学位论文基于plc的真空滤油机控制系统设计.docx

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学位论文基于plc的真空滤油机控制系统设计

学科分类号：

___________

湖南人文科技学院

本科生毕业设计

题目：

基于PLC的真空滤油机

控制系统设计　　　

学生姓名：

邓虎跃学号********

系部：

通信与控制工程系

专业年级：

自动化2009级

*******

职称：

助教

湖南人文科技学院教务处制

湖南人文科技学院本科毕业设计诚信声明

本人郑重声明：

所呈交的本科毕业设计，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本设计不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

作者签名：

二○年月日

基于PLC的真空滤油机控制系统的设计

摘要：

工业用油使用一段时间后，会出现水污染和颗粒污染现象等，这会导致工业油液加速变质，加快金属疲劳，加剧液压元件的磨损。

本文是基于PLC的真空滤油机控制系统，控制系统选取三菱公司的FX2N系列PLC作为控制器实现对工业污染油的过滤、加热、真空分离、精过滤等一系列控制。

通过本设计的一系列功能，滤油机实现了在较低的温度下真空除水和去除油液中杂质、絮状物、金属微粒两大功能。

本设计避规了国内此类滤油机耗能高，结构不合理，造型混乱，油液过滤精度不够的缺点，具有很好的经济价值和社会意义。

关键字：

真空分离；油液处理；FX2n-48MR

DesignofVacuumOilFilterControlSystemBasedonPLC

Abstract：

Industrialoiluseafteraperiodoftime,therewillbeaphenomenonofwaterpollutionandparticlepollution,etc.,whichcanleadtoindustrialoilmetamorphism,speedupthemetalfatigueandaggravatewearofhydrauliccomponents.ThisarticleisvacuumoilpurifierbasedonPLCcontrolsystem,controlsystemMitsubishiFX2NSeriesPLCisselectedasthecontrolsonindustrialpollution,oilfilter,heating,vacuumseparation,finefilterandaseriesofcontrol.Throughaseriesoffunctionsofthepresentdesign,oilfilterimplementsthetwofunctionsofadditiontowateratalowertemperatureundervacuumandremovingtheimpurities,floc,metalfineparticlesinthefluid.Thedesigntoavoidregulationssuchdomesticoilfilterhighenergyconsumptionstructureisirrational,chaoticshape,lackofprecisionoilfiltershortcomings,withgoodeconomicvalueandsocialsignificance.

KeyWords：

Vacuumseparation;Oilprocessing;FX2n-48MR

第1章绪论

1.1真空滤油机的研究背景

滤油机（也称作净油机，OilPurifier），是用加压过滤或真空蒸发-加压过滤方法除去不纯净油中固体杂质和水分的过滤设备。

滤油机主要应用于提高润滑油的纯净度和电器用油的绝缘性。

滤油机主要是为了实现电站、电厂、工矿企业的各种油液的净化，如绝缘油、透平油及润滑油等。

尤其是对于含水严重或浑浊乳化的油液，如透平油、绝缘油、液压油、抗磨油、轴承油及高粘度润滑油的净化，能高速有效地脱除污染油中的杂质、水分、气体、脱去水溶性酸碱等，使净化后的油达到国家规定的质量标准，达到回收利用的目的[1]。

随着电力工业的飞速发展，以继电接触器为主的老一代控制系统已不能满足工业污染油精确过滤的要求，这一领域的计算机化是未来的趋势，而工业控制过程中以可编程控制器（PLC）的应用越来越广泛，且其也是计算机化最便捷，最可靠的途径。

PLC采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行顺序控制、逻辑运算、定时、算术和计数等操作指令的执行，通过对模拟式或数字式的输入输出信号处理来控制各种生产设备。

PLC是微型计算机技术与传统继电器控制技术相互结合的产物，PLC有自己的独特的编程语言（梯形图或指令表等），用户易学易懂，并且能与计算机接口相连，现已在工业领域应用非常之广泛。

基于PLC的真空滤油器控制系统，以PLC为主控器的真空滤油机实现对工业污染油的过滤、加热、真空分离、精过滤等一系列控制，控制精度高，控制方便，抗干扰性强等特点。

1.2国内外研究现状

1.2.1国外研究现状

国外真空滤油机的典型产品主要有：

美国颇尔（PALL）公司HNP021真空净油机、移动式真空油液净化机HVP2703、高真空变压器油净化设备THP070、瑞典HERING公司EOK型真空净油机、日本加滕（KATO）公司KLVC-AX-IA6000l/h型带电在线滤油机、KLVC-8AXSO-II30000l/h型全自动真空净油机、瑞士麦克菲尔（MICAFIL）公司VH061-e型真空净油机等[2]。

日本加滕（KATO）公司是全球著名的真空滤油机等产品的制造厂，创立于1923年。

目前，KLVC系列高真空滤油机，流量从100l/h至60000l/h。

国内电力系统内的大多数省级送变电公司，一些大型发电厂和供电公司及变压器制造商在上世纪九十年代就开始直接向加藤公司购买高真空滤油机，用户遍及国内。

在真空槽（罐）方面专门开发适用于超高变压器脱气装置，包括喷射脱气部件和自动液位控制装置，过滤系统附有带自动油温控制的低瓦特密度电加热器、油真空密封的低噪油泵、以及全自动电脑控制的中央控制屏等。

目前在带电在线滤油技术方面已开创了世界先列，已提供了数十台能带电在线滤油的高真空滤油机。

美国颇尔（PALL）公司于1946年创立，主要研究流体净化分离技术、开发生产高性能过滤器及过滤系统。

其高性能过滤器以及过滤系统年销售额超过15亿美元，在全世界同类型过滤行业居第一位。

但颇尔公司核心技术不在于真空技术的研发，而是聚结分离技术中高β值滤芯的应用（β值用于表示过滤能力，指多少个杂质颗粒经过滤后只漏掉一个杂质颗粒。

颇尔公司自称其高β值滤芯的过滤能力β≥200时过滤效率为99.9%）。

颇尔公司产品广泛用于医药、食品饮料、生物工程、石油、矿业、电力、冶金等各个领域。

我们主要关注的还在于其高真空变压器油净化设备，在这类设备中PALL公司拥有多种专利，如油气分离装置、两个真空脱气室、LZ滤芯、高精度渐变孔径滤芯等，适用于变电系统电容器、互感器带电油净化。

1.2.2国内研究现状

目前，我国生产此类滤油机的生产厂家较多，但其技术水平都不高，与国外同规格的滤油机相比差距较大，存在着能耗高，结构不合理，造型杂乱，油液处理精度不高等问题。

以下为几种常见型号的滤油机的简要介绍。

手推式精密油过滤机，主要由滤芯﹑壳体﹑油泵及固定装置等构成。

主要由滤芯﹑壳体﹑油泵及固定装置等构成.流体油泵从过滤器入口流入经滤芯后,杂质截留在滤芯表面及深层,清洁流体从出口处流出。

滤芯多为筒状金属网，阻止不纯净油中较大的固体颗粒进入油泵。

油泵通常为齿轮泵，输送不纯净油进入过滤装置。

精密滤油机以设计合理,出油量大,清洗方便等优点,在各种行业中得到广泛的应用。

它可以作为油品的预处理及终端处理。

过滤油中普通的机械杂质效果明显，精度高。

设备轻便，操作简单。

该类设备不合适处理油中有油泥或者粉尘类杂质的油品，杂质太多，堵塞会比较严重，更换耗材成本会变得很高。

聚结分离式滤油机，这种滤油机滤水时，使用聚结、分离滤芯，滤除杂质时使用预过和精过两种滤芯。

这类设备除水效果只能达到接近于合格边缘，而不能除去微量水份；耗材一般为脱水滤芯和脱杂质的滤芯，除杂质效果一般与精密油过滤机接近。

但设备体积一般偏小，占地面积不大。

压力式板框滤油机，代表是这种板式滤油机，使用滤纸过滤，是一种最原始的滤油设备，它的优点是，如油中在不合格的边缘，使用可以起到很好的作用。

缺点是成本大，耗用滤纸多，人的工作强度大[3]。

理论上是各种油品都能经过滤油机处理的，但是现目前国内的滤油技术参差不齐，所以有的油品处理起来有一定的难度，需要根据用户的实际情况量身定做。

1.3本课题的研究目的和意义

现代机械向高性能、大型化发展，对可靠性、无故障寿命、动态性能的要求也越来越高，润滑油净化的要求进一步提高。

如高性能电液伺服阀中，其元件间的间隙已达到几微米，污染的润滑油如果继续使用，会加速机械磨损，进一步产生新的磨粒，从而加大油液污染，如此恶性循环，不但润滑的效果不达标，而且会加大元件的磨损，降低设备的工作寿命和可靠性。

本文是基于PLC的真空滤油机控制系统，控制系统选取三菱公司的FX系列PLC作为控制器实现对工业污染油的过滤、加热、真空分离、精过滤等一系列控制。

通过本设计的一系列功能，滤油机实现了在较低的温度下真空除水和去除油液中杂质、絮状物、金属微粒两大功能。

本设计避规了国内此类滤油机耗能高，结构不合理，造型混乱，油液过滤精度不够的缺点，具有很好的经济价值和社会意义。

PLC技术在现代工业技术中应用越来越普遍，也越来越重要。

通过本课题对“基于PLC的真空滤油机控制系统”的设计，加深了对可编程控制器的理解，强化了对可编程控制器的应用能力。

能够全面培养学生的动手能力，分析问题的能力以及解决问题的能力，同时也对工业生产设备有了一定的认识与理解，为以后走上工作岗位奠定了可靠的基础。

第2章基于PLC真空滤油机控制系统设计的总体方案

2.1真空滤油机的工艺原理

真空滤油机控制系统真空滤油机是根据水和油的沸点不同原理而设计，主要由进油过滤系统、真空抽气系统、真空破坏系统、真空喷淋系统、出油过滤系统以及反冲系统组成。

如图2-1为真空滤油机的工艺原理图。

图2-1真空滤油机工艺原理图

以下是对该设计系统功能和结构的介绍。

（1）进油过滤系统。

该系统由粗滤器、细滤器和专用过滤器构成。

其功能是实现油液的先期过滤。

粗滤器40～100μ,细滤器20～40μ,专用过滤器20～40μ。

根据用户的特殊要求可以设置专用过滤器，如增设化学剂入口以除去油液的酸性或碱性；采用玻钎滤布或线隙式结构消除油液泡沫。

注意使用时应当关闭选择阀。

（2）真空抽气系统。

该系统由分水器、真空泵、单向阀以及冷却器构成。

利用真空泵将真空罐内抽成真空负压，保证油液中水分能在较低温状态下挥发；水蒸汽被抽出后经冷却器和分水器冷凝、析出；使用单向阀防止真空泵反转。

分水器和单向阀必须采用适合在负压下工作的气动元件。

冷却器设置为塔式结构，容积较大，里面装有亲水性能好、耐高温、耐腐蚀、全湿比表面积大的多面空心聚丙烯塑料球。

湿热气体从真空罐抽出后沿塔壁切向斜下进入塔内，流速急剧减慢并形成向下的涡旋气流，遇聚丙烯塑料球后流速进一步减慢，从而迅速冷凝成水滴。

（3）