离心泵的运行毕业论文

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

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[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

工程机械是构成施工生产的重要因素，机械设备在使用过程中， 由于材料、工艺、环境条件和人为因素的影响，其零部件会逐渐地被磨损、变形、断裂、蚀损等，随着零部件磨损程度的逐渐增大，设备的技术状态将会产生劣化，不可避免地将出现各种各样的故障，设备的功能和精度降低，甚至整机丧失使用价值。保持现场工程机械经常处于良好的状态，提高利用率，延长使用寿命，是企业提高经济效益的需要。 一、工程机械维修的重要性 工程机械维修是对工程机械维护和修理的简称。维护是为了保持延长或改善提高工程机械性能而实施的技术活动；修理则是为了恢复或改善提高工程机械性能而实施的技术活动。维修的作用可以概括为“增加利润、节省原材料、优化投资回报、延长设备的使用寿命、减少生产费用、避免事故和技术性灾难”。维修为工程机械在施工中有条不紊地高效工作做出了重要的前期保障，可以说，随着高科技产品的不断出现，先进的维修可以确保设备无故障运行，而且能使设备经常保持良好的状态。 就维修性质来讲，维修为将来投资。维修不只是排除故障，而是保证企业生存、发展，取得企业经济效益的一种长期连续的投资。做好这项工作，对保证企业正常生产，增加产量，改善产品质量，提高劳动生产率，降低成本和改善其它各项技术、经济指标都有着重要的意义。当前，工程机械维修中还存在许多问题，应认真总结经验教训，深入研究搞好工程机械维修的措施。未来的维修将是绿色的维修，先进的维修，再创造工程的维修。维修已不仅是恢复工程机械原有性能的手段，而是要改善提高工程机械性能，从而提高工程质量。维修也是一种投资，它是与固定资产同样重要的投资，没有维修投资，固定资产就难以保证回报，难以扩大。维修已不再是一种辅助手段和应急措施，而是生产力的组成部分，是关系到经济发展的一项重要任务。 二、工程机械使用中的出现故障的种类和后果 （一）工程机械常见故障有以下6种： 1.损坏型故障：如断裂、开裂、点蚀、烧蚀、变形、拉伤、龟裂、压痕等。 2.退化型故障：如老化、变质、剥落、异常磨损等。 3.松脱型故障：如松动、脱落等。 4.失调型故障：如压力过高或过低、行程失调、间隙过大或过小、干涉等。 5.堵塞与渗漏型故障：如堵塞、漏水、漏气、渗油等。 6.性能衰退或功能失效型故障模式：如功能失效、性能衰退、过热等。 （二）造成的故障后果有下列4类： 1.隐蔽性故障后果：隐蔽性故障没有直接的影响，但它有可能导致严重的、经常是灾难性的多重故障后果。 2.安全性和环境性后果：如果故障会造成人员伤亡，就具有安全性后果；如果由于故障导致企业违反了行业、地方、国家或国际的环境标准，则故障具有环境性后果。 3.使用性后果：如果故障影响生产(产量、产品质量、售后服务或除直接维修费用以外的运行费用)，就认为具有使用性后果。 4.非使用性后果：划分到这一类里的是明显功能故障，它们既不影响安全也不影响生产，它只涉及直接维修费用。 三、故障原因分析及其步骤 故障分析的目的不仅在于判别故障的性质、查找故障原因，更重要的在于将故障机理识别清楚，提出有效的改进措施，以预防故障重复发生。通过故障分析，找到造成故障的真正原因，从设计、材料选择、加工制造、装配调整、使用与保养等方面采取措施，提高机械产品的可靠性。例如：离心泵在运转过程中，由于机械本身的原因、工艺操作或高温、高压、物料腐蚀等使用条件的原因，往往会造成各种故障如扬程降低、流量不足、有异常噪音和振动等。通过对故障情况的具体分析，找出原因，采取措施，才能使设备正常运转，同时，也可以指导设计、加工、装配、使用与保养，提高机械产品的可靠性。 在分析故障时，一般是从故障的现象入手，通过故障现象找出原因和故障机理。由于受现场条件的限制，观察到或测量到的故障现象可能是系统的，如离心泵不吸液；也可能是某一部件的，如离心泵的填料过热；也可能是某一零件的，如轴或轴套表面损坏等。因此，针对产品结构的不同层次，其故障模式有互为因果的关系。如“轴承烧坏”这一故障是它上一层次离心泵不能正常运转的原因，又是它下一层次故障模式“轴承过热”的结果。 故障原因分析是一门综合性学科，涉及系统分析、结构分析、测试分析，以及有关疲劳、断裂、磨损、腐蚀等各种学科的知识。对故障分析主要包括以下步骤: 1.现场调查。主要包括收集发生故障的时间、环境、顺序等背景数据和使用条件；故障现场摄像或照相；收集和整理故障件的主要历史资料如设计图样、操作规范、验收报告、故障情况记录和维修报告等；对故障件进行初步检查、鉴别、保存和清洗等。 2.分析并确定故障原因和故障机理。主要包括对故障件的无损检验、性能试验、断口的宏观与微观检查等检查与分析；必要的理论分析和计算如强度、疲劳、断裂力学分析及计算等；初步确定故障原因和机理。 3.分析结论。当每一件故障分析工作做到一定阶段或试验工作结束时，都要对所获得的全部资料、调查记录、证词和测试数据，按设计、材料、制造、使用四个方面是否有问题来进行集中归纳、综合分析和判断处理，提出一个结论明确、建议中肯的报告。一方面是为了改进工作、积累资料、交流经验：另一方面也是为索赔和法律仲裁提供依据。 四、工程机械故障的排除及维修 工程机械故障85%以上是由磨损产生的。解决零部件的磨损，除了采用优良的材料，选择先进的制造工艺、设计合理的机械结构外，最重要的一点就是保证机械的合理润滑，还需要操作人员的细心操作等。对于工程机械，一要尽可能减少零部件的磨损，预防故障的产生；二要灵活运用修理方法，不断探索和研究新的维修方法，野外工程机械维修，由于有配件、材料、吊装设备等的困难，要求维修人员充分发挥聪明才智来尽快解除故障。 1.保证机械的合理润滑 工程机械的故障50%以上是由润滑不良引起的。由于工程机械各零部件配合的精密性，良好的润滑可以保持其正常的工作间隙和适宜的工作温度，防止灰尘等杂质进入机械内部，从而降低零件的磨损速度，减少机械故障。正确合理的润滑是减少机械故障的有效措施之一。为此，一是要合理使用润滑剂，根据机械结构的不同，选用不同的润滑剂类别，按照环境和季节的不同，选择合适的润滑剂牌号。不可任意替代，更不可使用伪劣产品；二是要经常检查润滑剂的数量和质量，数量不足要补充，质量不佳要及时更换。 2.细心合理的操作机械 作为机械操作人员，启动机械前均应检查冷却液及机油是否够，不足要及时补充后再启动机械。机械启动后要进入低速预热阶段，待冷却液及机油达到规定温度后，再开始工作，严禁低温下进行超负荷运转。操作人员在机械运行中，要经常检查各种温度表的数值，发现问题及时解决后再工作。在操作工程机械施工时，要注意不能在超过机械所能承受的最大负荷下工作，要均匀加减油门，保证机械处于较为平稳的负荷变动，防止发动机、工作装置的大起大落，降低机械的磨损，减少故障的产生。 3、现场应急维修 （1）零件修理法 采用机械加工、焊接、研磨等方法快速修复损坏的零件。例如一台输送泵，料斗的搅拌轴因磨损严重突然不能工作，配件一时又难以买来。这种情况下，可将搅拌轴拆下，采用堆焊及车床加工的方法，迅速恢复机械的作业，同时也节省了资金；一台正在隧道出渣的ZL40B装载机工作泵主液压油管突然破裂，当时没有备件，可用一根别的油管，将损坏的油管接头焊在其上，迅速恢复装载机的作业；若一台正在工作的斯太尔自卸车进水管出现破洞，为了不影响施工，可用树枝削成破洞的形状堵进洞口，效果还相当不错，可迅速恢复斯太尔的作业。 （2）零件换用或替代修理法 用完好备件替换已经损坏的配件，在大修及现场维修时均可采用。同时可以充分利用身边材料，替代工程机械已经损坏的零部件。若一台PC220一6型液压挖掘机铲斗销穿心螺杆在工作中断裂，库房没有备件，购买时间长，可用一根斯太尔的平衡轴固定螺栓替代，使挖掘机恢复正常运行。用普通钢板制作的垫片代替缺损的垫圈，用烟盒做垫圈代替低压油路的密封垫圈，用塑料布代替水泵中密封的石棉绳等，可临时解决应急维修的需要。 （3）零件弃置法 越过已经产生故障的零部件，将管路或电路连接起来，快速恢复工程机械作业。例如，一台斯太尔自卸车的一个刹车分泵皮碗损坏漏气，造成制动不灵。在管路中临时匀一个阀门，将通往该分泵的气体关闭，迅速恢复了斯太尔的作业；冬季施工时，由于驾驶员夜间未放水，导致ZL40B装载机机油散热器冻裂，在野外工地上短时间无法修复。可去掉散热器，将机油管直接与机体油道接通，将散热器水管短接，迅速恢复装载机的作业。 【参考文献】 [1]庄惜铁．工程机械的预知维修[J]．筑路机械与施工机械化，2003，(1)． [2]中国建筑业协会建筑机械设备管理分会．建筑施工机械管理使用与维修[M]．北京：中国建筑工业出版社，1998．