恒压供水系统经典.doc

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1、现代电气控制技术课程设计报告 学 校：哈尔滨理工大学荣成学院院 系：电气信息系班 级：电气10-1学 号：姓 名：赵建伟设计任务书 题目名称恒压供水控制系统设计起止日期2012年12 月 4 日 至 2012年12 月 8 日设计内容设计一个恒压供水控制系统，解决供水压力不足问题。要求此系统能正常、可靠地提供某一范围压力内的生活用水。设计要求及目标1正常工作时由一台电机带动水泵进行供水，电动机为10KW，单向运行。2若第一台电机工作5分钟后水压还未到达设置值，则第二台电机自动投入运行，到达设置值后第二台电机停止运行。3若两台电机同时工作20分钟后还未到达设置值，则发出报警指示并自动停止供水工作

2、。4两台电机均要有相应的保护措施及运行指示。5系统要求有电源指示，电流指示及电压指示。使用的工具软件Office Visio(2010)提交的设计资料1. 分析课题背景2. 主电路和控制电路原理图1份3. 元器件明细表1份4. 设计说明书1份5. 工艺设计：电气元件布置图、电气安装接线图各1份答辩时间及地点2012年12月8日 实训三车间目录一、课题背景4二、恒压供水系统总体设计过程4（1） 总体方案说明4（2） 控制方式选择5（3）设计电气控制系统原理图5（4）设计电气控制系统布置图7（5）设计电气控制系统接线图8三、设计总结9四、附录10附录1：元器件目录清单10附录2：设计说明书11 一

3、、课题背景恒压供水系统技术其节能、安全、供水高品质等优点，在供水行业得到了广泛应用。恒压供水系统实现水泵电动机依据用水量的变化（实际上为供水管网的压力变化）自动启动和停止电动机，在用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求是现在较合理的节能型供水系统。以前人们日常生活供水需要得不到合理的满足，可靠性能低等，供水方式存在如下问题： （1）供水成本高。由于用水全部单纯采用水泵供水，造成电能的极大浪费和机电设备的大量损耗。 （2）供水可靠性低。由于水泵采用人工操作方式，高位水池的水位只能靠人为估计，而且高位水池离水泵房较远，无法做到准时开机和停机。会造成供水中断或出现高位水池水位过高而溢流，电能和水

4、资源造成浪费。另外，如果蓄水池水位过低，还会造成水泵空转，导致电能浪费和机电设备的加速损耗。 （3）水资源浪费。除水泵不能准时停机而造成的溢流浪费外。人们因高峰期供水中断，经常打开阀门未关，造成来水后的浪费等。电气控制技术简单、方便，实用，经济，是目前较普遍易实现的控制系统，此系统没有较复杂的结构，系统功能较齐全，能够满足日常的生产需要。在此次设计中，合理的启动和停止电动机，提高了电动机的利用率，是本系统的第一个目的，也是第一个特点。节约能源，是设计这套系统的另一个重要目的。对于普通二级加压水厂只单纯手动控制电机的启动和切换，这样在电机启动时会产生很大的启动电流，长此以往对电机寿命有很大损害，

5、而且在供水时一直按工频全速运转效率低、能耗大。而本系统可根据实际水管网的压力变化自动调整电动机的启停予以加压，从而改变电动机合理使用，减少了能量的消耗。采用这种技术供水时，电气设备能自动的根据压力变化自动启动和停止电动机、联合水泵为水加压的供水止电机供水方式，保证恒压供水的可靠性，实现恒压供水控制系统的功能。二、恒压供水系统总体设计过程（一） 总体方案选择说明1） 此系统采用电气控制技术，压力罐、水泵电机联合供水式控制系统，根据供水管网的压力变化自动启动和停止电动机为水加压，在用水量发生变化时保持水压恒定，保证供水的可靠性。2） 正常供水时由一个电机带动供水，在供水高峰期时另一个备用电机启动维

6、持水压恒定。3） 主电路和控制电路采用熔断器实现短路保护。4） 两个电机采用热继电器实现过载保护。5） 采用带指示灯控制按钮以显示设备运行状态（二）控制方式选择 系统为自动启动控制方式，在自动状态下根据供水管网的压力变化可以自行启动电机。（三）设计电气控制原理图1、主电路设计 1）由接触器KM1、KM2分别控制电机1、电机2，且单向运转。 2）主电路设有熔断器FU1实现短路保护并带有电压表和电流表以检测电源，并由隔离开关QS作为电源控制。3）M1、M2分别由FR1、FR2实现过载保护。2、控制电路设计根据控制要求用扭子开关来实现电动机的手动启动和自动启动，按钮SB1为停止按钮，SB2为手动启动

7、按钮，信号灯HL1、HL2、HL3分别作为控制面板上电动机M1的运行指示、M2的运行指示、报警指示(外加蜂鸣器)。电气控制原理图如下图所示：3、 恒压供水控制系统工作原理当压力表处于最低压力值时，指针指向SP1，下电接点SP1闭合；当压力表的压力为设定的最高压力值，指针指向SP2，下电接点SP2闭合。合上QS，合上SB2，当压力表示数的到达表的压力设定的最低压力值时，线圈KA1得电，同时KA1常开触头都闭合，线圈KM1得电，同时KM1主触头闭合并且KM1常开触头闭合自锁，KM1的常闭触头断开，指示灯HL1亮，此时，电动机开始工作为水泵加压。若当电动机工作5分钟后水压到达设置值，指针指向SP2，

8、上限电接点SP2闭合，线圈KA2得电，同时KA2常开触头闭合自锁，KA2常闭触头断开，同时线圈KA1失电，KA1常开触头断开，同时线圈KA2失电，KA2常开触头断开，常闭触头闭合，此时，时间继电器KT1不得电，KT1常开延时触头仍断开，第二台电动机不投入工作。若当电动机工作5分钟后水压未到达设置值，未指针指向SP2，指针仍指向SP1，线圈KA1仍电，KA1常开触头仍闭合，线圈KM1仍得电，指示灯HL1仍亮，同时依然KM1主触头闭合并且KM1常开触头闭合自锁，KM1的常闭触头断开，时间继电器KT1通电延时动作，KT1常开触头闭合，线圈KM2得电，同时KM2主触头闭合，KM2常开触头闭合自锁，KM

9、2常闭触头断开，指示灯HL2亮，第二台电动机也投入工作此时，两台电动机均开始工作。若当电动机工作20分钟后水压到达设置值，指针指向SP2，上限电接点SP2闭合，线圈KA2得电，同时KA2常开触头闭合自锁，KA2常闭触头断开，同时线圈KA1失电，KA1常开触头断开，同时线圈KA2失电，KA2常开触头断开，KA2常闭触头闭合，同时线圈KM2失电，同时KM2主触头断开，KM2常开触头断开，KM2常闭触头闭合，指示灯HL2灭，此时，切除第二台电动机；若当电动机工作20分钟后水压未到达设置值，未指针指向SP2，指针仍指向SP1，线圈KA1仍电，KA1常开触头仍闭合，线圈KM1仍得电，指示灯HL1仍亮，同

10、时依然KM1主触头闭合并且KM1常开触头闭合自锁，KM1的常闭触头断开，时间继电器KT2通电延时动作，KT2常开延时触头闭合， KT2常闭延时触头断开，同时线圈KM1失电，同时KM1主触头断开，KM1常开触头断开，KM1常闭触头闭合，此时，切除第一台电动机，指示灯HL1灭，同时线圈KM2失电，同时KM2主触头断开，KM2常开触头断开，KM2常闭触头闭合，指示灯HL2灭，此时，切除第二台电动机，两台电动机均停止工作，指示灯HL3灭同时蜂鸣器响发出警告。（四）恒压供水控制系统底板布置图首先在布置图中留有布线、接线、维修和调整操作的空间间距，为了电器布置整齐、美观、对称。应该尽量使外形与结构尺寸相同

11、的电器元件安装在一起，便于加工、安装和配线。然后是按照线路的走向来放置电器元件的位置。为了操作方便应该把一些相关的器件放在一起并且尽量美观，最后就是在布置图中的标注尺寸不能顶死，元器件距离上下左右边缘各为5080mm元器件与元器件上下距离为5080mm,左右距离2030mm。在控制面板上的指示灯和按钮，要做到指示灯在上面，按钮在下面。按钮和灯的控制要一一对应，如下底板布置图（五）恒压供水控制系统接线图接线图中，同一电器的部件应画在一起，各电器的相对位置与实际安装的相对位置一致，并用虚线框表示。所有电器元件的文字符号及接线端子的编号应与原理图一致，以便于安装和检查时查对，保证接线正确无误。将一些

12、相关的器件看成一组与端子排连接，这样方便以后电路的检修，并且使电路更加美观，在连接线上要标明线号、规格、截面积。全图采用线号标注，使图美观、清楚。如接线图三、设计总结本设计是以恒压供水系统供水状况为设计课题，包括：恒压供水系统原理、恒压供水系统的电气实现、系统的设计等，本设计一其主体是由建筑电气控制技术（继电器接触器控制系统）、时间继电器实现电动机的自动起动和自动停止技术组成的，是现阶段水处理行业较为简单，经济、理想的供水方法。本系统与现在变频器PLC控制系统相比，具有简单经济、控制方便、节能降耗的优点，不足的是功能不够强大。另外，本设计运行维护简单方便，对于操作人员不要求具备专业的水处理知识

13、，只根据操作说明书和操作规程就可以对整个水厂进行操作管理，因此，本设计适应性较强，应用较普遍，能满足人们的工艺要求。这次设计，让我知道了科学技术的伟大，知识是第一生产力的充分肯定，同时更让我明白自己的要学习的东西很多很多，学习如逆水行舟，不进则退的道理，只有更好的学习，掌握更多有用的知识才是更明智的选择，以便将来为自已打下坚实的基础。对于电气自动技术专业，自动化的核心就是科学技术，就是知识。因此，不论在什么时候都应该时时刻刻地学习并且还要有独立性。四、附录附录1：元器件目录清单序号符号元件名称型号规格件数作用1QS低压断路器DZ20-100/363A 3极 UN=380V1失压、欠压、过载和短

14、路保护2KM1、KM2交流接触器CJ20-2532A 380V 线圈电压220V2接通分断电流3FR1、FR2热继电器JR20-25 发热元件额定电流25A，工作时额定电流为22.6A2过载保护4KT时间继电器JSZ3A-C220V 5A2延时5KA中间继电器JZC1-62220V 5A2增加辅助触头6SB1按钮LA25-01电流为5A 红色1停止按钮7SB2按钮LA25-10电流为5A绿色1启动动按钮8HL1HL3信号灯AD11-22/41-7GZ电流为5A 红色3指示9RL扬声器25L-1220V 5A1发出警报10TC变压器10-3150KVA双绕组无励磁调压变压器220v 5A1改变电

15、压附录2：说明书一、注意事项1、控制柜要远离水源，不能见水流入柜内。2、在没有仔细阅读该说明书的情况下，不要随便操作该控制系统。3、该控制柜有高压电，非专业人员或维修人员不得擅自打开控制柜。4、该系统工作后，如无新的控制要求，不得随意改动控制柜。5、控制柜内的线路，若无特殊要求，不得随意改动。6、长时间停机不用后，再次使用时应使电动机先通电预热半小时以上。二、通电前的准备电源接通前，先检查控制柜内各处接线是否正常，主要是电源线和电机线必须按各自的标号接在相应的端子上，三相电源应接于左侧接线端子上。零线接在零线端子上，不能与地线混接与一起。电机线分别接在各自的端子上，但是电机可以随意的交换位置接

16、线。通电之前应把控制柜及个点击的固定螺丝接好，特别是电机的固定螺丝。三、通电 检查好上述各种情况之后，正式供上电源，即合上柜外电源开关，这是控制柜上的电源指示灯就会点亮，检查显示状态正常之后才可通电。三、控制柜的保养控制柜工作久了之后，柜内按钮有可能会按坏，更换时要注意线号，最好用同样品牌的产品替代，一面接错线，柜内的接触器，继电器工作久了也会老化，在更换时也应务必注意。四、电机保养电机每天都会工作很长时间，它的轴承，风机都是易损件，平时应注意观察。若发现有损坏，应及时更换或处理，机壳接地应良好，以免影响电机的工作和使用寿命。五、故障分析及紧急处理（1） 通过目测能够发现的故障。通过直接目测，

17、能够从设备外观和颜色变化的异常现象中，分析判断发现故障。用眼睛能够发现的异常现象有：明显的损坏、断线、带伤；变色；冒烟；松动；打火花；腐蚀；动作比正常；变形膨胀、收缩；磨损；漏油；断裂；过热；速度变化（较平时明显变慢或变快）。（2） 从设备外观颜色变化中发现故障。例如在对某变电所电气设备检查中，看到进线柜后面的柜板表面上的油漆颜色有变化，引起了主意。用手摸柜板面感觉很热，有50左右，而其他部位比较凉，怀疑柜内有过热现象。打开柜门从里面冒出油烟气味，分析认为柜内严重过热，必须停电处理。经过倒闸后，拉开断路器，立即看到断路器B相导电杆与软连片连接处过热、烧断，虚连在导电杆上，从断路器内往外冒烟气。

18、经过及时处理，避免了一起重大崩烧事故。因此，对设备表面颜色的变化要充分引起注意，及时消除事故隐患。（3） 电器设备冒烟时发生的故障：超负荷运行、潮湿、短路或接地。（4） 合上开关电动机转不动并有“嗡嗡”响，可能的原因：过负荷或者电源中有一相断电造成电动机单相运转。若没有响声则判断应该是该回路的交流接触器不动作。（5） 按下停止按钮，电动机停不下来怎么办：降负荷电流、进入配电间后将自动断路器断开、交流接触器损坏严重。（6） 按下停止按钮，电机停机，手离开按钮时电机又运转起来了 解决的办法：控制电路中又熔断器的断开熔断器即可；按下停止按钮时同时来开总电路刀闸。（7） 热继电器动作不正常 原因：继电器的整定电流偏大或偏小。 热元件烧断或脱焊 环境温度高超出允许范围 热线端子接触不良 处理的方法：按规定调试热继电器 重新放入并实验动作是否灵活 改善使用环境，以符合使用温度要求 清理接线端，选合适连接线