1、毕 业 设 计（论文）（说 明 书）题 目：花样音乐喷泉 姓 名： 常 纪 刚 编 号： 平顶山工业职业技术学院2008 年 月 日平顶山工业职业技术学院毕 业 设 计 （论文） 任 务 书姓名 常纪刚 专业 应用电子技术 任 务 下 达 日 期 年 月 日设计（论文）开始日期 年 月 日设计（论文）完成日期 年 月 日设计（论文）题目： A编制设计 B设计专题（毕业论文） 指 导 教 师 崔 新 跃 系（部）主 任 2年 月 日平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）答辩委员会记录系 专业，学生 于 年 月 日进行了毕业设计（论文）答辩。设计题目： 专题（论文）题目： 指导老师： 答辩委员会根
2、据学生提交的毕业设计（论文）材料，根据学生答辩情况，经答辩委员会讨论评定，给予学生 毕业设计（论文）成绩为 。答辩委员会 人，出席 人答辩委员会主任（签字）： 答辩委员会副主任（签字）： 答辩委员会委员： ， ， ， ， ， 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）评语第 页共 页学生姓名： 专业 年级 毕业设计（论文）题目： 评 阅 人： 指导教师： （签字） 年 月 日成 绩： 系（科）主任： （签字） 年 月 日毕业设计（论文）及答辩评语： 40目录摘要 . 2目 录 第一章 喷泉概述1.1 喷泉的意义.31.2 喷泉的发展.31.3 喷泉的种类.41.4 喷泉的设计.51.5 喷泉设计涉
3、及的知识领域5第二章 花样喷泉设计方案2.1 音乐喷泉设计示意图和效果图72.2 音乐喷泉控制要求82.3 喷泉设备使用简介9第三章 PLC、电磁阀、水泵等简介3.1 PLC 简介 103.2 电磁阀简介143.3 水泵简介及型号的选择183.4 彩灯简介22第四章 花样喷泉设计4.1 PLC 型号的选择 234.2 PLC 编程注意事项 244.3 花样喷泉 I/O 分配.254.4 PLC 外部接线图 26第五章 软件设计5.1 系统程序设计27致 谢 28参考文献 29摘要 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 1 进入了 21 世纪，随着人们生活水平的提高和建立绿色城市的向往，
4、音乐喷泉以其独特的魅力和特殊的功能，愈来愈成为休闲娱乐产业中的一项重要产品,音乐喷泉的兴建也越来越多。根据目前音乐喷泉的发展现状，完成了小型音乐喷泉系统硬件结构设计和控制系统设计。控制系统的原理是利用可编程控制器 PLC 来控制喷泉的功能，分级控制单相电动机，最终达到控制喷头流量的方法。采用程序控制或人工按键控制电磁阀来控制喷泉。音频信号还影响灯光色彩和灯光光线明暗的变化。从而使灯光色彩、灯光的闪烁和喷泉水姿随音乐节奏而变化。音 乐 喷 泉 是 通 过 千 变 万 化 的 喷 泉 造 型 ， 结 合 五 颜 六 色 的 彩 光 照 明 ， 来 反 映 音乐 的 内 涵 及 音 乐 的 主 题
5、， 一 座 好 的 音 乐 喷 泉 ， 水 形 的 变 化 应 该 能 够 充 分 地 表 现 乐曲 。音 乐 表 演 喷 泉 是 在 程 序 控 制 喷 泉 的 基 础 上 加 入 了 音 乐 控 制 系 统 ， 计 算 机 通 过对 音 频 及 MIDI 信 号 的 识 别 ， 进 行 译 码 和 编 码 ， 最 终 将 信 号 输 出 到 控 制 系 统 ， 使喷 泉 的 造 型 及 灯 光 的 变 化 与 音 乐 保 持 同 步 ， 从 而 达 到 喷 泉 水 型 、 灯 光 及 色 彩 的 变化 与 音 乐 情 绪 的 完 美 结 合 ， 使 喷 泉 表 演 更 加 生 动 更 加
6、富 有 内 涵 。 音 乐 喷 泉 ： 可 以根 据 音 乐 的 高 低 起 伏 变 化 。 用 户 可 以 通 过 PLC 编 程 程 序 在 编 辑 界 面 编 写 自 己 喜爱 的 音 乐 程 序 ， 来 自 由 控 制 喷 泉 的 效 果 。 播 放 系 统 可 以 实 现 音 乐 、 水 、 灯 光 气氛 统 一 ， 播 放 同 步 。本 设 计 课 题 旨 在 设 计 的 过 程 中 ， 培 养 广 泛 的 学 习 兴 趣 ， 涉 及 更 多 的 知 识 领 域 ，无 论 是 在 课 本 的 学 习 中 所 学 到 的 还 是 在 其 他 的 资 料 中 所 参 考 得 到 ， 都
7、 要 把 它 变 成自 己 的 知 识 加 以 巩 固 和 学 习 ， 从 而 达 到 设 计 的 初 衷 。关键词：可编程控制器（PLC） 、水泵、电磁阀、音乐喷泉第一章：喷泉概述2喷泉 原是一种自然景观，是承压水的地面露头。现代的喷泉是一种将水或其他液体经过一定压力通过喷头喷洒出来具有特定形状的组合体。园 林 中 的 喷 泉 ， 一 般是 为 了 造 景 的 需 要 ， 人 工 建 造 的 具 有 装 饰 性 的 喷 水 装 置 。 随着人们生活水平的提高，为了造景需要，现已成为建造在园林、城市街道、广场和公共建筑具有装饰性的喷水装置。1.1 喷泉的意义喷泉对于城市环境具有多种价值，不仅能
8、湿润周围空气、清除尘埃，而且能通过水珠与空气的撞击产生大量对人体有益的负氧离子，因 此 ， 喷 泉 有 益 于 改 善 城市 面 貌 和 增 进 居 民 身 心 身体健康；同时，婀娜多姿的喷泉造型，随着音乐欢快跳动的水花，配上色彩纷呈的灯光，既能美化环境、提高城市文化艺术面貌，又能使人精神振奋，给人以美的享受。喷泉从其外形可分为水泉和旱泉，其类型有普通装饰性喷泉、与雕塑结合的喷泉、水雕塑、自控喷泉，控制方式可分为手控、程控、声控。水姿多样，富于变换，创造无穷意境。因此，喷泉在建筑、园林、旅游事业中，受到了广泛的重视。喷泉是水的艺术、水的文化。1.2 喷泉的发展随着时代的发展，科技水平的提高，城
9、市的喷泉设备已经十分先进，各种音乐喷泉、程控喷泉、激光喷泉已经层出不穷，变化多端。规模可大可小，射程可高可低，喷出的水，大者如珠，细者如雾，变化万千，引人入胜。喷泉，使静水变为动水，使水也有了灵魂，又辅之以各种灯光效果，使水体具有丰富多采的形态，可以缓冲、软化城市中“ 凝固的建筑物 ”和硬质的地面，以增加城市环境的生机，有益与身心健康并能满足视觉艺术的需要。大型城市广场中的人工动态喷泉，也多来自自然的种种水态，如瀑布、叠水、水帘、溢流、溪流、壁泉等，随着科学技术的发展进步，各种喷泉真是花样翻新、层出不穷，几乎达到了人们随心所欲创造各种晶莹剔透、绚丽多姿动态水景的程度。喷泉在当今时代，已经形成了
10、一道独特的人文景观。喷泉发展到今天，已经广泛应用于城市中心、广场、车站、公园、房地产及各种公共场所。它不仅起着美化城市环境，提高广场、车站、公园等公共场所的品味，还以独特多变的动感造型，改善人们的居住环境，因而在现代环境的设计中被广泛采用。1.3 喷泉的种类平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 3 普通喷泉分音乐喷泉、程控喷泉、旱地喷泉、跑动喷泉、光亮喷泉、趣味喷泉、激光水幕电影、超高喷泉等。音乐喷泉由计算机控制，集声、光、色为一体，喷头灯光伴随着优雅的乐曲，梦幻般的起伏，交叉生辉，构成一幅五彩缤纷、优美动人的场景，热烈欢乐的水姿，令人心旷神怡，叹为观止，留恋忘返。1.程控喷泉是按照预
11、先编辑的程序变换喷水造型和灯光色彩强弱变化的喷泉，可实时显示各个喷泉的工作状态和灯光状态，以及水泵和灯光的故障指示，程序一般可以随时修改，也可储存多种程序，随意调用。旱地喷泉是在水喷泉的基础是进一步完善的，旱地喷泉地表清洁整齐，喷头和灯光设置在盖板下端，不喷水时表面平整阔广，喷水时，水柱通过盖板筚子或花岗岩辅装孔喷出，既是广场休闲，又能观赏喷泉，一举两得。2.跑动喷泉由数码控制阀、电脑控制有机结合，是音乐喷泉中的重要组成部分。多个一线排列的喷头，按使序控制喷水，构成各种形式喷水瞬间变化的喷泉。可形成跑动形态，还可构成各种跳动、波动等形态，水柱跑动自如灵活，给人以欢快流畅的感觉，带来美的享受。3
12、.光亮喷泉是一种新型的喷泉装置。灯光和喷头科学结合，水流通过光源反射，喷出的水柱透明光滑，具有较高的艺术品位和观赏效果。如果安装个数多于两个可追逐、跟踪等功能，程序可根据用户需要编制。4.游乐喷泉是可供人游乐、玩耍参与其中的喷泉，也可以称作戏水喷泉，如：戏水踏泉、迷宫喷泉、环型跳泉、水击球赛、跳舞喷泉等，形式多种多样，娱乐性和参与性极强，给人以欢快流畅的感觉，带来美的享受。水幕电影主要由水幕发生器、投影机（放影机）组成。水幕高达 20 余米，宽30-50 米，各种 VCD 光盘或水幕专用影均可在水幕上播放，影视效果奇特、新颖并是极佳的广告宣传工具，各种广场及阔旷的水面均可安装水幕电影。5.超高
13、喷泉一般指喷水高度在百米以上的喷泉，也常常称为百米喷泉水柱从湖面一跃而起，迅速升至百米高处，从远处望去，犹如一条从湖中喷薄而出的巨龙。同时，百米喷泉还配有灯光和激光，气势磅礴辉煌、壮丽。1.4 喷泉的设计4喷泉系统设计，就是为喷泉立“意“ 。如果说立“意“是喷泉的灵魂，那么，运用先进的科学技术进行喷泉设计则是艺术的表现手段。喷泉的设计主要包括以下几个部分：一 场地设计 二 供水设计 三 喷头设计 四 灯光设计 五 控制设计 1.场地设计 是喷泉景观所在的地方要在人们休闲娱乐的地方，喷泉选址和几何尺度的确定必须服从环境的整体要求和规划2.供水设计 喷泉一般都采用自循环方式。进水管的设计要求在较短
14、时间内能充满水池。管路与潜泵应贯彻结构紧骤、独立供水的原则，以便设备布局和系统的调试与控制3.喷头设计 是喷泉的喷头选择，喷泉喷头一般有三种基本类型：直流式、水膜式和雾化式。不同类型喷头的排列与组合，可以构造出千姿百态的喷泉形式。4.灯光设计 喷泉的色彩来自两种光源，一种是水下彩色光源，另一种是水面外的投射光源。水下光源安装在喷头附近的水面下，投射光源则根据水形与流向确定其安装位置和照射方向。5.控制设计 喷泉系统的控制方式通常有手动控制、程序控制和音乐控制三种。手动控制喷泉缺乏变化，但成本低廉。程序控制喷泉有丰富的水形变化。音乐控制喷泉采用无级调速控制，将音乐与水形变化完美结合，同时给人们以
15、视觉和听觉的享受。1.5 喷泉设计涉及的知识领域1. PLC可编程序控制器（Programmable Logic Controller）简称 PLC, 是一种以微处理器为基础、带有指令存储器和输入输出接口、综合了微电子技术、计算机技术、自动控制技术、通信技术的新一代工业控制装置。在音乐喷泉的设计中，它起到核心作用，对于喷泉的水泵和电磁阀控制，都得用到 PLC 技术，因此，对于它的介绍将在下面的章节中涉及到，在这里不再赘述。2. 电磁阀电磁阀来控制流体的自动化基础元件，属于执行器；并不限于液压，气动。电磁阀用于控制液压流动方向，工厂的机械装置一般都由液压缸控制，所以就会用到电磁阀。电磁阀的工作原
16、理将在下面的章节中所涉及。3. 水 泵水 泵 顾 名 思 义 就 是 让 喷 泉 的 水 扬 到 空 中 ， 再 通 过 PLC 的 变 频 技 术 控 制 水 泵的 转 速 ， 以 达 到 预 期 效 果 ， 再 加 上 和 电 磁 阀 的 配 合 ， 给 人 一 种 强 烈 的 视 觉 冲 击 和平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 5 愉 悦 的 心 情 。 水 泵 的 种 类 繁 多 ， 在 这 里 不 再 一 一 介 绍 。4. 彩 灯 等 其 它要 想 设 计 一 个 完 美 的 音 乐 喷 泉 ， 各 方 面 的 附 属 器 件 也 是 不 可 缺 少 的 ， 例 如 ：
17、彩 灯 和 音 响 等 ， 彩 灯 使 喷 泉 看 上 去 更 华 美 鲜 艳 ， 让 人 赏 心 悦 目 。 音 响 则 使 人 在 眼睛 欣 赏 喷 泉 的 同 时 ， 听 觉 上 也 给 人 以 享 受6第 二 章 ： 控 制 方 案 及 要 求2.1 音乐喷泉设计示意图和效果图如图 2-1 所示为喷泉设计的示意图图 2-1 喷 泉 设 计 示 意 图注 ： 图 中 喷 头 除 A 层 表 示 一 个 外 ， 其 余 层 一 个 表 示 5 个 喷 头 ，彩 灯 除 A 层 表 示 一 个 外 ， 其 余 层 一 个 表 示 5 盏 彩 灯 电 磁 阀 除A 层 表 示 一 个 外 ，
18、其 余 层 一 个 表 示 5 个 电 磁 阀 ， 水 泵 ， 一 个 表示 1 台 。平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 7 如 图 2-2 所 示 为 喷 泉 设 计 效 果 图 ：图 2-2 喷 泉 设 计 效 果 图2.2 音乐喷泉控制要求如图 2-1 所示，喷泉共四层，有 A,B,C,D 四组喷头。按下启动按钮，中心层 A 喷 60S，当 A 喷到 10S 的时候，B 组喷头开始喷水，当 A 喷水到 20S 的时候，C 组开始喷水，当 A 喷到 30S 的时候，D 组开始喷。A,B,C,D 四组全部喷出后，再喷 30S 后全部停止 5S,5 过后，C 组先喷 10S，当 C
19、 组喷到 5S 的时候，B 组开始喷 5S，B 开始喷到 1S 的时候，A 喷出，A 喷出 4S 后，全部停止。全部停止 2S 后，整个喷泉实现前面的过程循环。另外，喷泉喷出的水柱高低变化也能增加喷泉的观赏性，本设计中，中心层 A 的喷射高度为 10M，B 层水柱为7M，C 层水柱喷射高度为 4M，D 层水柱为 2M ，按照依次递减的水柱高低变化，以增加喷泉的层次感，在整个喷泉的喷射过程中，再加上动感的音乐，将使欣赏带来多种感官上的享受。2.3 喷 泉 设 备 使 用 简 介8喷 泉 共 分 为 四 层 ， 设 备 分 布 如 下 ：喷 头 A 层 1 个 ， B 层 10 个 ， C 层 2
20、0 个 ， D 层 50 个 。 电 磁 阀 A 层 1 个 ，B 层 5 个 ， C 层 10 个 ， D 层 25 个 ， 本 设 计 中 除 A 层 外 ， 其 余 是 一 个 电 磁 阀 控 制两 个 喷 头 。 彩 灯 A 层 1 个 ， B 层 10 个 ， C 层 20 个 ， D 层 50 个 。 水 泵 A 层 1台 ， B 层 2 台 ， C 层 4 台 ， D 层 10 台 。 本 设 计 中 除 A 层 外 ， 其 余 各 层 均 是 一 台水 泵 控 制 5 个 电 磁 阀 ， 另 外 ， 水 泵 型 号 的 选 择 将 在 下 面 的 章 节 中 讲 到 。第三章：
21、PLC、电磁阀、水泵等简介3.1 PLC 简介平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 9 1969 年，美国数字设备公司（DEC）根据对生产过程进行控制的需要，研制出了第一台可编程控制器，并在美国通用汽车公司（GM）的汽车自动装配线上试用成功。尽管当时的可编程控制器功能有限、体积庞大，但它标志着这门新技术的产生和迅速发展的开始。早期的可编程控制器虽然采用了计算机技术的优点和设计思想，并注重了面向用户、用于控制和适合工业现场的特点，但限于当时的技术发展水平，其功能很有限，器件多、线路复杂且体积大，名称也不统一。随着网络技术的发展，现代可编程控制器对网络功能的要求更强，一般都有现场总线功能、
22、互连网接入功能等，EASY 嵌入式 PLC 采用 CAN bus 现场总线技术并支持专用的嵌入式 Web 服务器。可编程序控制器（Programmable Logic Controller）简称 PLC,是一种以微处理器为基础、带有指令存储器和输入输出接口、综合了微电子技术、计算机技术、自动控制技术、通信技术的新一代工业控制装置。1968 年，美国最大的汽车制造商通用汽车公司 (GM) 为了适应生产工艺不断更新的需要，要求寻找一种比继电器更可靠，功能更齐全，响应速度更快的新型工业控制器，并从用户角度提出了新一代控制器应具备的十大条件，立即引起了开发热潮。目前 PLC 已广泛应用于冶金、矿业、机
23、械、轻工业等领域，为工业自动化提供了有力的工具，加速了机电一体化的实现。3.1.1 PLC 的及发展趋势主要特点：1可靠性高、抗干扰能力强2可实现机电一体化3编程简单、使用方便、控制程序可变、具有很好的柔性4体积小、重量轻、功耗低发展趋势：1 向高速度、大容量方向发展2向超大型、超小型两个方向发展3PLC 大力开发智能模块，加强联网通信能力4增强外部故障的检测与处理能力5编程语言多样化103.1.2 PLC 的分类和基本结构1.按输入/输出点数分(1)小型机小型 PLC I/O 总点数在 256 点以下，用户程序存储容量在 4KB 左右。(2)中型机中型 PLC I/O 总点数在 256204
24、8 点之间，用户程序存储容量在 8KB 左右。(3)大型机大型 PLC I/O 总点数在 2048 点以上，用户程序存储容量在 16KB 以上。2.按结构形式分(1)整体式(2)模块式3.按生产厂家分目前世界上 PLC 产品按地域分成三大流派：美国、欧洲和日本。日本和美国的PLC 产品较相似。占 PLC 市场 80%以上的生产公司是：德国的西门子公司、法国的施耐德自动化公司、日本的欧姆龙、三菱以及松下公司。PLC 的基本结构如图 3-1 所示：图 3-1 PLC 的基本结构图3.1.3 PLC 的应用范围随着微电子技术的快速发展，PLC 的制造成本不断下降，而其功能却大大增强。目前在先进工业国
25、家中 PLC 已成为工业控制的标准设备，应用面几乎覆盖了所有工业企业，诸如钢铁、冶金、采矿、水泥、石油、轻工、电力、机械制造、汽车、装卸、造纸、纺织、环保、交通、建筑、食品、娱乐等各行各业，日益跃居现代工业自动化三大支柱（PLC 、 ROBOT、CAD/CAM ）的主导地位。平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 11 3.1.4 PLC 的主要功能1条件控制功能2定时/计数控制功能3步进功能4数据处理功能5A/D 与 D/A 转换功能6运动控制功能7过程控制功能8扩展功能9远程 I/O 功能10通信联网功能11监控功能3.1.5 PLC 的技术性能基本技术性能1输入/输出点数（即 I/
26、O）所谓 I/O 点数即 PLC 外部的输入、输出端子数。这些端子可以通过螺钉或电缆端口与外部设备相连。2程序容量一般以 PLC 所能存放用户程序的多少来衡量。3扫描速度4指令条数5内部继电器和寄存器6编程语言及编程手段7高级模块3.1.6 PLC 的内存分配及 I/O 点数在使用 PLC 之前，深入了解 PLC 内部寄存器的配置和功能，以及 I/O 分配情况对使用者是至关重要的。表 3-1 是一般 PLC 产品的内部寄存器去划分情况：I/O 继电器区内部通用继电器区12数据寄存器区特殊继电器区特殊寄存器区系统寄存器区表 3-1 PLC 的内部寄存器划分PLC 的工作原理：PLC 虽具有微机的
27、许多特点，但它的工作方式却与微机有很大不同。微机一般采用等待命令的工作方式，而 PLC 则采用循环扫描工作方式。在 PLC 中用户程序按先后顺序存放，如图 3-2 所示为 PLC 扫描工作过程图：123.1011xxxxx x xx x xx xxx x xED.作 1.1-3 PLC作作作作作作作作作图 3-2 PLC 扫描示意图3.1.7 PLC 的功能及应用可编程控制器自问世以来发展极为迅速。在工业控制方面正逐步取代传统的继电器控制系统，成为现代工业自动化生产的三大支柱之一。1.顺序逻辑控制这是 PLC 最基本、最广泛的应用领域，它正逐步取代传统的继电器顺序控制。2.运动控制PLC 和计
28、算机数控 (CNC) 设备集成在一起，可以完成机床的运动控制。3.定时和计数控制平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 13 定时和计数精度高，设置灵活，且高精度的时钟脉冲可用于准确的实时控制。4.模拟量控制PLC 能完成数模转换或者模数转换，控制大量的物理参数，例如，温度、压力、速度和流量等。5.数据处理能完成数据运算，逻辑运算、比较传送及转换等。6.通信和联网PLC 之间、 PLC 和上级计算机之间有很强的通信功能。作为实时控制系统，不仅 PLC 数据通信速率要求高，而且要考虑出现停电、故障时的对策等。3.2 电磁阀简介3.2.1 工 作 原 理电 磁 阀 里 有 密 闭 的 腔 ，
29、 在 的 不 同 位 置 开 有 通 孔 ， 每 个 孔 都 通 向 不 同 的 水 管 ，腔 中 间 是 阀 ， 两 面 是 两 块 电 磁 铁 ， 哪 面 的 磁 铁 线 圈 通 电 阀 体 就 会 被 吸 引 到 哪 边 ，通 过 控 制 阀 体 的 移 动 来 档 住 或 漏 出 不 同 的 排 水 的 孔 ， 而 进 水 孔 是 常 开 的 ， 液 压水 就 会 进 入 不 同 的 排 水 管 ， 然 后 通 过 水 的 压 力 来 推 动 水 刚 的 活 塞 ， 活 塞 又 带 动活 塞 杆 ， 活 塞 竿 带 动 机 械 装 置 动 。 这 样 通 过 控 制 电 磁 铁 的 电
30、 流 就 控 制 了 机 械 运 动 。3.2.2 电 磁 阀 的 分 类1直 动 式 电 磁 阀原 理 ： 通 电 时 ， 电 磁 线 圈 产 生 电 磁 力 把 关 闭 件 从 阀 座 上 提 起 ， 阀 门 打 开 ； 断电 时 ， 电 磁 力 消 失 ， 弹 簧 把 关 闭 件 压 在 阀 座 上 ， 阀 门 关 闭 。特 点 ： 在 真 空 、 负 压 、 零 压 时 能 正 常 工 作 ， 但 通 径 一 般 不 超 过 25mm。2分 布 直 动 式 电 磁 阀原 理 ： 它 是 一 种 直 动 和 先 导 式 相 结 合 的 原 理 ， 当 入 口 与 出 口 没 有 压 差
31、时 ，通 电 后 ， 电 磁 力 直 接 把 先 导 小 阀 和 主 阀 关 闭 件 依 次 向 上 提 起 ， 阀 门 打 开 。 当 入 口与 出 口 达 到 启 动 压 差 时 ， 通 电 后 ， 电 磁 力 先 导 小 阀 ， 主 阀 下 腔 压 力 上 升 ， 上 腔 压力 下 降 ， 从 而 利 用 压 差 把 主 阀 向 上 推 开 ； 断 电 时 ， 先 导 阀 利 用 弹 簧 力 或 介 质 压力 推 动 关 闭 件 ， 向 下 移 动 ， 使 阀 门 关 闭 。特 点 ： 在 零 压 差 或 真 空 、 高 压 时 亦 能 动 作 ， 但 功 率 较 大 ， 要 求 必 须
32、 水 平 安装 。14如 图 3-3 所 示 为 直 动 式 电 磁 阀 ：图 3-3 直 动 式 电 磁 阀3先 导 式 电 磁 阀原 理 ： 通 电 时 ， 电 磁 力 把 先 导 孔 打 开 ， 上 腔 室 压 力 迅 速 下 降 ， 在 关 闭 件 周 围形 成 上 低 下 高 的 压 差 ， 流 体 压 力 推 动 关 闭 件 向 上 移 动 ， 阀 门 打 开 ； 断 电 时 ， 弹 簧力 把 先 导 孔 关 闭 ， 入 口 压 力 通 过 旁 通 孔 迅 速 腔 室 在 关 阀 件 周 围 形 成 下 低 上 高 的 压差 ， 流 体 压 力 推 动 关 闭 件 向 下 移 动
33、， 关 闭 阀 门 。 特 点 ： 流 体 压 力 范 围 上 限 较 高 ，可 任 意 安 装 （ 需 定 制 ） 但 必 须 满 足 流 体 压 差 条 件 。如 图 3-4 所 示 为 先 导 式 电 磁 阀 ：图 3-4 先 导 式 电 磁 阀3.3.3 电 磁 阀 在 选 型 时 的 注 意 事 项1适 用 性 根 据 持 续 工 作 时 间 长 短 来 选 择 ： 常 闭 、 常 开 、 或 可 持 续 通 电 ， 当 电 磁 阀 需要 长 时 间 开 启 ， 并 且 持 续 的 时 间 多 余 关 闭 的 时 间 应 选 用 常 开 型 。 要 是 开 启 的时 间 短 或 开
34、和 关 的 时 间 不 多 时 ， 则 优 先 选 用 常 闭 型 。 但 是 有 些 用 于 安 全 保 护 的平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 15 工 况 ， 如 炉 窑 火 焰 监 测 、 锅 炉 加 温 系 统 ， 则 不 能 选 常 开 时 ， 应 选 用 可 持 续 长 期通 电 型 。电 磁 阀 在 选 择 时 要 注 意 ： 管 路 中 的 流 体 必 须 和 选 用 的 电 磁 阀 系 列 型 号 中 标 定 的 介质 一 致 。 流 体 的 温 度 必 须 小 于 选 用 电 磁 阀 的 标 定 温 度 。 电 磁 阀 允 许 液 体 粘 度 一 般在 20C
35、ST 以 下 ， 大 于 20CST 应 注 明 。 工 作 压 差 ， 管 路 最 高 压 差 在 小 于0.04MPa 时 应 选 用 如 ZS,2W,ZQDF,ZCM 系 列 等 直 动 式 和 分 步 直 动 式 ； 最 低 工作 压 差 大 于 0.04MPa 时 可 选 用 先 导 式 （ 压 差 式 ） 电 磁 阀 ； 最 高 工 作 压 差 应 小 于电 磁 阀 的 最 大 标 定 压 力 ； 一 般 电 磁 阀 都 是 单 向 工 作 ， 因 此 要 注 意 是 否 有 反 压 差 ，如 有 安 装 止 回 阀 。 流 体 清 洁 度 不 高 时 应 在 电 磁 阀 前 安
36、装 过 滤 器 ， 一 般 电 磁 阀 对介 质 要 求 清 洁 度 要 好 。 注 意 流 量 孔 径 和 接 管 口 径 ； 电 磁 阀 一 般 只 有 开 关 两 位 控 制 ；条 件 允 许 请 安 装 旁 路 管 ， 便 于 维 修 ； 有 水 锤 现 象 时 要 定 制 电 磁 阀 的 开 闭 时 间 调 节 。注 意 环 境 温 度 对 电 磁 阀 的 影 响 。电 源 电 流 和 消 耗 功 率 应 根 据 输 出 容 量 选 取 ， 电 源 电 压 一 般 允 许 10%左 右 ，必 须 注 意 交 流 起 动 时 VA 值 较 高 。2可 靠 性电 磁 阀 分 为 常 闭
37、和 常 开 二 种 ； 一 般 选 用 常 闭 型 ， 通 电 打 开 ， 断 电 关 闭 ； 但 在开 启 时 间 很 长 关 闭 时 很 短 时 要 选 用 常 开 型 了 。寿 命 试 验 ， 工 厂 一 般 属 于 型 式 试 验 项 目 ， 确 切 地 说 我 国 还 没 有 电 磁 阀 的 专 业标 准 ， 因 此 选 用 电 磁 阀 厂 家 时 慎 重 。 动 作 时 间 很 短 频 率 较 高 时 一 般 选 取 直 动 式 ，大 口 径 选 用 快 速 系 列 。3安 全 性一 般 电 磁 阀 不 防 水 ， 在 条 件 不 允 许 时 请 选 用 防 水 型 ， 工 厂 可
38、 以 定 做 。 电 磁 阀的 最 高 标 定 公 称 压 力 一 定 要 超 过 管 路 内 的 最 高 压 力 ， 否 则 使 用 寿 命 会 缩 短 或 产 生其 它 意 外 情 况 。 有 腐 蚀 性 液 体 的 应 选 用 全 不 锈 钢 型 ， 强 腐 蚀 性 流 体 宜 选 用 塑 料 王（ SLF） 电 磁 阀 。爆 炸 性 环 境 必 须 选 用 相 应 的 防 爆 产 品 。4经 济 性有 很 多 电 磁 阀 可 以 通 用 ， 但 在 能 满 足 以 上 三 点 的 基 础 上 应 选 用 最 经 济 的 产 品 。3.3.4 电 磁 阀 的 安 装 注 意 事 项1 安
39、 装 时 应 注 意 阀 体 上 箭 头 应 与 介 质 流 向 一 致 。 不 可 装 在 有 直 接 滴 水 或 溅水 的 地 方 。 电 磁 阀 应 垂 直 向 上 安 装 。162电 磁 阀 应 保 证 在 电 源 电 压 为 额 定 电 压 的 15%-10%波 动 范 围 内 正 常 工 作 。3电 磁 阀 安 装 后 ， 管 道 中 不 得 有 反 向 压 差 。 并 需 通 电 数 次 ， 使 之 适 温 后 方 可正 式 投 入 使 用 。4电 磁 阀 安 装 前 应 彻 底 清 洗 管 道 。 通 入 的 介 质 应 无 杂 质 ， 阀 前 装 过 滤 器 。5当 电 磁
40、阀 发 生 故 障 或 清 洗 时 ， 为 保 证 系 统 继 续 运 行 ， 应 安 装 旁 路 装 置 。3.3.5 电 磁 阀 的 故 障 与 排 除1 电 磁 阀 通 电 后 不 工 作 检 查 电 源 接 线 是 否 不 良 重 新 接 线 和 接 插 件 的 连 接 ； 检 查 电 源 电 压 是 否 在 工 作 范 围 - 调 致 正 常 位 置 范 围 ；线 圈 是 否 脱 焊 重 新 焊 接 ； 线 圈 短 路 更 换 线 圈 ； 工 作 压 差 是 否 不 合 适 调 整 压 差 或 更 换 相 称 的 电 磁 阀 ； 流 体 温 度 过 高 更 换 相 称 的 电 磁 阀
41、 ； 有 杂 质 使 电 磁 阀 的 主 阀 芯 和 动 铁 芯 卡 死 进 行 清 洗 ,如 有 密 封 损 坏 应 更 换 密封 并 安 装 过 滤 器 ； 液 体 粘 度 太 大 ， 频 率 太 高 和 寿 命 已 到 更 换 产 品 ； 2 电 磁 阀 不 能 关 闭 主 阀 芯 或 铁 动 芯 的 密 封 件 已 损 坏 更 换 密 封 件 ； 流 体 温 度 、 粘 度 是 否 过 高 更 换 对 口 的 电 磁 阀 ； 有 杂 质 进 入 电 磁 阀 产 阀 芯 或 动 铁 芯 进 行 清 洗 ； 弹 簧 寿 命 已 到 或 变 形 更 换 ； 节 流 孔 平 衡 孔 堵 塞 及
42、 时 清 洗 ； 工 作 频 率 太 高 或 寿 命 已 到 改 选 产 品 或 更 新 产 品 ； 3其 它 情 况 内 泄 漏 检 查 密 封 件 是 否 损 坏 ,弹 簧 是 否 装 配 不 良 ； 外 泄 漏 连 接 处 松 动 或 密 封 件 已 坏 紧 螺 丝 或 更 换 密 封 件 ； 通 电 时 有 噪 声 头 子 上 坚 固 件 松 动 ， 拧 紧 。 电 压 波 动 不 在 允 许 范 围 内 ， 调 整好 电 压 。 铁 芯 吸 合 面 杂 质 或 不 平 ， 及 时 清 洗 或 更 换 ；3.3 水 泵 简 介水 泵是输送液体或使液体增压的机械。它将原动机的机械能或其他
43、外部能量传送给液体，使液体能量增加。平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 17 3.3.1 水泵的分类按工作原理分：1、叶片式泵2、叶片式泵可分为：离心泵、混流泵、轴流泵、旋涡泵3、离心泵又可分单级泵、多级泵4、单级泵可分为：单吸泵、双吸泵、自吸泵、非自吸泵等 5、多级泵可分为：节段式、涡壳式6、轴流泵可分为固定叶片和可调叶片7、旋涡泵也可分为单吸泵、双吸泵、自吸泵、非自吸泵等8、容积式泵容积式泵：容积式泵是依靠工作元件在泵缸内作往复或回转运动，使工作容积交替地增大和缩小，以实现液体的吸入和排出。工作元件作往复运动的容积式泵称为往复泵，作回转运动的称为回转泵。前者的吸入和排出过程在同一
44、泵缸内交替进行，并由吸入阀和排出阀加以控制；后者则是通过齿轮、螺杆、叶形转子或滑片等工作元件的旋转作用，迫使液体从吸入侧转移到排出侧。容积式泵在一定转速或往复次数下的流量是一定的,几乎不随压力而改变；往复泵适宜输送清洁的液体或气液混合物。总的来说，容积泵的效率高于动力式泵。潜 水 泵 的 工 作 原 理 ： 开 泵 前 ,吸 入 管 和 泵 内 必 须 充 满 液 体 。 开 泵 后 ， 叶 轮 高 速 旋 转 ， 其 中 的 液 体 随着 叶 片 一 起 旋 转 ， 在 离 心 力 的 作 用 下 ， 飞 离 叶 轮 向 外 射 出 ， 射 出 的 液 体 在 泵 壳 扩散 室 内 速 度
45、逐 渐 变 慢 ， 压 力 逐 渐 增 加 ， 然 后 从 泵 出 口 ， 排 出 管 流 出 。 此 时 ， 在 叶片 中 心 处 由 于 液 体 被 甩 向 周 围 而 形 成 既 没 有 空 气 又 没 有 液 体 的 真 空 低 压 区 ， 液 池中 的 液 体 在 池 面 大 气 压 的 作 用 下 ， 经 吸 入 管 流 入 泵 内 ， 液 体 就 是 这 样 连 续 不 断 地从 液 池 中 被 抽 吸 上 来 又 连 续 不 断 地 从 排 出 管 流 出 。如图 3-5 为容积式潜水泵：18图 3-5 容积式潜水泵离 心 泵 ：离 心 其 实 是 物 体 惯 性 的 表 现
46、.比 如 雨 伞 上 的 水 滴 ,当 雨 伞 缓 慢 转 动 时 ,水 滴 会跟 随 雨 伞 转 动 ,这 是 因 为 雨 伞 与 水 滴 的 摩 擦 力 做 为 给 水 滴 的 向 心 力 使 然 .但 是 如果 雨 伞 转 动 加 快 ,这 个 摩 擦 力 不 足 以 使 水 滴 在 做 圆 周 运 动 ,那 么 水 滴 将 脱 离 雨 伞 向外 缘 运 动 .就 象 用 一 根 绳 子 拉 着 石 块 做 圆 周 运 动 ,如 果 速 度 太 快 ,绳 子 将 会 断 开 ,石块 将 会 飞 出 .这 个 就 是 所 谓 的 离 心 。离 心 泵 的 工 作 原 理 是 ： 依 靠 高
47、 速 旋 转 的 叶 轮 ， 液 体 在 惯 性 离 心 力 作 用 下 获 得了 能 量 以 提 高 了 压 强 。 水 泵 在 工 作 前 ， 泵 体 和 进 水 管 必 须 罐 满 水 ， 防 止 气 蚀 现 象发 生 。 当 叶 轮 快 速 转 动 时 ， 叶 片 促 使 水 很 快 旋 转 ， 旋 转 着 的 水 在 离 心 力 的 作 用 下从 叶 轮 中 飞 去 ， 泵 内 的 水 被 抛 出 后 ， 叶 轮 的 中 心 部 分 形 成 真 空 区 域 。 水 原 的 水 在大 气 压 力 （ 或 水 压 ） 的 作 用 下 通 过 管 网 压 到 了 进 水 管 内 。 这 样 循 环 不 已 ， 就 可 以实 现 连 续 抽 水 。 在 此 值 得 一 提 的 是 ： 离 心 泵 启 动 前 一 定 要 向 泵 壳 内 充 满 水 以 后 ，方 可 启 动 ， 否 则 将 造 成 泵 体 发 热 ， 震 动 ， 出 水 量 减 少 ， 对 水 泵 造 成 损 坏 （ 简 称“气 蚀 ”） 造 成 设 备 事 故 ！ 所 谓 的 气 蚀 是 指 ： 离 心 泵 启 动 时 ， 若 泵 内 存 在
