《S水電廠檢修排水系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)》9900字（論文）

S水電廠檢修排水系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)TOC\o"1-3"\h\u1S電站檢修排水系統(tǒng)介紹 81.1控制對象的要求方案 81.2檢修排水系統(tǒng)的控制目標(biāo) 81.3控制原理 81.4檢修排水系統(tǒng)的控制性能 91.4.1控制模式 101.5檢修時(shí)注意事項(xiàng) 122短路計(jì)算 132.1相關(guān)資料 132.2三相短路計(jì)算 133主回路設(shè)計(jì) 173.1主回路定義 173.2檢修排水泵概述 173.3電機(jī)啟動方式 183.4軟啟動器簡介 213.5軟啟動器的選擇 224主回路電氣設(shè)備選型 244.1開關(guān)電源的選擇 244.2斷路器的選擇 254.2.1脫扣器整定電流計(jì)算 254.2.2斷路器選型 264.3電纜的選擇 264.4接觸器的選擇 274.5熔斷器的選擇 285控制回路設(shè)計(jì)與選型 305.1控制回路概述 305.2熱繼電器的選擇 305.3中間繼電器的選擇 305.4開關(guān)的選擇 315.4.1按鈕開關(guān) 315.4.2選擇開關(guān) 315.5液位計(jì)的選擇 315.6信號燈選擇 325.7報(bào)警器選擇 326軟件部分設(shè)計(jì)與選型 336.1可編程控制器概述 336.2I/O端口分配 336.3PLC型號選擇 346.4PLC人機(jī)界面選擇 347程序設(shè)計(jì) 357.1主流程圖 357.2水泵控制流程圖 357.3故障檢測流程圖 377.4指示燈控制流程圖 37參考文獻(xiàn) 38此次設(shè)計(jì)是以可編程序控制器(PLC)為核心的控制系統(tǒng)與S電站檢修排水系統(tǒng)相結(jié)合，使系統(tǒng)更加可靠，確保設(shè)備安全運(yùn)行。本次設(shè)計(jì)根據(jù)水位值的高低判斷排水泵電機(jī)的工作狀態(tài)，完成系統(tǒng)的主回路和控制回路的設(shè)計(jì)，確定電機(jī)的起動、保護(hù)及操作和控制方案。確定軟啟動器、配電設(shè)備、保護(hù)設(shè)備、以及主電纜型號及參數(shù)。完成二次控制線路的設(shè)計(jì)，確定檢測設(shè)備、控制保護(hù)設(shè)備、操作設(shè)備、顯示設(shè)備型號及參數(shù)。包括PLC的選型及接口電路的控制電源、控制軟件、控制流程圖、PLC控制程序的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：PLC檢修排水S水電廠排水泵0前言S水電廠位于四川省涼山彝族自治州德昌縣，是德昌電力公司下屬的一個(gè)水電站，其地理位置優(yōu)異，在洼垴水電站和三棵樹水電站之間，總的裝機(jī)容量為21MW，流量為114.5立方米/秒。該電站為引水明渠式，既便于施工，又可以縮短工期，投資也有所節(jié)約。該電站至今運(yùn)行狀況十分良好，受到各個(gè)業(yè)界很好的反響。PLC與其他電子設(shè)備產(chǎn)品相比較起來較為特殊。它采用的是一種可編程序的儲存器，通過不同的邏輯操作指令和輸出數(shù)字的形式，控制相應(yīng)的設(shè)備動作。簡單來講，它于計(jì)算機(jī)上的CPU相似，從其功能上來看，不同于一般CPU，它是特定系統(tǒng)上數(shù)據(jù)采集和處理核心的一部分。更確切地說，它是可靠性很高的一個(gè)控制系統(tǒng)，還擁有自己獨(dú)立的CPU，同時(shí)還具有不同功能的面板和I/0端口，可以通過輸入和輸出采集模擬量和開關(guān)量進(jìn)行分析和處理。它還具有強(qiáng)大的可編程性，在當(dāng)今電力電子技術(shù)發(fā)展的時(shí)代，PLC的應(yīng)用特別的多，不僅是因?yàn)槠潴w積小，而且其主要特點(diǎn)是程序的修改特別方便。PLC目前主要應(yīng)用于發(fā)電廠主輔機(jī)控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)兩個(gè)方面。為了保證S水電廠泵房不遭水淹并且保持干燥狀態(tài)，規(guī)定基本要求如下：當(dāng)水位比正常水位還低時(shí)，排水泵都不工作；兩臺排水泵之間不能同時(shí)檢修，當(dāng)一臺檢修時(shí)，另外一臺要投入運(yùn)行；排水泵的工作狀態(tài)可以由自己控制，必須保證水位在要求的范圍內(nèi)；當(dāng)水位已經(jīng)漲到報(bào)警水位線時(shí)，可以自動發(fā)出報(bào)警信號；若主泵在工作時(shí)發(fā)生故障，副泵能自動投入運(yùn)行；

1S電站檢修排水系統(tǒng)介紹1.1控制對象的要求方案本次設(shè)計(jì)的S水電廠由于其主要廠房位于地面之下,排水系統(tǒng)最為重要,如果排水系統(tǒng)不能穩(wěn)定運(yùn)行，會導(dǎo)致主廠房被水淹，從而造成嚴(yán)重的后果，可能會使水電站不能正常運(yùn)行。S水電廠的主排水泵和備用排水泵不能夠同時(shí)檢修，兩個(gè)排水泵互為備用，以此來保證水電站穩(wěn)定、安全、可靠地運(yùn)行。水電站廠房內(nèi)排水系統(tǒng)的目的是清除生產(chǎn)中的各種廢水，處理維護(hù)期間的機(jī)組和廠房工作人員產(chǎn)生的生活垃圾。檢修排水是指對建筑物的水下部分進(jìn)行檢修時(shí)，必須將水輪機(jī)和鋼管內(nèi)的積水全部清除，并采用人工控制。墻體排水位移小且分布廣泛，計(jì)算時(shí)難以確定排水方式；全廠分布，占地面積大，位置低，不能單獨(dú)排放，因此電廠設(shè)有集水、自來水集中儲存，定期排放過濾水屬于水電站運(yùn)行中的日常工作，通常是自動檢查的，從某種意義上說，排放損失無關(guān)緊要，無論是檢修排水還是生產(chǎn)排水，只要能單獨(dú)向下游排放，應(yīng)盡量采用自流排水，既可行又方便。1.2檢修排水系統(tǒng)的控制目標(biāo)維護(hù)排水的主要功能是控制排水泵。水輪機(jī)需要檢修時(shí)，應(yīng)及時(shí)拆除銷端井、曲軸箱及尾水下游下方的排氣管，S水電廠在機(jī)組檢修期間必須盡快將積水從水泵中排除，以保證機(jī)組的正常檢修。檢修時(shí)應(yīng)檢查檢修排水泵的啟閉情況。通過檢測不同水位，控制一臺或兩臺檢修排水泵在不同水位下使用，S電廠排水系統(tǒng)以兩臺深立井泵為控制對象，每個(gè)水泵功率35kw，公稱流量210m3/h，揚(yáng)程30m，轉(zhuǎn)速1460r/min，這兩臺檢修排水泵的主要功能是將積水排出檢修井，以滿足機(jī)組檢修時(shí)大量排水的需要。1.3控制原理為了滿足系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，此系統(tǒng)檢修集水井中水位的高度利用液位計(jì)來檢測，通過與PLC之間的配合功能對集水井中的水位信號進(jìn)行采集和處理以及監(jiān)測立式深井泵的狀態(tài)，以此來實(shí)現(xiàn)PLC對兩臺深井泵工作狀態(tài)的控制和檢修集水井中水位的監(jiān)視。兩臺檢修排水泵的工作狀態(tài)就是根據(jù)水位變化而變化，通過與水位線的比較從而判斷檢修排水泵是否起動。設(shè)計(jì)流程圖如圖1所示:圖1檢修排水系統(tǒng)工作流程圖1.4檢修排水系統(tǒng)的控制性能為了使系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定，此次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)采用了三菱PLC產(chǎn)品，其主要特點(diǎn)是強(qiáng)大的數(shù)據(jù)收集能力以及對自動控制過程的處理能力，在各個(gè)行業(yè)以及平時(shí)生活中都有涉及，應(yīng)用也比較廣泛。此次設(shè)計(jì)系統(tǒng)我采用三菱公司的PLC，能夠直接、實(shí)時(shí)、全方位的對兩臺檢修排水泵的狀態(tài)與檢修集水井的水位進(jìn)行記錄與顯示。1.4.1控制模式S水電廠檢修排水系統(tǒng)總共設(shè)置三種控制方式：“實(shí)時(shí)自動”、“實(shí)時(shí)手動”與“斷開”這三種模式，它們之間應(yīng)該安全、可靠、穩(wěn)定的運(yùn)行。自動操作功能：兩臺排水泵根據(jù)液位檢測到的水位高低，通過PLC信號轉(zhuǎn)換，與規(guī)定的水位線相比較，從而發(fā)出指令，兩臺排水泵根據(jù)指令投入工作。當(dāng)集水井水位達(dá)到1402m時(shí)，主泵參與進(jìn)入工作；當(dāng)集水井水位達(dá)到1403m時(shí)，備用排水泵參與工作；當(dāng)集水井水位達(dá)到1404.5m時(shí)，由于水位過高，立即發(fā)出報(bào)警信號；再次進(jìn)入水位的檢測，當(dāng)集水井中水位降至規(guī)定正常水位時(shí)，依次關(guān)閉兩臺污水泵。當(dāng)集水井水位降至1402m時(shí)，主泵停止工作；當(dāng)集水井水位降至1395.5m時(shí)，備用排水泵停止工作。當(dāng)水位浮動間距為1402-1403m時(shí)，僅使用主泵；水位降至1395.5m時(shí)，排水泵全部停止。流程圖見圖2:

圖2檢修排水系統(tǒng)自動工作模式流程圖手動操作模式：當(dāng)設(shè)備故障時(shí)，當(dāng)自動操作功能不可用時(shí)，可采用手動操作方式。斷開工作模式：當(dāng)檢修排水系統(tǒng)處于斷開工作模式下時(shí)，控制回路斷開，自動操作與手動操作均無效。檢修排水系統(tǒng)的工作原理：PLC根據(jù)使用需求編寫程序，當(dāng)液位計(jì)檢測檢修集水井中的水位滿足檢修排水泵的啟動條件時(shí)，開啟檢修排水泵。兩臺檢修排水泵的啟動方式均采用軟起動方式按順序起動。當(dāng)液位計(jì)檢測檢修集水井中的水位滿足檢修排水泵退出工作條件時(shí)，先啟動的主檢修排水泵先退出工作。當(dāng)水位線下降到副檢修排水泵退出工作條件時(shí)，副檢修排水泵退出工作，則排水泵全停。1.5檢修時(shí)注意事項(xiàng)1、深井泵動力電源及控制電源正常；2、控制裝置運(yùn)行正常；3、深井泵電機(jī)無劇烈振動、竄動現(xiàn)象；

4、深井泵出口閥門位置正確；5、深井泵出口泵控閥動作正常；

6、管路、設(shè)備聯(lián)接完好，無滲水現(xiàn)象；

7、深井泵房內(nèi)設(shè)備潔凈，照明充足，標(biāo)示清楚；

8、進(jìn)行檢修集水井清污工作，保證檢修集水井的有效容積；9、地面清潔，地漏暢通。

2短路計(jì)算電力系統(tǒng)的故障分為縱向故障和橫向故障，其中最常見的故障是縱向故障，也就是短路故障，一旦發(fā)生短路故障，它會使整個(gè)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行受到嚴(yán)重干擾。短路故障會影響系統(tǒng)電壓和電流，嚴(yán)重時(shí)會損壞電氣設(shè)備以及導(dǎo)致整個(gè)電力系統(tǒng)崩潰。因此，電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行的基本要求就是短路電流的計(jì)算，而短路計(jì)算最重要的目的就是為了選擇符合電路工作的電氣設(shè)備，同時(shí)還能夠校驗(yàn)。因?yàn)槿喽搪烦霈F(xiàn)的可能性最小，也是對系統(tǒng)危害最嚴(yán)重的一種短路故障，所以短路計(jì)算一般遵循三相短路計(jì)算原則。2.1相關(guān)資料本次設(shè)計(jì)選用額定功率為30kW的電動機(jī)其額定電壓為380V。變壓器將10.5kV電壓變?yōu)?.4kV電壓為電動機(jī)供電，廠用變壓器型號為S11-M-1000/10。2.2三相短路計(jì)算圖3系統(tǒng)短路圖本次短路計(jì)算采用標(biāo)幺值法計(jì)算電動機(jī)前端三相短路電流，計(jì)算過程如下：設(shè)、基準(zhǔn)電流: （2-1）式中——為基準(zhǔn)電流。為基準(zhǔn)容量。為基準(zhǔn)容量?；鶞?zhǔn)電抗: （2-2）式中——為基準(zhǔn)電抗。各元件的參數(shù)轉(zhuǎn)換為標(biāo)幺值電抗計(jì)算如下:發(fā)電機(jī): （2-3）式中——為發(fā)電機(jī)電抗標(biāo)幺值。為電機(jī)次暫態(tài)電抗百分比。為電機(jī)額定容量。為功率因素。變壓器: （2-4）式中——為變壓器電抗標(biāo)幺值。為變壓器短路電壓百分值。為最大容量繞組的額定容量。電動機(jī): (2-5)式中——為電動機(jī)電抗標(biāo)幺值。為電抗器的百分點(diǎn)抗值。線纜: （2-6）式中——為電動機(jī)電抗標(biāo)幺值。為線纜單位長度的電抗值。為線纜的長度。線路的等效線路圖如下:圖4等值電路圖 （2-7）式中——為短路點(diǎn)等值電抗標(biāo)幺值。短路周期分量為: （2-8）式中——為短路周期分量。為發(fā)電機(jī)次暫態(tài)電動勢，值為1。代入數(shù)據(jù)得: （2-9）短路周期分量有效值為: （2-10）式中——為短路周期分量有效值。短路周期分量為：，基準(zhǔn)電流為：，代入數(shù)據(jù)得： （2-11）短路沖擊電流: （2-12）式中——為短路沖擊電流。為沖擊系數(shù)，取1.80.代入數(shù)據(jù)得: （2-13）短路電流最大有效值: （2-14）式中——為短路電流最大有效值。短路周期分量有效值，沖擊系數(shù)取1.80，代入數(shù)據(jù)得: （2-15）

3主回路設(shè)計(jì)3.1主回路定義檢修排水系統(tǒng)的主回路設(shè)備包括:排水泵、軟啟動器、電源、斷路器、隔離開關(guān)、變壓器、熱繼電器以及電纜等器件。主回路的主要功能為利用軟啟動器啟動檢修排水泵，對于主回路，設(shè)計(jì)時(shí)一定要滿足其供電的可靠性，確保系統(tǒng)的正常工作。除此之外，還應(yīng)具有足夠的靈活性，當(dāng)一條回路故障時(shí)能夠利用另一回路繼續(xù)工作，同時(shí)也要考慮一定的成本。3.2檢修排水泵概述檢修排水系統(tǒng)的核心部件就是排水泵。檢修池收集積水，收集到的積水由檢修排水泵排至下游，維護(hù)排水泵負(fù)責(zé)將維護(hù)排水系統(tǒng)中的積水排放至維護(hù)排水系統(tǒng)。電站排水泵的排放將帶來巨大的安全隱患，因此對排水泵的維護(hù)尤為重要。深井立式泵最大的特點(diǎn)之一就是使發(fā)動機(jī)和泵成為一個(gè)整體。深井泵是一種浸沒在地下水中進(jìn)行抽水、吸水和輸水的泵。深井泵TEM的用途非常廣泛，如農(nóng)田灌溉、工業(yè)USO、城市供水排水、污水處理等。鑒于維修排水泵的使用，電動機(jī)必須置于維修間的水中，所以電動機(jī)的使用條件不同于一般發(fā)動機(jī)。本次設(shè)計(jì)選用的立式深井泵與電動機(jī)的參數(shù)如表1與表2所示:表1檢修排水泵參數(shù)名字型號流量揚(yáng)程功率轉(zhuǎn)速臺數(shù)立式深井泵300JC210-10x260M3/min30m30KW1460r/min2表2電動機(jī)參數(shù)名字型號額定電流額定電壓功率因數(shù)轉(zhuǎn)速效率電動機(jī)YLB200-1-458.4A380V0.851500r/min94.5%3.3電機(jī)啟動方式電動機(jī)的啟動方式有多種，啟動方式的不同會影響到電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)以及使用壽命，各種啟動方式的比較如下，從中選取適合本次設(shè)計(jì)的啟動方式。串聯(lián)電抗器:以此達(dá)到限定并減小電動機(jī)啟動時(shí)回路的大電流，待電動機(jī)穩(wěn)定工作運(yùn)行的后，斷開電抗器。但由于電壓在啟動的過程中也會下降，且還可能發(fā)生二次沖擊的情況。其接線圖如下圖所示：圖5串聯(lián)電抗器原理圖自耦降壓啟動：這種啟動方式分成兩種，一種是自動控制，而另外一種則為手動控制。啟動時(shí)，把三相異步電動機(jī)q軸接在一臺降壓自耦變壓器的低壓側(cè)，電動機(jī)的相電壓變?yōu)樵瓉淼?/k倍，即UX=1/kUXN。此時(shí)，啟動電流和電磁轉(zhuǎn)矩都降為原來的1/k2，這種方式最大的優(yōu)點(diǎn)就是啟動轉(zhuǎn)矩大。其接線圖如圖所示：圖6自耦變壓器降壓啟動原理圖星-三角啟動：Y-△啟動是異步電動機(jī)常見的一種啟動方式，也就是將接線方式由Y形變?yōu)椤餍?。其關(guān)鍵在于降低了啟動電壓和啟動電流，啟動電流減少了三倍，啟動轉(zhuǎn)矩變?yōu)樵瓉淼?/3,因此減輕了電網(wǎng)負(fù)擔(dān)。此種啟動方式優(yōu)點(diǎn)是啟動電流與電源電壓成正比，啟動電流和起動力矩都相對較小，都只有原來的的三分之一，電機(jī)就能滿負(fù)荷工作；缺點(diǎn)是會犧牲電機(jī)功率。對應(yīng)原理圖如下圖：圖7星三角降壓原理圖軟啟動:簡單來說，采用軟啟動器，可以使電動機(jī)在啟動時(shí)更加穩(wěn)定，各方面的性能更加可靠，不容易出現(xiàn)因跳閘引起的各種故障，如過電壓或過電流現(xiàn)象等。具備輕負(fù)荷節(jié)能和多種保護(hù)功能，主要結(jié)構(gòu)是在電源和電機(jī)之間串聯(lián)連接三相交流電壓調(diào)整器。工作原理圖如下圖：圖8軟啟動器降壓原理圖通過上面幾種啟動方式的比較，可以知道軟啟動器不會出現(xiàn)電壓或者電流超高的現(xiàn)象，電動機(jī)啟動時(shí)也很穩(wěn)定，對電機(jī)影響較小，所以本次設(shè)計(jì)選擇軟啟動器作為電動機(jī)的啟動輔助。3.4軟啟動器簡介軟起動器它類似于變頻器，也是以電子器件和晶閘管為基礎(chǔ)的，從而使其功能更加齊全。軟起動器使得電機(jī)電壓在起動過程中漸漸增大，起動電流則逐漸減小，電機(jī)就可以成功起動，機(jī)電應(yīng)力降到最低；此設(shè)備還有另外一種附加功能——“軟”關(guān)機(jī)。由于起動器采用電子電路，在正常工作的基礎(chǔ)上，很容易改善起動器的基本功能，提高發(fā)動機(jī)保護(hù)，簡化故障檢測，同時(shí)也基于電子和時(shí)序器件，增加了許多功能。此種方式是比較實(shí)用又經(jīng)濟(jì)的，適合異步電動機(jī)的空載和輕載起動但不適合大型發(fā)動機(jī)。3.5軟啟動器的選擇有許多品牌的軟起動器，如施耐德、西門子、ABB、雷諾爾、北京STAATSEN、正泰等，這些品牌都有各自的優(yōu)點(diǎn)。此系列軟起動，軟停止單元是一種具有6個(gè)晶閘管的控制器，應(yīng)用的功率范圍在4kw至1200kw之間，可以依次起動或者停止多臺電機(jī)，AST48還能夠在級聯(lián)啟動后實(shí)現(xiàn)依次軟停。ATS48扭矩控制系統(tǒng)提供了無限的優(yōu)勢：（1）過載保護(hù)功能：該電路的功能是通過在軟啟動中通電來實(shí)現(xiàn)的，它可以隨時(shí)觀察和檢測電機(jī)電流的變化，通過增加電壓和電流來實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)功能，當(dāng)發(fā)動機(jī)負(fù)荷上升時(shí)，晶閘管關(guān)閉。（2）缺相保護(hù)功能：軟起動器在運(yùn)行過程中可直接感應(yīng)到三相線路的電流變化，一旦某一相斷開，便可立即發(fā)現(xiàn)。（3）熱保護(hù)功能：熱繼電器可以監(jiān)控散熱器的熱度，當(dāng)散熱器溫度超越某一閥值時(shí)，晶閘管關(guān)閉，切斷設(shè)備運(yùn)行。ATS-48部分系列產(chǎn)品參數(shù)如下表：表3ATS-48系列軟啟動器參數(shù)電機(jī)啟動器230/400V（+10%-15%）-50/60Hz電機(jī)額定功率230V400V最大允許電流電流額定值啟動器信號kWkWAA11224747ATS48D47Q15306262ATS48D62Q18.5377575ATS48D75Q37558181ATS48D88Q4575100100ATS48C11Q由上表比較，本次設(shè)計(jì)中電機(jī)的額定電壓為380v，功率為30kw，所以我使用型號為ATS48D88Q的產(chǎn)品應(yīng)用于S水電廠排水系統(tǒng)中。其參數(shù)如下表：ATS48D88Q軟起端子詳細(xì)參數(shù)如表4所示：表4ATS48D88Q軟起端子參數(shù)表型號ATS48D88Q邏輯輸入端4個(gè)可配置端子邏輯輸入端2個(gè)繼電器3個(gè)可配置繼電器輸出端2個(gè)4主回路電氣設(shè)備選型4.1開關(guān)電源的選擇開關(guān)電源屬于配電盤部分，也是配電盤部分開關(guān)轉(zhuǎn)換器，實(shí)質(zhì)為一個(gè)高頻轉(zhuǎn)換器。它的功能是通過不同的結(jié)構(gòu)將電壓轉(zhuǎn)換成用戶需要的電壓或電流。本設(shè)計(jì)選用明緯RS-60-24品牌，具有過電壓保護(hù)和過載保護(hù)功能。工作溫度為-10~+60℃，動態(tài)抗震性能10~500Hz，2G10min/周期，每個(gè)XYZ軸60min。因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)控制回路電壓等級+24V，所以我們需要將220V的交流電轉(zhuǎn)換為+24V的直流電。RS-60-24參數(shù)如下表：

表5RS-60-24參數(shù)項(xiàng)目RS-60-24輸出直流電壓24V額定電流2.5A電流范圍0-2.5A額定功率60W電壓調(diào)整范圍21.6～26.4V輸入電壓范圍88～264VAC或125V～370VDC頻率范圍47～63Hz效率84%交流電流1.2A/115VAC保護(hù)過負(fù)載額定輸出功率的105%～160%過電壓27.6～32.4V4.2斷路器的選擇斷路器的功能包含著熔斷器和熱繼電器的功能，一種為高壓斷路器，另外一種為低壓斷路器。高壓和低壓區(qū)分條件不太明顯，但一般把額定電壓為3kV以上的電器產(chǎn)品稱為高壓電器產(chǎn)品?？梢宰詣颖Ｗo(hù)失壓、欠壓、過載和短路的電氣裝置。用于配電、異步馬達(dá)頻繁啟動、頻率轉(zhuǎn)換速度、電機(jī)保護(hù)等。4.2.1脫扣器整定電流計(jì)算瞬時(shí)整定電流計(jì)算計(jì)算公式如下： （3-1）上式中：——可靠系數(shù)，取1.8；——一臺電動機(jī)啟動電流的倍數(shù)，取8.5；——回路中有概率產(chǎn)生的峰值電流。由公式可得： （3-2）通過計(jì)算可知斷路器的瞬時(shí)整定電流應(yīng)取900A。2、長延時(shí)整定電流計(jì)算由上訴原則，斷路器可用于保護(hù)工作回路的過負(fù)荷，故長延時(shí)整定電流大于回路正常工作電流，計(jì)算公式如下： （3-3）上式中：-額定電流，為58.4A；--可靠系數(shù)，取1.35；由計(jì)算可得： QUOTE （3-4）通過計(jì)算可知脫扣器長延時(shí)整定電流應(yīng)取100A。4.2.2斷路器選型根據(jù)以上脫扣器的整定計(jì)算電動機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)，由于S水電廠檢修排水系統(tǒng)采用型號為YLB200-1-4的電機(jī)，它的額定電壓為380V，額定電流為58.4A。此次設(shè)計(jì)中脫扣器的瞬時(shí)整定電流取900A，長延時(shí)整定電流取100A。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，查閱資料后選擇使用天正型號為TGM1-250L/3300的塑殼斷路器，其脫扣電流為100A。其相應(yīng)參數(shù)如下表：表6斷路器參數(shù)型號額定絕緣電壓額定電流極限分?jǐn)嚯娏鳂O數(shù)TGM1-250L/3300750V180A36KA34.3電纜的選擇電纜主要有三個(gè)作用：傳輸電能、輸送信息、電磁轉(zhuǎn)換。普通電線和電纜是用來傳輸電能的；通信電纜、數(shù)據(jù)線之類的是用來傳遞信號的；電磁轉(zhuǎn)換主要一般是指電動機(jī)發(fā)電機(jī)里的繞組線。而此次設(shè)計(jì)中電纜用途為傳輸足夠的電能，為發(fā)電機(jī)安全可靠的提供電能。電纜選型的四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：（1）導(dǎo)線截面應(yīng)根據(jù)短程、低負(fù)荷加熱條件選擇，電流受導(dǎo)線加熱條件控制，截面越小，散熱效果越大，通過單元面積的電流越大。（2）對于長負(fù)荷和中負(fù)荷，應(yīng)在安全潮流的基礎(chǔ)上，根據(jù)電壓損耗選擇導(dǎo)線截面。對于長負(fù)荷和中負(fù)荷，不僅應(yīng)確保無發(fā)熱，但也要考慮電壓損耗，為保證充電點(diǎn)電壓在可接受范圍內(nèi)，電氣設(shè)備才能正常工作。（3）導(dǎo)線的機(jī)械強(qiáng)度應(yīng)根據(jù)長距離、低負(fù)載作用在導(dǎo)線上的力來考慮，以保證導(dǎo)線能承受電壓。（4）在安全潮流和電壓降的基礎(chǔ)上，根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度選擇重載，即在最合理的范圍內(nèi)考慮能量損失和資本投資。電機(jī)回路工作電流計(jì)算公式如下： （3-5）式中——--電動機(jī)的額定功率—30kW。

--電動機(jī)的額定電壓—380V。--電動機(jī)的額定功率因數(shù)—0.85。--電動機(jī)的效率，取95.5%。由計(jì)算可得： 根據(jù)工作電流，我選擇VV22-3×16銅芯電纜，其額定電壓為380V，載流量為66A，且其耐熱性好，長期工作最高允許溫度可達(dá)70℃，符合本次設(shè)計(jì)的要求。4.4接觸器的選擇S水電廠地位重要，其整個(gè)輔助系統(tǒng)工作投入會十分頻繁，排水系統(tǒng)也不例外，所以選擇的接觸器應(yīng)該有足夠的能力去適應(yīng)其工作環(huán)境和狀態(tài)，能快速接通和切斷主回路，才能適合本次設(shè)計(jì)中電機(jī)的啟停。選型標(biāo)準(zhǔn)為額定電壓和電流大于電網(wǎng)中額定工作電壓和電流。通過計(jì)算可知最大工作電流為58.4A，查閱資料可知，此次設(shè)計(jì)可以選擇型號為CJX2-6311型接觸器，其額定電流為63A，電壓為380V。4.5熔斷器的選擇熔斷器作為電路的常用保護(hù)裝置，廣泛運(yùn)用的在不同電壓等級的系統(tǒng)中。當(dāng)電路中電流增加并超過規(guī)定值，熔斷器自身的熱量也會增加，從而使自己熔斷，斷開電路。熔斷器的選擇原則如下：上式中：本次設(shè)計(jì)負(fù)荷為兩臺排水泵，則：根據(jù)以上電流計(jì)算，本次設(shè)計(jì)選用RTO-100型填料密封管式熔斷器，額定電流為100A，符合本次設(shè)計(jì)的要求。參數(shù)如下表：

表7熔斷器參數(shù)型號額定電壓（V）額定電流（A）極限分?jǐn)嗄芰Γ╧A）RTO-100AC380V10035控制回路設(shè)計(jì)與選型5.1控制回路概述液位變送器收集的水位信號被轉(zhuǎn)換成電流信號，在PLC控制系統(tǒng)的輸入模塊中進(jìn)行信號采集的工作。PLC通過交流、直流等處理方式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到集水井水位的實(shí)際值，裝置的水位信號從采集井的水位開關(guān)采集，采集的信號送至PLC輸入模塊參與邏輯控制。5.2熱繼電器的選擇熱繼電器的工作原理是，電流首先進(jìn)入發(fā)熱元件產(chǎn)生熱量，使兩個(gè)金屬板變形。變形達(dá)到臨界程度時(shí)，連接開關(guān)動作，將控制開關(guān)、觸點(diǎn)和主電路分開，這就是發(fā)動機(jī)的過載保護(hù)。熱繼電器結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、實(shí)惠，所以其作為發(fā)動機(jī)過載保護(hù)的原件。熱繼電器的選擇方法：（1）原則上，熱繼電器的第二特性應(yīng)盡可能接近或等于發(fā)動機(jī)過載特性，或在發(fā)動機(jī)過載特性條件下，（2）當(dāng)熱繼電器長期用于發(fā)動機(jī)和間歇保護(hù)時(shí)，則選擇依據(jù)為其額定電流，熱繼電器整定值為發(fā)動機(jī)額定電流的95%-105%，或者繼電器的控制電流可以等于設(shè)定前發(fā)動機(jī)的平均額定電流。由于電機(jī)額定電流為58.4A,通過計(jì)算得到的熱繼電器的額定電流范圍在52.55A-61.33A之間。查閱相關(guān)資料，選用產(chǎn)品型號為JR20-160，其工作電流范圍在47A-63A之間，符合選型要求。5.3中間繼電器的選擇中間繼電器在控制電路中起到溝通橋梁的作用。根據(jù)本次設(shè)計(jì)需求我選擇歐姆龍MY3N，其額定電壓為DC24V,工作電流為5A,3開3閉，11腳。5.4開關(guān)的選擇5.4.1按鈕開關(guān)按鈕開關(guān)通過驅(qū)動機(jī)構(gòu)控制電路通斷，是一種具有結(jié)構(gòu)的主控裝置，能夠輕易的使電路斷開或接通。在自動電氣控制電路中，通過手動發(fā)送控制信號來控制設(shè)備。本次設(shè)計(jì)選用正泰NP4-11GN型開關(guān)，高扭自復(fù)，一常開一常閉，絕緣電壓為660V，約定發(fā)熱電流為10A，工作溫度為-5℃—+40℃。5.4.2選擇開關(guān)選擇開關(guān)是一種集分接選擇器和轉(zhuǎn)換開關(guān)功能于一體的開關(guān)裝置，可攜帶和開關(guān)通斷電流。本次設(shè)計(jì)需要對排水泵的工作狀態(tài)進(jìn)行操作選擇。所以本次設(shè)計(jì)選用西門子型號為LA39-A2-XD的選擇開關(guān)，此種選擇開關(guān)有自動、手動和斷開三種模式。5.5液位計(jì)的選擇根據(jù)原理的不同液位計(jì)可以分為：壓力式、磁浮式、音叉震動式等。本次設(shè)計(jì)選擇的是紅旗牌浮球液位計(jì)，型號為HQ-UQZ-2-002。磁浮球的位置隨著水位的變化而變化，在管道內(nèi)上下浮動，磁浮球中含有磁鋼，它有著十分重要的作用，磁鋼可以通過吸附作用改變傳感器的電壓和電阻，也就改變了水位信號，然后再由變送器將這種信號轉(zhuǎn)換成功率信號輸出。浮球式液體計(jì)數(shù)器具有結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便、工作安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，該裝置不僅能發(fā)出4-20mA二線制電流信號，還可在現(xiàn)場選用液晶顯示器或指針顯示器，方便儀器的調(diào)試和現(xiàn)場使用。液位測量裝置中使用的傳感器采用哈姆林干彈簧開關(guān)，解決了產(chǎn)品長期使用后磁化異常、檢測準(zhǔn)確的問題。HQ-UQZ-2-002參數(shù)見下表：

表9HQ-UQZ-2-002參數(shù)項(xiàng)目HQ-UQZ-2-002測試范圍1.5M測量方式滿度精度±1.5%（H≥1000mm）±2.5%（H＜1000mm）變送器電源24VDC,4-20mADC二線制變送器功耗≤720mW介質(zhì)溫度≤120℃介質(zhì)密度≥0.56g/cm^3工作壓力<1.8MPa防護(hù)等級IP655.6信號燈選擇信號燈主要是用于反映水位過低和過高的報(bào)警信號，所以我們需要不同顏色的信號燈反應(yīng)不同的信號，從而更好地根據(jù)不同情況采取相應(yīng)措施。本次設(shè)計(jì)選擇信號燈型號為天正品牌TGAD56-22B,共有黃、綠、紅三種顏色，分別反應(yīng)各自不同的狀態(tài)。5.7報(bào)警器選擇蜂鳴器是一種常用的報(bào)警設(shè)備，該設(shè)備分為源自激型和無源他激型。在本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，能夠?qū)崟r(shí)發(fā)出警報(bào)，讓值班人員及時(shí)收到故障信息，及時(shí)做出處理。本次設(shè)計(jì)中選用的型號為FSD3215，額定電壓為24V。

6軟件部分設(shè)計(jì)與選型6.1可編程控制器概述可編程控制器一直處于發(fā)展中的狀態(tài)，其實(shí)就是指的PLC，是一個(gè)數(shù)字式的電子裝置。它利用可編程序的記憶功能將指令儲存，用來實(shí)現(xiàn)邏輯、控制、同步命令等功能，其主要運(yùn)用在工業(yè)中的數(shù)字電子操作系統(tǒng)中，控制各種機(jī)械運(yùn)行或生產(chǎn)過程。6.2I/O端口分配此次設(shè)計(jì)輸入15個(gè)，輸出9個(gè),共使用24個(gè)接口。輸入輸出信號如下表所示：表8PLC輸入輸出口分配表輸入輸出X0主水泵自動模式Y(jié)0主水泵軟起信號X1主水泵手動模式Y(jié)1備用水泵軟起信號X2備用水泵自動模式Y(jié)2主軟停信號X3備用水泵手動模式Y(jié)3備用軟停信號X4啟動按鈕Y4水位過高報(bào)警X5高水位