，口徑很小的切斷裝置也可選用閘閥，閘閥有以下優(yōu)點(diǎn)：流體阻力?。?開閉所需外力較?。?介質(zhì)的流向不受限制； 全開時，密封面受工作介質(zhì)的沖蝕比截止閥?。惑w形比較簡單，鑄造工藝性較好。閘閥也有不足之處：外形尺寸和開啟高度都較大，安裝所需空間較大；開閉過程中，密封面間有相對摩擦，容易引起擦傷現(xiàn)象；閘閥一般都有兩個密封面，給加工、研磨

48、和維修增加一些困難。表3-2 Z2410/ZTX系列電動閘閥主要技術(shù)參數(shù)公稱直徑DN(mm)25800公稱壓力PN（MPa）1.62.54.06.4連接標(biāo)準(zhǔn)法蘭連接按JB/T79.1JB/T79.2標(biāo)準(zhǔn)閥體材料代號ZG230-450ZG1Cr18Ni9TiZG0Cr18Ni12M02Ti密封面材料代號HY適用介質(zhì)水、蒸汽、油品等硝酸類腐蝕性介質(zhì)醋酸類腐蝕性介質(zhì)適用溫度（）425550200設(shè)計中使用了Z2410/ZTX系列電動閘閥，它是由多回轉(zhuǎn)電動執(zhí)行器與Z41/42閘閥組合在一起。閘板及填料外密封可靠、開關(guān)平穩(wěn)。流道通暢、流阻小。廣泛用于化工、石油、冶金、能源等行業(yè)。用來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)控操作。主要技

49、術(shù)參數(shù)及性能如表2-3所示。3.5.2電動球閥電動球閥在系統(tǒng)中應(yīng)用較多,在圖2-2水泵排水系統(tǒng)中可以看出,真空泵抽真空,射流管方式抽真空都用到了電動球閥。電動球閥結(jié)構(gòu)比較簡單,價格也較低,應(yīng)用方便靈活,不過其口徑都較小,不能替代電動閘閥的位置,一般只應(yīng)用于控制管徑較小的管路的開斷。本設(shè)計中使用了Q5100/TZX系列電動O型調(diào)節(jié)球閥。Q5100/TZX系統(tǒng)電動O型調(diào)節(jié)球閥是一種轉(zhuǎn)角為90的旋轉(zhuǎn)類調(diào)節(jié)閥，密封性能優(yōu)良，流通能力大，流阻系數(shù)小，結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、使用壽命長，配用DKJ-、執(zhí)行器引配日本工裝，西德歐姆龍等高性能執(zhí)行機(jī)構(gòu)。產(chǎn)品通常用于密封要求嚴(yán)格的場合，除控制氣體、液體、蒸汽介質(zhì)外，

50、還適宜控制污水和含有纖維性雜質(zhì)的介質(zhì)，廣泛用于石油、化工、冶金、輕工、造紙、電站、制冷等工業(yè)領(lǐng)域。主要技術(shù)參數(shù)及性能如表所示。表3-3 Q5100/TZX系列電動O型調(diào)節(jié)球閥主要技術(shù)參數(shù)公稱直徑DN(mm)1520253240506580100125150200250300350400公稱壓力PN（MPa）1.6 6.4 連接標(biāo)準(zhǔn)法蘭連接按JB/T79.2JB/T79.2標(biāo)準(zhǔn)球芯轉(zhuǎn)角90閥體材料ZG230450ZG1Cr18Ni9Ti ZG0Cr18Ni12M02Ti適用溫度（）-40180（常溫）-40450（高溫）執(zhí)行機(jī)構(gòu)DKJ-、型PSAUTOMATIONCMBHLNAR-KOSOUni

51、c-Z電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸入信號010mA420mA15VDC3.6高壓開關(guān)柜礦用高壓開關(guān)柜因?yàn)椴皇欠辣碗姎庠O(shè)備，只能用于無瓦斯和煤塵突出、通風(fēng)良好無爆炸危險的煤礦井下井底車場、大巷、中央變電所等場所。礦用高壓開關(guān)柜工作條件為：（1） 煤礦井下環(huán)境溫度不能超過35；（2） 相對濕度不超過953；（3） 無導(dǎo)電塵埃及腐蝕金屬和破壞絕緣的氣體；（4） 無劇烈振動及垂直傾斜度不超過5的場所。本設(shè)計中選用GKW1型礦用高壓開關(guān)柜，額定電壓為3kV，6kV；額定電流為5400A。GKW1型高壓開關(guān)柜用等邊角鋼制成骨架，用2mm厚的鋼板焊成封閉式，具有防滴防水的作用。前門上裝有二次儀表和信號燈，打開前門是操作

52、室，裝有腳踏按鈕，操作屏上裝有操作手柄、操作機(jī)構(gòu)、輔助開關(guān)和端子板。后門上裝有觀察窗，以便觀察油斷路器的油面情況。母線均涂顏色：A相涂黃色；B相涂綠色；C相涂紅色。后門和隔離開關(guān)之間有機(jī)械閉鎖裝置，只有隔離開關(guān)斷開時才能打開后門，反之，只有關(guān)上后門才能合上隔離開關(guān)。隔離開關(guān)的操作機(jī)構(gòu)與油開關(guān)的操作機(jī)構(gòu)之間也有機(jī)械閉鎖裝置，當(dāng)隔離開關(guān)斷開時油開關(guān)就不能合上，油開關(guān)合上時隔離開關(guān)就不能打開。保護(hù)板下面的小門打開就可以檢查電壓互感器和高壓熔斷器。小門與隔離開關(guān)之間也有機(jī)械閉鎖裝置，只有隔離開關(guān)斷開才能打開小門，小門打開隔離開關(guān)就不能閉合，以防發(fā)生觸電事故?？刂扑梅康母邏洪_關(guān)柜主要是為水泵電機(jī)提供電

53、源，由于水泵電機(jī)屬于高壓大容量電機(jī)，不能直接啟動，需采用串聯(lián)電抗器或采用Y-D轉(zhuǎn)換降壓啟動的方法來啟動電機(jī)。而這個任務(wù)要由高壓開關(guān)柜來完成。由于采用電抗器降壓，在啟動的開始階段，由于功率因數(shù)低，在電抗器上的壓降大，隨著轉(zhuǎn)速的增高，啟動電流逐漸減小，且功率因數(shù)逐漸增高，其結(jié)果是使電抗器上的壓降減小，電機(jī)上的端電壓逐漸增高。這樣在啟動終了短接電抗器時，沖擊電流會小些。電抗器降壓啟動的接線如圖3-4所示。這樣，當(dāng)PLC發(fā)出一個水泵電機(jī)啟動的命令給高壓開關(guān)柜后，高壓開關(guān)柜就會自動完成水泵電機(jī)的平穩(wěn)啟動了。圖3-4 電抗器降壓啟動接線圖第四章 PLC自動控制礦井主排水系統(tǒng)的設(shè)計4.1控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)采用現(xiàn)場層(遠(yuǎn)程IO),控制層(PLC)和管理層(工業(yè)計算機(jī))組成的三級控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)排水系統(tǒng)的自動控制。工業(yè)計算機(jī)利用友好人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話和遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，PLC作為控制器完成邏輯處理