离心泵系统毕业设计

1、( 此文档为 word 格式，下载后您可任意编辑修改！)引言离心泵的使用范围很广，在农田排灌、城市和工业排水、原子能发电、舰艇的喷水推进、火箭的燃料供给等方面都有很重要的应用。尤其在石油和化工工业中应用更为广泛，比如在输油管路、泵站、海上平台的应用，故离心泵被称为输油管线的心脏。据现场调查，海上平台小型泵 ( 离心泵 ) 数量大、类型多、维修频繁。泵在长期工作中，受到不同程度的损坏，部分性能已经达不到原设计的要求，如果不断更换新泵，必将大大增加使用成本，所以必须进行维修。各种离心泵经过维修或更换配件后，能否达到原设计能力其性能参数是否满足使用要求，除按标准维修外，还应作性能试验，以检测维修效果

2、从而判定泵的维修质量。同时，为了泵工作和运行的需要，在新出厂或维修后出厂的泵，都必须随泵配有性能标准。对于缺乏原始设计资料的泵，则需要通过试验来测定其性能。对新设计的泵需要进行型式试验确定其性能是否满足设计要求。因此，需要设计泵试验系统。该试验系统就是针对维修离心泵进行性能检测而设计的，同时兼顾到新泵的型式试验和出厂检验的要求。其通过对泵性能参数的采集、计算来判定离心泵的性能是否恢复到工作要求，从而确定维修泵的工作参数。由于维修泵的型号较多，因此，需要建立应用范困较大的泵试验系统，满足不同型号维修泵的性能试验，作为泵维修质量评定和验收的依据。该试验系统通过自动采集流量、出口压力、消耗电流等参数

3、，经过计算机处理，按照有关国家标准，给出有关的离心泵的性能标准和检测报告。试验人员可以根据这些性能标准和测试结果来判定该试验离心泵的性能情况。达到使用要求的离心泵则可以继续使用，达不到的则不能继续使用，进行再维修或考虑更换新泵。3第一章离心泵系统的工艺与传感选型1.1 小流量离心泵测试装置小流量离心泵测试装置主要完成直八增压泵RLB-5、直九增压泵RLB-12、卡型机输油泵三种离心泵的测试，测试内容及条件如表1 所示。表 1 小流量离心泵测试装置测试内容及条件离心泵型号供电电压测试流量出口压力电流19V700Lh35KPa 4.2A27V700Lh60KPa 5.0A直八增压泵 RLB-527

4、V225Lh82.5KPa 5.0A27V0Lh87.5KPa 5.0A30V0Lh125KPa 5.0A直九增压泵27V780 Lh60KPa 3.0ARLB-12卡型机输油泵27V750 Lh78.4KPa 3.9A根据三种离心泵的流量测试条件，流量传感器选用涡轮流量传感器，通径为10mm，流量范围 200 1200L-4AD是三菱电机公司推出的一款FX2n系列 PLC模拟量输入模块，有 CH1CH4四个通道，每个通道都可进行AD转换，分辩率为12 位，采集信号电压为 -10V+10V，分辩率 5mV。电流输入时，为 420mA或-2020mA，分辩率20uA。 FX2n-4AD内部有 3

5、2 个 16 位的缓冲寄存器 (BMF)，用于与主机交换数据。FX2n-4AD占用 FX2n扩展总线的 8 个点，耗电为 5V，30mA。FX2N常用的模拟量输入模块有 FX2N-2AD、 FX2N-4AD、FX2N-8AD模拟量输入模块和温度传感器输入模块1）接线图42）输入特性曲线3）缓冲存储器（ BFM）分配BFM内容*#0通道初始化缺省设定值为H0000*#1通道 1平均值取样次数缺省值为 8*#2通道 2*#3通道 3*#4通道 4#5通道 1平均值#6通道 2#7通道 3#8通道 45#9通道 1当前值#10通道 2#11通道 3#12通道 4#13-19保留*#20复位到缺省设定

6、值缺省值为0*#21禁止调整偏移、增益值，缺省值为0（1 为允许调整）*#22偏移、增益调b7b6b5b4b3b2b1b0整G4O4G3O3G2O2G1O1*#23偏移量缺省值为 0*#24增益值缺省值为 5000#25-28保留#29错误状态#30识别码 K2010#31禁用三菱 FX2N-4DA有 4 个输出通道。 提供了 12 位高精度分辨率的数字输入。转换速度为 2.1ms4 通道，使用的通道数变化不会改变转换速度。输出的形式可为电压，也可为电流。其选择取决于接线不同。电压输出时，两个模拟输出通道输出信号为010V DC， 0 5V DC；电流输出时为420mADC。分辨率为 2.5m

7、V（010V DC）和 4uA（4 20mA）。数字到模拟的转换特性可进行调整。本模块需占用8 个 IO 点。适用于 FX1N、FX2N、 FX2N子系列。其他的性能与 FX2N-2DA相似。可编程控制器基本单元与 FX2N-4DA之间的数据通讯也是由 FROMTO指令来执行的。读写操作是对 FX2N-4DA的缓冲寄存器 BFM进行操作的，缓冲器区由 32 个 16 位的寄存器组成，编号为 BFM 0 31。1）接线图62）输出特性曲线3）缓冲存储器（ BFM）分配BFM内容*#0输出模式选择，出厂设置H0000#1输出数据通道 CH1、 CH2、CH3、CH4#2#3#47#5数据保持模式，

8、出厂设置H0000#6#7保留*#8CH1、CH2偏移增设定命令，出厂设置H0000*#9CH3、CH4偏移增设定命令，出厂设置 H0000#10偏移数据 CH1#11增益数据 CH1#12偏移数据 CH2#13增益数据 CH2#14偏移数据 CH3#15增益数据 CH3#16偏移数据 CH4#17增益数据 CH4#18-#19保留#20初始化，初始值 =0#21禁止调整 IO 特性（初始值 =1）#22#28保留#29错误状态#30K3020 识别码#31保留FX2N 系列中有关模拟量的特殊功能模块有:FX2N-2AD(2 路模拟量输入) 、FX2N-4AD(4路模拟量输入 ) 、FX2N-

9、2DA(2路模拟量输出 ) 、FX2N-4DA(4路模拟量输出 ) 、FX2N-4AD-PT(4路热电阻直接输入 ) 、FX2N-4AD-TC(4路热电偶直接输入 ) 、FX2N-2DA(2路模拟量输出 ) 、FX2N-4DA(4路模拟量输出 ) 、FX2N-2LC(2路温度 PID 控制模块 ) 等。1）接线图82）输出特性曲线3）缓冲存储器（ BFM）分配BFM编号b15 到 b8b7 到 b3b2b1b0#0 到 #15保留#16保留输出数据的当前值（ 8 位数据）DA低 8位通道1的通道 2的#17保留DA转换开DA转换开数据保持始始9#18 或更大保留BFM#16：存放由 BFM#1

10、7（数字值）指定通道的DA 转换数据。 DA 数据以进制形式出现，并以低 8 位和高 4 位两部分顺序进行存放和转换。BFM#17：b0：通过将 1 变成 0，通道 2 的 DA转换开始。b1：通过将 1 变成 0，通道 1 的 DA转换开始。b2：通过将 1 变成 0， DA转换的低 8 位数据保持。2.3 选择功能PLC程序完成数据采集、数据处理、控制输出等功能，采用GX-Developer 开发软件编写。采用模块化程序设计，不同的功能模块采用子程序实现，层次清晰，程序可读性和可维护性高燃油离心泵种类繁多，供电电源、流量及安装形式都不同，为了实现燃油离心泵测试，试验台可测试小流量离心泵测试

11、装置、中流量离心泵测试装置、大流量离心泵测试装置，鉴于教八离心泵和直升机转输泵的特殊测试方式，设置了教八离心泵测试装置和转输泵测试装置燃油泵, 测试系统分为手动和自动二种方式。手动方式时,PL C 不再控制测试系统 , 主要用于试验台调试和维修。自动测试是一种高效的工作方式 , 一般用于正常的工作测试 , 由 PLC控制自动完成。自动测试时 , 按下电源按钮 ,压力、流量、电压等显示仪开始指示并自检, 选定油泵后 , 测试应能自动进行 , 直到结束。在试验中 , 如要中止测试 , 可按中止按钮 , 使控制系统回到初始状态, 并返回测试选择状态。2.4 显示、判断和打印功能数据采集处理模块主要完

12、成模拟量数据的读取、转换，根据模拟量信号的上限、下限、量程以及 AD输入模块参数，计算出实际的压力、电流等。模拟量输入信号有12个，每个模拟量信号的转换算法相同，为此编写了一段转换程序，所有模拟量输入信号转换共用，通过PLC 内部变址寄存器进行参数的传递，缩短了程序长度，提高了系统的实时性。控制输出模块主要完成模拟量数据的输出，根据模拟量输出模块的参数，对输出之前的数字量进行处理，调整至模拟量输出模块量程之内，经过DA模块之后将数10字量变换成 4-20mA的模拟量去控制调节阀开度及真空比例阀的真空度。手动操作功能模块主要完成手动方式下的离心泵电压选择、离心泵启停、电动球阀开关、电磁阀开关等功

13、能，并可以手动调整调节阀的开度及真空比例阀的真空度。在自动工作方式下，有小流量装置测试模块、中流量装置测试模块、大流量装置测试模块、教八离心泵装置测试模块、转输泵装置测试模块等五个功能模块，分别实现相应离心泵的自动测试过程，每个功能测试模块都有一个程序模块，每个程序模块可以完成多个离心泵的自动测试过程。系统压力、流量由相应的传感器采集 , 由 PLC、数显表和触摸屏对测试过程进行实时监测 , 并将采集到测试结果在触摸屏上显示。同时 , 电压、电流等辅助测试参数也一同显示。 PLC 对采集到的参数与标准预设值进行比较 , 应做出是否合格的判断 , 按压打印按钮后 , 测试结果由打印机打出 , 留

14、作技术档案。2.5 保护功能包括系统压力过载保护和电流过载保护。 该功能应体现在控制系统硬件和软件上 , 当试验发生过载时 ,L 立即使油泵停电 , 保护测试系统第三章控制系统硬件设计3.1 PLC 系统设计根据离心泵测试装置中的信号形式及数量进行PLC 系统的选型，经统计系统控制规模由 FX 系列 PLC即可实现， FX 系列 PLC如图 1 所示，系统选用FX3GA-60MR作为控制器，该控制器集成了36 点开关量输入和24 点开关量输出。下面分别对开关量输入通道、开关量输出通道、模拟量输入通道和模拟量输出通道进行设计。应用系统开发流程11开关量输入通道设计离心泵测试装置中开关量输入信号有

15、 30 个，主要包括按钮、 旋钮、液位开关等，脉冲量输入信号有 5 个，是流量传感器的信号。由于 FX3GA-60MR本身集成 36 点的开关量输入，其中 X0X7 可以作为高速输入点接受流量传感器的脉冲信号，地址分配表如表 6 所示。表 6 开关量输入地址分配表输入点功能位号输入点功能位号X0小流量增压泵流量信FT01X22大流量离心泵出口AN12号截止阀X1中流量离心泵流量信FT02X23RLB-26 启动停止AN13号X2大流量离心泵流量信FT03X24RLB-26 离心泵出口AN14号截止阀X3教八 RLB-26 离心泵流FT04X25正飞进油阀AN15量信号X4直升机转输泵流量信FT

16、05X26倒飞出油阀AN16号X5小流量离心泵电压选S03-1X27手动自动S02择 1X6小流量离心泵电压选S03-2X30转输泵电压选择 1AS01-1择 2X7小流量离心泵启动AN01X31转输泵电压选择 2AS01-212X10小流量离心泵出口截AN02X32转输泵管路换向阀AAN01止阀X11中流量离心泵值班AN03X33转输泵正转AAN02X12中流量离心泵额定AN04X34转输泵反转AAN03X13中流量离心泵加强AN05X35真空泵启动停止AAN04X14中流量交流泵启动停AN06X36真空排空阀门AAN05止X15中流量离心泵出口截AN07X37真空压力开关YS01止阀X16

17、大流量离心泵值班AN08X40正飞下叶轮液位开LS01关X17大流量离心泵额定AN09X41正飞双叶轮液位开LS02关X20大流量离心泵加强AN10X42倒飞上叶轮液位开LS03关X21大流量交流泵启停止AN11X43备用开关量输出通道设计离心泵测试装置中开关量输出信号有32 个，主要包括接触器、继电器、电动球阀开关、电磁阀等，由于FX3FA-60MR本身集成24 点的开关量输出，所以增加了FX2n-16EYR，具有 16 点输出扩展单元，地址分配表如表7 所示。表 7 开关量输出地址分配表输出点功能位号输出点功能位号Y0真空泵接触器AKM02Y24大流量泵值班接触KM13器Y1RLB-26

18、启动接触器KM12Y25大流量泵额定接触KM14器Y2Y26大流量泵加强接触KM1513器Y3Y27大流量交流泵启动KM16接触器Y4真空比例阀开CV06FX2N-16EYRY5真空排空阀SV01Y30小流量泵出口阀开QV01Y6正飞进油阀开SV02Y31小流量泵出口阀关QV01Y7倒飞出油阀开SV03Y32中流量泵出口阀开QV02Y1016V 电源接触器KM02Y33中流量泵出口阀关QV02Y1119V 电源接触器KM03Y34大流量泵出口阀开QV03Y1224V 电源接触器KM04Y35大流量泵出口阀关QV03Y1330V 电源接触器KM05Y36RLB-26 出口阀开QV04Y1427V

19、 电源接触器KM06Y37RLB-26 出口阀关QV04Y15小流量增压泵接触KM07Y40转输泵管路换向阀 1QV05器正向Y16转输泵正转接触器AKM03Y41转输泵管路换向阀 2QV06正向Y17转输泵反转接触器AKM04Y42转输泵管路换向阀 1QV05反向Y20中流量泵值班接触KM08Y43转输泵管路换向阀 2QV06器反向Y21中流量泵额定接触KM09Y44器Y22中流量泵加强接触KM10Y45器Y23中流量交流泵启动KM11Y46接触器Y4714模拟量输入通道设计离心泵测试装置中模拟量输入信号有12 个，主要包括压力变送器信号、直流电流、直流电压等，模拟量输出信号有6 个，主要包

20、括调节阀控制信号、真空比例阀控制信号。 FX2n-4AD是 PLC系统的模拟量输入模块， 1 块能够完成 4 路模拟量的输入；FX2n-4DA是 PLC系统的模拟量输出模块， 1 块能完成 4 路模拟量输出； FX2n-2DA是 PLC系统的模拟量输出模块， 1 块能完成 2 路模拟量输出。 根据系统中模拟量的数量，考虑到系统规模和经济性，选用 3 块 FX2n-4AD、1 块 FX2n-4DA和 1 块 FX2n-2DA完成模拟量信号的输入和输出。地址分配表如表8 所示。表 8 模拟量输入输出分配表输入点功能位号输出点功能位号4AD1小流量离心泵出口压PT014DA1-1小流量离心泵调节CV

21、011力阀4AD1中流量离心泵出口压PT024DA1-2中流量离心泵调节CV022力阀4AD1大流量离心泵出口压PT034DA1-3大流量离心泵调节CV033力阀4AD1教八 RLB-26 离心泵出PT044DA1-4教八 RLB-26 离心泵CV044口压力调节阀4AD2-1转输泵出口压力PT05 2DA2-1转输泵出口调节阀CV054AD2-2真空压力CV06-2DA2-2负压控制阀CV06FV4AD2-3小流量离心泵直流电DI01流4AD2-4中流量离心泵直流电DI02流4AD3-1大流量离心泵直流电DI03流4AD3-2RLB-26 直流电流DI0415PLC系统通过4AD3-3转输泵

22、直流电流DI054AD3-4中频电流AI013.2 离心泵供电电源设计离心泵测试装置中离心泵电源有多种类型，直流有 DC16V、DC19V、DC24V、DC27V、DC30V，交流中频电源为AC115V，400Hz。直流电源中 DC16V、DC19V、 DC24V、DC30V为小功率的开关电源，功率为200350W，选用明纬公司的 NES系列开关电源，NES系列开关电源外形如图 12 所示。DC27V开关电源为大功率的，功率为 2400W， 其中根据系统中离心泵的功率及电源形式，离心泵电源选型如下：（ 1）直流电源（ 2）交流电源三相四线制， AC115V， 400Hz，30KW中频电源。3.

23、3 传感器和执行器离心泵测试装置中的传感器主要有流量传感器、压力传感器、电流传感器、电压传感器等。流量传感器用于测试离心泵流量，根据离心泵的流量范围来选择合适的流量传感器，流量传感器采用涡轮流量传感器，将流量变换成与流量成正比的脉冲频率信号，脉冲频率信号接入 PLC的高速输入点，通过 PLC程序来实现流量的测量。压力传感器用于测量离心泵出口压力，根据离心泵出口压力来选择合适的压力变送器，压力变送器采用扩散硅型压力变送器， 4-20mA 输出，接至 PLC系统的模拟量输入模块，通过 PLC程序实现压力数据的采集。电流传感器用于测量离心泵电流，直流采用分流器，分流器输出信号 0-75mV，接入数字

24、电流表，数字电流表显示电流并变送输出 4-20mA至 PLC系统的模拟量输入模块，通过 PLC 程序实现离心泵直流电流数据的采集。中频电流采用中频电流表测量显示，并变送输出 4-20mA至 PLC系统的模拟量输入模块，通过 PLC程序实现离心泵交流电流数据的采集。离心泵测试装置中的执行器主要是电动调节阀和负压比例控制阀，16模拟量输出模块输出4-20mA的电流，来控制电动调节开度和电气比例阀的输出压力，实现离心泵测试的流量条件和飞行高度条件。3.4 组成框图下图是该系统的组成框图 ,PLC 控制系统由触摸屏、 PLC、DA数模转换器、 AD模数转换器、压力变送器、流量传感器、开关电源、接触器和

25、断路器等组成。试验台以 PLC和触摸屏为核心 , 对试验台工作状态进行自动控制和调节。能够完成燃油泵的自动测试 , 能够对自动测试部分的工作进行实时显示和打印。由于采用了触摸屏作为输入、输出和显示设备 , 从而使得操作简单、方便和易于掌握3.5 防爆燃油是一种易燃和挥发性的液压介质。在室内 , 当燃油在空气中的比例达到一定值时 , 在静电和电火花的作用下 , 就会引起失火 , 甚至燃爆。因此 , 为了保证测控系统的安全、可靠、连续运行 , 我们将试验台的防爆、防静电贯穿于整个设计始终。系统元件均采用有防爆功能的优质元件 , 电缆都使用屏蔽线 , 强电插头、插座和灯具均采用防爆型。17第四章控制

26、系统软件设计4.1 CAXA 电子图软件概述CAXA电子图板又称 EB，即 ElectronicBoard（电子图板），是北京北航海尔软件有限公司开发的一种适用于通用绘图和设计的计算机辅助设计软件。它易学易用、操作简便、功能齐全、工程标注智能化，适合于所有二维机械工程图纸的绘制，如装配图或零件图设计、装配图拆画零件图、零件图组织装配图、电气图纸设计等等。具有特点中文全程在线帮助：图标和全中文菜单结合。系统状态、提示及帮助信息均为中文。使用者在需要时，只需按下热键，即可获得详细的帮助信息。全面采用国标设计：按照最新国标提供图框、标题栏、明细表、文字标注、尺寸标注以及工程标注，已通过国家机械 CA

27、D标准化审查。操作简单，易学易用： CAXA电子图板具有全面的鼠标拖动绘图功能，采用动态导航定位，既符合画法几何原理，又使操作直观灵活；图纸比例与图形设计无关，使设计者节省了大量的比例换算时间。另外，还具备 undoredo （取消重复）功能，使绘图更加灵活自如。通用的数据接口：通过 DXF接口、 HPGL接口和 DWG接口可与其它 CAD软件进行图纸数据交换，可以利用用户在其它 CAD系统上所做的工作智能化的工程标注：系统智能判断尺寸类型，自动完成所有标注。尺寸公差数值可以按国标偏差代号和公差等级自动查询标出。提供坐标标注、倒角标注、引出说明、粗糙度、基准代号、形位公差、焊接符号和剖切位置符

28、号等工程标注。轻松的剖面线绘制：对任意复杂的封闭区域，用鼠标点域内任意一点，系统自动完成剖面线填充。多种剖面图案可供选择。方便的明细表与零件序号联动：进行零件序号标注时，可自动生成明细表，并且将标准件的数据自动填写到明细表中，如在中间插入序号，则其后的零件序号和明细表会自动进行排序；若对明细表进行操作，则零件序号也会相应的变动。用户可自18性设计明细表格式，并可随时修改明细表内容。种类齐全的参量国标图库：国标图库中的图符可以设置成六个视图，且六个视图之间保持联动。提取图符时既可按照图库中设定的系列标准数据提取，也可给定非标准的数据；提出图符以后还可以进行图符再修改，图符上所有的标注尺寸、文字、

29、剖面线以及工程标注可以同时随图符提出，并根据给定的尺寸进行变化；提取的图符还能实现自动消隐，十分有利于装配图的绘制。全开放的用户建库手段：用户无需懂得编程，只需要把图形绘制出来，标上尺寸，即可建立用户自己的参量图库。先进的局部参数化设计：可对任意复杂的零件图或装配图进行编辑修改，在欠约束或过约束的情况下都能给出合理的结果，用户在设计产品时，只需将精力集中在产品的构思上而不必关心具体的尺寸细节，产品设计定形之后，选取要修改的图形部分，输入准确的尺寸值，系统则根据输入的尺寸值自动修改图形，并且保持几何约束关系的不变，对于复杂的二维图形的修改局部参数化设计更具优势。通用的数据接口：通过 DXF接口、

30、 HPGL接口和 DWG接口可与其它 CAD软件进行图纸数据交换，可以利用用户在其它 CAD系统上所做的工作全面支持市场上流行的打印机和绘图仪：绘图输出提供拼图功能，使得用户能够用小号图纸输出大号图形，使用普通的打印机也能输出零号图纸。194.2 原理图204.3 GX-Developer软件简介GX Developer 是三菱 PLC的编程软件。适用于Q、 QnU、QS、 QnA、AnS、AnA、 FX等全系列可编程控制器。支持梯形图、指令表、SFC、ST 及 FB、 Label 语言程序设计，网络参数设定，可进行程序的线上更改、监控及调试，具有异地读写PLC程序功能。1. 软件的共通化 GX Developer 能够制作 Q系列， QnA系列， A 系列（包括运动控制（ SCPU） ,FX 系列的数据 , 能够转换成 GPPQ,GPPA格式的文档。此外，选择 FX系列的情况下，还能变换成FXGP(DOS),FXGP(WIN)格式的文档。2. 利用 Windows的优越性，使操作性飞跃上升能够将 Excel,Word 等作成的说明数据进行复制，粘贴，并有效利用。3. 程序的标准化21(1) 标号编程用标号编程制作可编程控制器程序的话，就不需要认识软元件的号码而能够根据标示制作成标准程序。用