离心泵的原理毕业论文

关于离心泵开题报告

离心式水泵的工作原理是是靠叶轮产生的真空把水从下面吸上来再打到高处，如果泵体内没水的话，真空形不成，那水就吸不上来了，如果液位高于水泵，可以利用自灌的方式把水引入泵体内，不然也需要灌水。知道它的原理就好设计论文的开题了。

摘要：为了提高传统水泵房控制方式的不足，实时监控泵房各设备的运行状态，设计了基于PLC的排水泵房自动排水监控系统，分析了系统的构成和控制软件的编制。该系统采用西门子PLC作为控制器，通过检测部件等系统自动检测液位和其他参数，对水泵的运行进行自动化控制，并将数据传到上位机中，实现远程检测。

关键词: 水泵，PLC，自动控制

1研究背景

课题来源

我国排水泵房控制系统仍由很多依靠传统的人工操作方式，而传统的自动控制大多为常规的继电器带动接触器控制，其控制器通常为电位器之类，是基于电气原理的纯电气自动控制，属于模拟控制方式。如一位式的模拟控制方式，这种控制方式精度低，可靠性差，除了一些精度要求不高的场合外，现阶段一般很少采用。

随着集成技术的迅猛发展，以微处理器为核心的单片机、PLC、工控机迅速渗透到工业控制的各个领域，产生了计算机自动控制。计算机自动控制的控制器是各种类型的计算机(包括单片机、工控机及PLC等)，其最大的优点是控制器能够存储并辨识特殊的语言(程序)，根据程序的控制思想发出各种指令，控制执行机构的动作，使被控制量满足系统的要求。本次毕业设计就是将落空的排水泵控制系统进行改造，从而实现整个系统采用计算机控制技术对水泵实行自动控制和状态检测。

研究目的、意义和任务

从排水泵房控制系统比较落后，完全是人为手动控制的现状来看，它十分需要增加一套控制系统，从而减轻操作人员工作量，优化运行，延长系统设备运行寿命。本课题就是设计一控制系统来解决以上问题。本系统在设计的'时候是以某工程排水泵排水系统为蓝本进行设计的。但本系统的使用并不局限于某工程排水泵排水系统。

本课题主要的任务是设计检测部分、控制部分和网络(控制器和微机通讯)部分，通过检测部分检测主水仓、补水仓液位和各泵的运行参数，并送至控制器中，通过控制器实现电动控制或自动控制。并且将数据传到地上控制室的上位机中，实现远程检测。

2 文献综述

目前，许多工厂的排水系统还采用人工控制，水泵的开停及选择切换均人工完成，完全依赖于工人的工作态度和责任心，同时人工控制也无法准确预测水位的增长速度，做不到根据水位和其他参数在用电的风谷期自动开停水泵，这将严重影响工厂自动化管理水平和经济效益，同时也容易由于人为因素造成安全隐患。

控制系统总体概述

本套系统设计控制分为三部分：

现场手动控制

地下控制室电动控制

地上主控制室远程检测

通过传感器对主水仓液位的检测，来自动判断启动几台水泵进行排水(自动检测控制)，或由人为地选择启动几台水泵进行排水(电动控制或手动控制)。同时也类似地控制水泵的停止。在水泵运行的过程中对水泵的相关参数进行监控，如压力、流量、温度、转速、负压。出现故障时进行报警，若出现严重故障时，则立即停止水泵，并报警。并且把所检测到的所有数据传到地上主控制室内的上位机中。

系统控制要求

整体要求：

1、实现以下控制：

手动控制、电动控制、自动监测控制

手动控制时要能自动切断电动控制和自动控制;自动控制时要能自动切断手动控制和自动控制;自动控制时要能自动切断手动控制和电动控制。

2、电动控制：根据所要起动的泵来自动决定阀的开闭，只需人为的来决定起动或停止哪台泵。

3、自动检测控制：不需人为的介入，根据主水仓的液位自动实现泵的启动、运转参数检测、泵的停止及故障诊断报警。

具体要求：

1、现场手动控制/非手动控制转换(非手动控制包括电动控制和自动检测控制)，电动控制/自动检测控制转换

2、现场手动控制直接经过电控部分控制，而电动控制/自动检测控制则经过控制器来控制

3、自动检测控制实现水泵的自动起动：

(1)根据水位信号，确定要起动水泵的台数和哪台水泵起动;

(2)关闭要起动水泵的排水阀，并确定排水管路及各分配阀的开关状态;

(3)开启真空泵;打开真空泵与水泵连接的排气阀(;水泵开始排气，并检测水泵吸入口的负压信号;

(4)当吸入口负压信号到达预定值时，起动水泵(降压启动，由电控实现);打开排水阀，关闭真空泵与水泵连接的排气阀，关掉真空泵，水泵进入正常排水运行。

在地下控制室内要实时地显示所投入运行的水泵。

4、水泵运行时的参数监控：

水泵进入正常排水运行时，检测水泵运行的参数有：

(1)、水位信号

(2)、水泵的排水压力信号

(3)、水泵吸入口的负压信号

(4)、水泵的流量信号

(5)、水泵的转速信号

(6)、水泵轴承的温度信号

在地下控制室内要实时地显示所投入运行的水泵以上参数及主水仓液位。并把这些参数传到地上控制室的上位机中。

5、自动检测控制实现水泵的自动停止：

(1)、根据水位信号，确定停止水泵台数和停哪台水泵;

(2)、切断要停止水泵的电源，关闭排水阀;

(3)、根据水位信号，当水位低于最低水位时，停止最后一台水泵，步骤同上。

(4)、水泵全部停止后，系统处于自动监控状态，随时准备起动。

6、抢险排水：

(1)当水位信号超过警戒水位时(井底水平高度)，所有水泵全部开动(起动程序同上，逐台起动，防止起动电流过大);

(2)随着水位信号的逐淅下降，当水位信号低于安全警戒线时，逐步停掉部分水泵(停止程序同上);

(3)当水位信号低于最低水位时，停掉所有水泵(停止程序同上)，系统处于自动监控状态，随时准备起动。

7、水泵运行的故障诊断及故障报警

(1)、水泵不吸水(真空信号);

(2)、流量小(真空信号，压力信号);

(3)、水泵不上水(压力信号、流量信号);

(4)、转速变化大(转速信号、压力信号、流量信号);

(5)、轴承过热(温度信号);

(6)、内部声音异常，可能原因是流量大，吸入高度过大，吸入处有空气渗入，所吸入的液体温度过高。(流量信号、负压信号、温度信号)。

出现以上故障，及时报警通知操作人员;严重故障时，报警并停止出现故障的水泵。

3 设计方案

手动控制方案的确定

1.现场手动控制直接经过电控部分来分别控制各个元件，其所需开关有：

·现场手动控制/非手动控制转换开关

·各水泵起动/停止开关

·各水泵排气阀、排水阀、分配阀打开/关闭开关

2.输出开关量有：

·各阀开启信号灯

系统电动控制/自动检测控制方案的确定

根据现场具备的条件及系统的控制要求，得到泵房控制系统的控制I/O点配置及参数显示，主要包括：

1、输入开关量：

·电动控制/自动检测控制模式选择开关

·显示各泵参数按键

·泵控制按钮

2、输入模拟量：

·输入温度

·输入负压

·输入压力

·输入液位

·输入转速

·输入流量

3、输出开关量：

·真空泵、主水泵电机起停

·电磁阀/电动阀开关

·手动模式信号灯

·电动模式信号灯

·自动模式信号灯

·故障报警灯

现场控制由PLC控制网络组成，第一台PLC检测主水仓、补水仓的液位、控制3台水泵、并控制第二台PLC，第二台PLC控制4、5、6泵;地上控制室由一台上位机组成，主要接收井下控制室传上来的主水仓液位及各台泵的运行参数。

4 进度安排

2011年8月1日—2011年9月1日 查阅文献资料并撰写开题报告

2011年9月2日—2011年9月30日 完成工艺及失效分析研究

2011年10月1日—2011年10月31日 撰写论文

2011年11月1日—2011年11月30日 论文定稿，准备答辩

参考文献

[1]潘新民.微型计算机控制技术.北京：航空航天大学出版社，1999

[2]朱晓青主编.过程检测控制技术与应用.北京，冶金工业出版社，2002

[3]黄继昌.传感器工作原理及应用实例.北京：人民邮电出版社，1998

[4]泵装置手册编辑委员会.泵装置手册.北京：机械工业出版社，1992

[6] 聂梅生.水工业过程设计手册水工业工程设备.北京：中国建筑工业出版社，1999

[7] 秦曾煌.电工学上册电工技术.北京：高等教育出版社.1999

[8]SIEMENS SIMATIC S7-200可编程控制器系统手册，订货号：6ES7 298-8FA21-V1-5D00. 2000

[9]李茂林.低压电器及配电电控设备选用手册.沈阳：辽宁科学技术出版社，1998

[10]王仁祥.常用低压电器原理及其控制技术.北京：机械工业出版社，2001

[11]周军.电气控制及PLC.北京：机械工业出版社，2001

[12] 殷洪义.可编程控制器选择设计与维护.北京:机械工业出版社，2002

离心泵是一种利用离心力将液体输送的泵。其工作原理是通过电机驱动叶轮高速旋转，液体被吸入泵体中心，然后被离心力推向泵体出口，从而实现液体的输送。离心泵的主要部件包括泵体、叶轮、轴、轴承、密封件等。离心泵的优点是结构简单、运行平稳、流量大、扬程高，广泛应用于各种工业领域。

离心泵由叶轮、泵体、轴和密封装置等部分组成。当离心泵启动后，电机通过轴将动力传递到叶轮，使叶轮开始旋转。叶轮在高速旋转的过程中，会带动周围液体一起旋转，并产生一定的离心力。液体受到离心力作用，从进口处进入泵体并被叶轮推向泵体的出口处。随着液体流动的进一步加速，它的压力也会逐渐增加，最终从泵的出口处排出。离心泵的流量和扬程受到叶轮和泵体的设计和尺寸、叶轮的旋转速度以及液体的性质等多种因素的影响。当这些因素发生变化时，离心泵的流量和扬程也会相应发生变化。需要注意的是，离心泵只能输送液体，不能输送固体颗粒和气体。如果液体中含有固体颗粒，应选用离心式搅拌器或离心式过滤器等设备。

工作原理：启动前先充满水，当电动机带动水泵叶轮高速旋转时，叶轮中的水也跟着旋转起来，由于离心力的作用，水便沿着叶轮圆周旋转的切线方向冲进出口管，水排出后在泵壳内的旋转轴附近就形成了真空，进水管中的水在外压力的作用下，被压进泵内填补真空，所以只要叶轮不停地转动，水就源源不断地由进水管进入泵内排出。

离心泵的基本构造是由六部分组成的分别是叶轮，泵体，泵轴，轴承，密封环，填料函。叶轮是离心泵的核心部分，它转速高出力大，叶轮上的叶片又起到主要作用，叶轮在装配前要通过静平衡实验。叶轮上的内外表面要求光滑，以减少水流的摩擦损失。

填料函主要由填料、水封环、填料筒、填料压盖、水封管组成。填料函的作用主要是为了封闭泵壳与泵轴之间的空隙，不让泵内的水流流到外面来也不让外面的空气进入到泵内。始终保持水泵内的真空！当泵轴与填料摩擦产生热量就要靠水封管住水到水封圈内使填料冷却！保持水泵的正常运行。所以在水泵的运行巡回检查过程中对填料函的检查是特别要注意！在运行600个小时左右就要对填料进行更换。