1、自动水位控制系统第 页 共 27 页1第 1 章 绪论水塔水位控制系统是我国住宅小区广泛应用的供水系统,传统的控制方式存在控制精度低、能耗大的缺点,研究设计的基于 PLC 控制的多泵循环变频恒压供水系统,采用可编程序控制器、变频器以及压力变送器等器件,完成逻辑控制、变频调速和数据采样等功能, 使系统实现自动控制, 达到节能的目的,提高了供水系统的质量.1.1 水塔供水的发展供水是一个关系国计民生的重要产业。随着社会的发展和人民生活水平的提高，对城市供水提出了更高的要求，要满足及时、准确、安全保证充足供水，如果仍然沿用人工方式，劳动强度大，工作效率低，安全性难以保障，为此必须进行水塔水位控制自动
2、化系统的改造。可编程控制器( PLC) 因其高可靠性和较高的性价比在工业控制中得到广泛的应用。本文针对目前比较流行的控制技术，利用PLC 和传感器构成了水塔水位恒的控制系统。改造后的水塔水位自控系统，实现水塔水位自动控制系统，远程监控，实现无人值守。常州工学院毕业设计第 页 共 27 页2第二章 水泵2.1水泵的概述水泵的种类繁多，有不同的结构特点和使用范围，根据工作原理可分成三类：叶片泵、容积泵、喷射泵。叶片泵是利用叶轮的叶片来输送液体的，如离心泵、混流泵、轴流泵和旋涡泵等。在此次的水位控制系统中，采用了 ISG 系列的单级单吸立失管道离心泵，如图所示。ISG 系列单级单吸立式管道离心泵IS
3、G 系列单级单吸立式管道离心泵，是上海虹兴泵业制造有限公司科技人员联合国内水泵专家选用优秀水力模型，采用 IS 型离心泵之性能参数，在一般立式泵的基础上进行巧妙组合设计而成。同时根据使用温度、介质等不同在 ISG 型基础上进行巧妙组合设计而成。同时根据使用温度、介质等不同在 ISG 型基础上派出适用热水、高温、腐蚀性化工泵、油泵。该系列产品具有高效节能、噪音自动水位控制系统第 页 共 27 页3低、性能可靠等优点。2.2 离心泵的主要部件离心泵主要部件有叶轮、泵壳和轴封装置。2.2.1 叶轮叶轮的作用是将原动机的机械能直接传给液体，以增加液体的静压能和动能(主要增加静压能)。叶轮一般有 612
4、 片后弯叶片。叶轮有开式、半闭式和闭式三种。开式叶轮在叶片两侧无盖板，制造简单、清洗方便，适用于输送含有较大量悬浮物的物料，效率较低，输送的液体压力不高；半闭式叶轮在吸入口一侧无盖板，而在另一侧有盖板，适用于输送易沉淀或含有颗粒的物料，效率也较低；闭式叶轮在叶轮在叶片两侧有前后盖板，效率高，适用于输送不含杂质的清洁液体。一般的离心泵叶轮多为此类。叶轮有单吸和双吸两种吸液方式。2.2.2 泵壳作用是将叶轮封闭在一定的空间，以便由叶轮的作用吸入和压出液体。泵壳多做成蜗壳形，故又称蜗壳。由于流道截面积逐渐扩大，故从叶轮四周甩出的高速液体逐渐降低流速，使部分动能有效地转换为静压能。泵壳不仅汇集由叶轮甩
5、出的液体，同时又是一个能量转换装置。2.2.3 轴封装置作用是防止泵壳内液体沿轴漏出或外界空气漏入泵壳内。常用轴封装置有填料密封和机械密封两种。填料一般用浸油或涂有石墨的石棉绳。机械密封主要的是靠装在轴上的动环与固定在泵壳上的静环之间端面作相对运动而达到密封的目的。常州工学院毕业设计第 页 共 27 页42.3 离心泵的工作原理2.3.1 离心泵的工作原理叶轮安装在泵壳 2 内，并紧固在泵轴 3 上，泵轴由电机直接带动。泵壳中央有一液体吸入 4 与吸入管 5 连接。液体经底阀 6 和吸入管进入泵内。泵壳上的液体排出口 8 与排出管 9 连接，如图 2-2。在泵启动前，泵壳内灌满被输送的液体；启
6、动后，启动后，叶轮由轴带动高速转动，叶片间的液体也必须随着转动。在离心力的作用下，液体从叶轮中心被抛向外缘并获得能量，以高速离开叶轮外缘进入蜗形泵壳。在蜗壳中，液体由于流道的逐渐扩大而减速，又将部分动能转变为静压能，最后以较高的压力流入排出管道，送至需要场所。液体由叶轮中心流向外缘时，在叶轮中心形成了一定的真空，由于贮槽液面上方的压力大于泵入口处的压力，液体便被连续压入叶轮中。可见，只要叶轮不断地转动，液体便会不断地被吸入和排出。2.3.2 气缚现象当泵壳内存有空气，因空气的密度比液体的密度小得多而产生较小的离心力。从而，贮槽液面上方与泵吸入口处之压力差不足以将贮槽内液体压入泵内，即离心泵无自
7、吸能力，使离心泵不能输送液体，此种现象称为“气缚现象”。为了使泵内充满液体，通常在吸入管底部安装一带滤网的底阀，该底阀为止逆阀，滤网的作用是防止固体物质进入泵内损坏叶轮或防碍泵的正常操作。自动水位控制系统第 页 共 27 页52.4 离心泵的主要性能参数（1）泵的流量离心泵的流量即为离心泵的送液能力，是指单位时间内泵所输送的液体体积。泵的流量取决于泵的结构尺寸(主要为叶轮的直径与叶片的宽度) 和转速等。操作时，泵实际所能输送的液体量还与管路阻力及所需压力有关。通常用的流量是体积流量 Q：单位为 m3/h、L/min 、m3/s（2）泵的扬程扬程是指单位重量流体经泵后获得的能量。有的也称总扬程或
8、全扬程，通常所抽送液体的液柱高度 H 表示，其单位是 m。（3）泵的转速泵的转速指泵轴单位时间内的转数，以 n 表示，单位是 r/min。（4）泵的功率泵的轴功率是指单位时间内由原动机传到泵轴上的功，也称输入功率，单位是 W 或 kW。（5）泵的效率泵效率 是泵的有效功率与轴功率之比。常州工学院毕业设计第 页 共 27 页6（6）泵的比转数自动水位控制系统第 页 共 27 页7常州工学院毕业设计第 页 共 27 页82.5.1 离心泵的选用自动水位控制系统第 页 共 27 页9离心泵的选用，通常可按下列原则进行：（1）根据被输送液体的性质和操作条件，初步确定泵的系列及生产厂；（a）根据输送介质决定选用清水泵、油泵、耐腐蚀泵、屏蔽泵等；（b）根据现场安装条件决定选用卧式泵、立式泵（含液下泵、管道泵）等；（c）根据流量大小选用单吸泵、双吸泵等；（d）根据扬程大小选单级泵、多级泵、高度泵等。2.5.2 泵型号的确定常州工学院毕业设计第 页 共 27 页10
