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1、中北大学2014届毕业设计说明书摘 要随着我国社会经济的发展，现代企业建设发展十分迅速，同时也对企业的基础设施建设提出了更高的要求。而厂矿企业对供水供液的要求也越来越大，在供液系统方面面临的矛盾和问题日益突出。随着企业生产对供液质量和供液系统可靠性要求的不断提高，利用先进的自动化技术、控制技术，设计出高性能、高节能、能适应供液系统复杂环境的恒压、稳流等优良的供液系统成为必然趋势。本课题针对芯片抛光车间生产的特点，对芯片抛光车间的供液系统管路进行了研究，采用合理方案对供液系统进行了优化设计。相对于传统的供液管路系统，本课题主要在供液原理、空间布局，设备选型等方面进行了改良，并用相关软件进行了空间
2、布局和结构安装图的绘制。关键词：芯片抛光车间 ，供液管路 , 恒压 ，稳流ABSTRACTWith the development of society and economy, Not only the modern business building develop very rapidly, but also the requirements on corporate infrastructure put forward higher. The requirements of industrial enterprises for water supply is also growing
3、and Contradictions and problems in the hydraulic system faced increasingly prominent. The flow of fluid supply system that use advanced automation technology, control technology , has a high-performance, high energy ,and be able to adapt to the complex environment of the fluid supply system constant
4、ly, steadly has become an inevitable trend. This topic, for the chip polishing workshop production characteristics , the liquid supply system piping chip polishing workshop were studied and using reasonable solutions for the fluid supply system optimized design . Compared to conventional liquid supp
5、ly piping system, the main topic was modified in principle for the fluid , spatial layout, equipment selection, etc. At last , draw out the space-related software insallation diagram of the layout and structure.Keyword: chip polishing workshop , liquid pipeline , constant , steady flow目录1 绪论11.1课题的工
6、程背景及意义11.2国内外发展研究现状与发展趋势11.3本说明书的主要研究内容51.3.1芯片抛光车间供液系统管路的空间布局设计51.3.2供液管路系统及其配套设施的设计51.3.3供液方式设计51.3.4系统选材61.3.5芯片抛光车间供液系统布局图61.4课题研究设计流程图62 总体方案设计72.1空间布局设计72.2系统主要参数设计102.3供液方式设计102.3.1供、排液管同程循环系统设计102.3.2循环水泵多台并联设计112.3.3变频调速技术122.3.4控制系统工作原理122.4系统安装注意事项132.4.1总体安装特别注意事项132.4.2管道安装132.4.3变频器安装1
7、42.5本章小结153管道系统选型163.1流量与管径、压力、流速的一般关系163.2管径、压力与流速计算183.3本章小结204配套系统的选型214.1泵的选型214.2 阀门的选型254.3传感器的选型264.4变频器的选型284.4.1在选择变频器的容量时最基本的原则284.4.2加速时间与变频器容量选择的关系284.5本章小结285总结29参考文献30致 谢33第II页 共II页1 绪论1.1课题的工程背景及意义随着我国社会经济的发展，现代企业建设发展十分迅速，同时也对企业的基础设施建设提出了更高的要求。现在，芯片抛光车间主要采用双面抛光工艺作为芯片加工的主要后续加工方法。精密的双面抛
8、光的加工精度和加工效率与加工环境、抛光转速、抛光运行模式、抛光压力、抛光液温度、流量等情况有着直接关系。因此,获得超光滑表面的芯片必须有超精密机床和合适的抛光工艺。经研究，不同抛光工艺参数:如抛光速度、抛光液等对表面粗糙度和材料去除率的影响,以获得芯片双面抛光理想表面质量。而芯片抛光车间的供液系统对精密的抛光工艺有重要影响。芯片抛光车间供水系统有出水点压力要求严、用水点多、出水量少的特点。生产车间供液系统的建设是其中的一个重要方面，供液的可靠性、稳定性、经济性直接影响到企业设备的正常工作和安全生产。随着企业生产对供液质量和供液系统可靠性要求的不断提高，利用先进的自动化技术、控制技术，设计出高性
9、能、高节能、能适应供液系统复杂环境的恒压、稳流等优良的供液系统成为必然趋势。特别是在石油化工、机械加工、电力、供热供水等关乎国计民生的领域，对优良供液管路系统的要求更加突出。对于芯片抛光车间更需要在其供液管路系统进行改良。1.2国内外发展研究现状与发展趋势近些年，国内外学者在车间供液和恒压供液领域做了一些十分有益的研究。随着变频调速技术的发展和人们节能意识的不断增强，变频恒压供液系统的节能特性使得其越来越广泛用于工厂车间、住宅、高层建筑的生活及消防。变频恒压供液系统是由PLC、传感器、变频器及水泵机组组成闭环控制系统。变频器、PLC是恒压供液系统控制的核心部件。在芯片抛光生产车间供水系统设计方
10、面，研究人员黄国涛、沈致和采用循环供水系统，根据芯片抛光生产车间生产设备的布局特点及其对水压平衡的特殊要求，从确保用水设备安全、减少资源浪费、提高设备运行效率这一基本点出发，提出了有关循环给水系统的设计措施和处理办法1。兰州理工大学结合某大型小区新建泵站利用PLC设计了变频恒压供液控制系统.介绍了基于PC的变频恒压供液系统的构成和工作原理,针对泵站计算机控制系统中实际问题介绍了利用MSComm6.0函数实现西门子S7-300系列PLC与上位机的通信2。西安建筑科技大学的学者王晓瑜用三菱FX2N PLC、变频器和人机界面,设计恒压供液控制系统.分析系统的控制原理,设计系统流程图及软件程序.用实践
11、结果证明,系统运行稳定,可靠性好,实现住宅恒压供液和节能环保的要求3。西安的李万军在基于S7-200的恒压供液控制系统中的应用介绍了一种采用S7-200 PLC作为控制核心的恒压供液控制系统的设计方案.该系统通过PT203B应变式压力传感变送器实时测定水流压力,经PID调节器调节后送入变频器进行变频调节,PLC根据变频器输出信号来控制恒压供液系统4。广西南宁水电局的研究人员简述农村集中供水工程中传统供水方式存在的问题及应用变频技术进行改造的必要性,并以两个实例说明变频恒压供水系统在供水工程中的应用效果 5。陕西科技大学的研究人员陈景文根据管网和水泵的运行特性曲线,阐明了供水系统的变频调速节能原
12、理,分析了变频恒压供液的原理及系统的组成结构.通过研究和比较,可采用变频器和PLC实现高层建筑的恒压供液.对系统的软硬件设计进行了详细介绍6。安徽的周力设计的变频恒压供液控制系统,应用了模糊控制技术,较好的克服了传统PID控制中稳定性差、参数调整困难的问题,并提供了一种用PLC实现模糊控制的新方法.该系统取代了高塔或水泵直接加压供水方式,提高了供水质量7。宁夏大学，为了提高大范围变负荷恒压供液系统的控制精度和可靠性，提出了采用多台水泵分级控制，轮流变频启动的控制策略，并结合大范围变负荷供水系统的特点对常规PID控制算法作了一些相应的改进；同时，分析了变频器的输出及切换问题，给出了具体的切换方法
13、和控制电路。该系统取代了高塔或水泵直接加压供水方式，提高了供水质量，节能效果明显8。 太原理工大学以特征线法为理论基础，采用电算法对禹门口长距离供水工程进行水锤防护计算，为该工程的优化设计及安全运行提供必要的技术支持9。此外，在供热管网水力平衡的研究方面成就也颇多。黑龙江省北安北能热力有限责任公司，、黑龙江省孙吴县建设局建筑设计室针对供热管网水力平衡失调问题进行详细的分析，进而提出实现供热管网水力平衡，解决失调问题的措施以减少因热网水利失调所造成的经济损失，对提高供热的效果、降低成本支出和提高供热质量都将会起到非常重要的作用10。黑龙江省林业设计研究院，析了我国目前供热管网水力平衡调节方法中存
14、在的一些优缺点，以计算机与单台流量计的计算及测量为手段，提出了一种从理论到实际可操作的室外管网的水力平衡综合调节方法。并编制了供热管网水力平衡调节的应用程序，使得供热管网的水力平衡调节实用、经济、快捷、方便11。江苏大学和镇江自来水公司，研究了恒压和变压两种供水方式的能耗.采用图示法对比了水泵全速、恒压和变压运行的能耗差别,分析了管网特性的静扬程随水泵工况变化的关系12。北京燕山石化采用二供水自动化控制系统，二供水车间做为燕化地区工业用水和生活用水的输配中心，需要及时了解和掌握工艺流程中各设备运行工况及各项工艺运行参数，除解决各工艺单元自身的优化问题外，还需解决各工艺单元之间的协调问题，以保证
15、出厂水质，节约人力、物力，降低成本。鉴于该工程的具体情况，本着“简捷、安全、实用、可靠”的原则，在处理厂内设立一套由PLC 和工业级计算机组成的具有开放性、实时多任务的自动化系统13。过程装备与控制工程四川省重点实验室在内冷却平面磨削系统中，供液系统在磨削加工中提供一定流量的洁净切削液，供液系统设计的关键在于系统流量的确定。通过对内冷却平面磨削过程中切削液喷射过程进行分析，为了简化计算，将径向流道内液体的流动看做定常流动，其流速为径向流道中点处的流速，利用牛顿定理可推导出液体在径向流道中点处的流速计算公式，从而得到供液系统流量。实践表明，按该文的方法计算出的供液系统流量是合理的，据此设计出的供液系统成本低、性能可靠，能够很好地满足内冷却平面磨削加工的需求14。江苏苏钢集团有限公司介绍苏钢集团坯线车间供水系统目前存在的问题,如轴承水管堵死、排污水达不到环保要求等等，以及改造后供水系统的工艺布置和改造效果15。在供水系统的材料选择上，外国研究人员进行了一些研究探索。由304不锈钢制成的供水管路的腐蚀可以见诸各种建筑物，在焊接区还常检测到泄漏，同时这些地方也是天然气的分销网络的交叉处。对于氦管316的不锈钢存在泄漏，需要或多或少每两年定期维修一次。
