安全监测监控课程设计.doc

目 录全监测监控系统课程设计31 设计目的与要求31.1设计目的31.2 设计要求32 系统结构设计32.1 控制方案32.2 系统结构43 设备选型43.1传感器43.2 执行器53.3 控制器63.4 配套设备63.5 水泵74 电路及管路设计74.1 电路设计74.2 管路设计8结 论9 全监测监控系统课程设计 1 设计目的与要求1.1设计目的对于多数矿井来说，较大的矿井水被排放到地面后比较难以处理，自然排放容易造成环境污染，二次处理成本极高，采用二次利用的方式能有效的解决矿井水排放问题。所以本次课程设计利用从井下抽放到地面蓄水池的矿井水进行制浆，制成的泥浆将会用于井下灭火和充填。这样做有很重大的意义，不仅间接地保护了环境，而且还很好地实现了资源的有效利用。1.2 设计要求 本次设计采用水泵将蓄水池的水抽出到指定设备的系统，在完成规定的功能的基础上关于系统的要求是：a. 能检测抽出的水流量，b. 能控制水流量为我们的指定值，c.能形成一个自动恒流控制系统。关于设计方案中选用的传感器、控制器、执行器等设备的要求是安全有效，具有很高的灵敏度等性能。2 系统结构设计2.1 控制方案关于这次设计自动抽水控制系统，总体遵循经济有效实用的原则，在经济的基础上更多的考虑设备的实用性。首先是选择好系统所需要的各种设备仪器，预计采购的设备有涡街流量计，电动调节阀，PID自整定仪器，液位传感器和继电器等，通过液位传感器对水位高度进行监控，利用涡街流量计对管道中流过的流体的流速和流量进行检测，利用电动调节阀的阀门开关改变流过管道的流体的流量，利用继电器进行控制电路的组装等等。选购好这些仪器设备以后，接下来的就是控制电路的设计，控制电路就是使负载能获得所需要的各个不同的电压和电流值，一般来说，控制电路中电压或电流的变化，都可用滑线式可变电阻来实现。控制电路有制流和分压两种最基本接法，一般在安排控制电路时，并不一定要求设计出一个最佳方案。只要根据现有的设备设计出既安全而又省电且能满足实验要求的电路就可以了。设计方法一般也不必做复杂的计算，可以边实验边改进。设计好控制电路以后，剩下的就是将这些仪器设备按照设计好的控制电路进行连接组合，根据各个仪器设备的接线图，将它们有序的相互连接好，这样最终就构成一个能够自动控制抽水的具有反馈调节的系统。2.2 系统结构 关于这次设计的自动抽水控制系统，设计采用了由涡街流量计，电动调节阀和PID自整定控制仪，液位传感器和小型继电器等在内的众多仪器，进行了相应的控制电路的设计，可以自由的根据相应的要求进行流速、流量的调整，实现了将储水池的水抽取到指定设备的目的。在系统中，通过液位传感器对液面高度的检测，进行反馈式的自动调节作用，涡街流量计对流速和流量的显示，根据所需要的数据，使用PID自整仪和电动调节阀进行控制调整，严格控制管道内通过的流量，达到所要求的标准。3 设备选型3.1传感器 本次设计采用的传感器选型为涡街流量计。涡街流量计是在流体中安放一个非流线型旋涡发生体，使流体在发生体两侧交替地分离，释放出两串规则地交错排列的旋涡，且在一定范围内旋涡分离频率与流量成正比的流量计。涡街流量计特点是压力损失小,量程范围大,精度高,在测量工况体积流量时几乎不受流体密度、压力、温度、粘度等参数的影响。无可动机械零件，因此可靠性高,维护量小。仪表参数能长期稳定。涡街流量计采用压电应力式传感器,可靠性高,可在-20+250的工作温度范围内工作。有模拟标准信号,也有数字脉冲信号输出,容易与计算机等数字系统配套使用,是一种比较先进、理想的流量仪表。 电池供电涡街流量计，型号为LUGB,由青岛世融馨专业生产厂家直接生产，测量范围： 0.02-600000m3/h，精度等级： 1.0，公称通径： 10-2000mm，适用介质： 气体 液体，工作压力： 0-23MPa，工作温度： 420。选型依据为在实现要求的基础上，外加考虑经济实用性。 3.2 执行器本次设计采用的执行器为电动调节阀。电动调节阀是接收工业自动化控制系统的信号来驱动阀门改变阀芯和阀座之间的截面积大小，控制管道介质的流量、温度、压力等工艺参数，实现自动化调节功能。它的优点是优点：节电动调节阀能，只在工作时才消耗电能；环保，无碳排放；安装快捷方便，无需复杂的气动管路和气泵工作站。它的缺点是电机运行产生的内热会导致热保护，使调节阀停止工作；由于运动部件多，相对容易产生故障，尤其在调节频繁的工况，容易产生电机热保护、减速齿轮损坏、模块可控硅烧毁等故障。电动流量调节阀，型号ZDLP，由上海沃中阀门直接生产，由361L系列电子式电动执行机构和单座调节阀组成。电动执行机构内有伺系统，无须另配伺服放大器，有输入讯号及电源即可控制运转，连线简单，调节阀阀芯采用顶导向，适用与对泄露量要求严格，阀前后压差低及有一定粘度和含有纤维介质的场合。选型依据为在实现要求的基础上，外加考虑经济实用性。沃中阀门 3.3 控制器本次设计采用的控制器是PID自整定控制仪表。PID自整定控制仪表集数字仪表与模拟仪表于一体，可对温度、压力、液位、速度等测量信号进行数字量显示控制，使测量值的显示更为清晰直观。它的主要特点是可分别带有一路PID控制输出及一路变送输出，可适用各种测量控制场合；手/自动无扰动切换手自状态下可修改参数；具有多种调节输出方式（PWM输出、可控规触发输出、固态继电器输出及电压/电流输出。PID自整定控制仪,型号PN，由江苏金湖金迪仪表有限公司生产，P-N系列PID自整定控制仪表适用于需要进行高精度测量控制的系统。P-N系列PID自整定控制仪集数字仪表与模拟仪表于一体，可对温度、压力、液位、速度等测量信号进行数字量显示控制，使测量值的显示更为清晰直观。选型依据为在实现要求的基础上，外加考虑经济实用性。 3.4 配套设备本次设计所需的配套设备有小型继电器和液位传感器，液位传感器，型号JYB，由北京昆仑海岸传感技术有限公司生产制造，具有反向保护、限流保护电路，在安装时正负极接反不会损坏变送器，异常时送器会自动限流在 35MA 以内固态结构，无可动部件，高可靠性，使用寿命长等优点。小型继电器， 型号JX4A，由上海约瑟电器有限公司生产制造，继电器是具有隔离功能的自动开关元件，广泛应用于遥控、遥测、通讯、自动控制、机电一体化及电力电子设备中，是最重要的控制元件之一。3.5 水泵本次设计选用的水泵是罗瓦拉水泵，因为本次设计需要使用的水泵可以适用于有少量杂质的水体，而且使用的流量必须大于50方小时。罗瓦拉水泵的型号为LOWARA，由南京世好机电科技有限公司制造生产，水泵材质为不锈钢，驱动方式为电动，性能为耐腐蚀，流量为0-200（m3/h），扬程为1-300（m），汽蚀余量为15（m），吸入口径为32-100（mm），排出口径为32-100（mm）。选型依据为在实现要求的基础上，外加考虑经济实用性。4 电路及管路设计4.1 电路设计 压力传感器RT的阻值随着压力的升高而降低。当储水池内水压超过设定压力的上限值时，C点电压将高于B点电压，N2输出高电平，使触发器的输出端D点变为高电平，V饱和导通，K吸合，其常开触头接通，通过交流接触器将水泵的工作电源接通，水泵开始运转，使储水池的谁开始向指定设备流动。随着水压的下降，RT的阻值逐渐增大，使C点电压逐步降低。当水压低于设定压力的下限值 时，C点电压将低于A点电压，Nl输出高电平，使D点变为低电平，V截止，K释放，水泵停止运转。在水泵起动运转时，VL点亮;在水泵停止工作时，VL熄灭。4.2 管路设计 流量计在测量的时候会因各种外在因素出现误差，误差按其来源可分为设备误差，环境误差，人员误差和方法误差，所以在进行系统设计的时候，要认真对流量计进行修正调整。振动流量计测量失准的一大劲敌，因此在使用时应注意避免机械振动，尤其是管道的横向振动这种影响在流量计结构设计上是无法抑制和消除的。由于涡街信号对流场影响同样敏感，故直管段长度不能保证稳定涡街所必要的流动条件时，需要采用U型的管路段保证流量计精度，使测量得到的示数更加接近于真实值。 结 论这次的课程设计可以说是为毕业设计做的一个预演，真的做起来困难重重，深刻体会到做一个抽水系统，里面需要的很多知识我们没有接触过，去图书馆找书的时候发现，我们学的仅仅是皮毛，还有很多东西需要我们去发掘，就算是借一本书看完它，我们还是会发现还有很多知识没有吃透，这需要我们不断的实践，不断地自学习，不断地发现问题去思考问题。通过这次课程设计活动，在增加自己知识面的基础上，增强了自己的创造能力，希望在以后这样的机会中自己会做的更好。