樓宇自動(dòng)化恒壓供水控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、題目：樓宇自動(dòng)化恒壓供水控制系統(tǒng)一 、 設(shè)計(jì)（論文）的原始依據(jù)：1、根據(jù)本校自動(dòng)化教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的設(shè)計(jì)方案 2、根據(jù)教師提供的設(shè)計(jì)任務(wù)書 3、根據(jù)三菱fx0n操作手冊(cè)、三墾變頻器操作手冊(cè) 4、依據(jù)國(guó)家民用建筑電氣標(biāo)準(zhǔn)電氣安裝標(biāo)準(zhǔn) 5、依據(jù)變頻器技術(shù)、可編程序控制器原理及應(yīng)用 6、依據(jù)相關(guān)手冊(cè)樣本二 、 設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求：1、完成系統(tǒng)概述部分的編寫 2、繪制安裝布局圖、安裝布線圖、電氣控制原理圖 3、plc的編程與說(shuō)明 4、按期完成畢業(yè)論文的撰寫 5、充分準(zhǔn)備，順利完成畢業(yè)答辯目 錄摘要4一、恒壓供水系統(tǒng)概述51.1恒壓供水的控制目的51.2系統(tǒng)介紹6二、樓宇自動(dòng)化恒壓供水控制系統(tǒng)方案82.1恒壓供

2、水系統(tǒng)的基本構(gòu)成82.2控制分析112.3控制系統(tǒng)保證122.4系統(tǒng)功能132.5其他14三、變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)14四、設(shè)計(jì)實(shí)例184.1:控制對(duì)象:184.2:設(shè)備選用:184.3 控制原理:204.4、電氣元件表214.5:系統(tǒng)線路：224.6、變頻控制柜技術(shù)參數(shù)及性能特點(diǎn)：264.7 變頻器的主要調(diào)試參數(shù)：274.8優(yōu)勢(shì)和效益29五 結(jié)束語(yǔ)32六、畢業(yè)設(shè)計(jì)心得33參 考 文 獻(xiàn)34摘要隨著我國(guó)改革開(kāi)放的不斷深入,我國(guó)的經(jīng)濟(jì)、文化、教育等各方面都在日新月異地向前發(fā)展?？茖W(xué)技術(shù)更是突飛猛進(jìn)。在高壓供水技術(shù)上，從80年代以來(lái)，我國(guó)變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備開(kāi)發(fā)成功后，經(jīng)過(guò)多年的應(yīng)用，技術(shù)上

3、已經(jīng)成熟，目前在消防用水、生活用水、工業(yè)用水、園林景觀用水等，以及各行生產(chǎn)企業(yè)運(yùn)用相當(dāng)廣泛！70、80年代建設(shè)的水塔-水泵聯(lián)合供水或氣壓罐供水方式，在節(jié)能、環(huán)保和維護(hù)方面存在一些比較突出的問(wèn)題，尤其是生活用水二次污染的控制難度很大。進(jìn)入90年代電力電子器件向著大容量、高頻率、響應(yīng)快、低損耗的方向發(fā)展。作為應(yīng)用現(xiàn)代電力電子器件與微計(jì)算機(jī)技術(shù)有機(jī)結(jié)合的交流變頻調(diào)速裝置，隨著產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)創(chuàng)新和推廣應(yīng)用，使得交流異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速領(lǐng)域發(fā)生一場(chǎng)巨大的技術(shù)革命。目前自動(dòng)恒壓供水系統(tǒng)應(yīng)用的電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置均采用交流變頻技術(shù)，而系統(tǒng)的控制裝置采用plc控制器，因plc不僅可實(shí)現(xiàn)泵組、閥門的邏輯控制，并可完成系統(tǒng)的數(shù)字

4、pid調(diào)節(jié)功能，可對(duì)系統(tǒng)中的各種運(yùn)行參數(shù)、控制點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并完成系統(tǒng)運(yùn)行工況的crt畫面顯示、故障報(bào)警及打印報(bào)表等功能。自動(dòng)恒壓供水系統(tǒng)具有標(biāo)準(zhǔn)的通訊接口，可與城市供水系統(tǒng)的上位機(jī)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)城區(qū)供水系統(tǒng)的優(yōu)化控制，為城市供水系統(tǒng)提供了現(xiàn)代化的調(diào)度、管理、監(jiān)控及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的手段。改造原有供水設(shè)備，充分發(fā)揮其社會(huì)效益的同時(shí)，最大限度的提高供水設(shè)備的經(jīng)濟(jì)效益。不但管理單位或部門比較重視，作為現(xiàn)代化企業(yè)更應(yīng)該為此努力！關(guān)鍵字:樓宇自控系統(tǒng),生活給水, 樓宇自動(dòng)化, 恒壓供水, 可編程序控制器樓宇自動(dòng)化恒壓供水控制系統(tǒng)一、恒壓供水系統(tǒng)概述 變頻恒壓供水設(shè)備是一套智能調(diào)節(jié)水泵水流量的自動(dòng)給水系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)無(wú)

5、級(jí)調(diào)速，根據(jù)用水負(fù)荷的不同，來(lái)改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，能把設(shè)計(jì)上的富余和用量上的峰谷差異全部不剩的節(jié)約下來(lái)，可以取代閥門、擋板，不僅可以滿足生產(chǎn)過(guò)程的需要，改進(jìn)技術(shù)條件，改善技術(shù)性能，提高產(chǎn)品質(zhì)量和工作效率，減少或去掉機(jī)械變速裝置，明顯地節(jié)約能源，該系統(tǒng)能夠完全取代傳統(tǒng)的水塔、高位水箱，節(jié)省占地面積，節(jié)省原材料，減少系統(tǒng)投資；不僅降低了建筑成本，且消除了水質(zhì)的二次污染，便于實(shí)施技術(shù)改造和擴(kuò)建的一種提高供水品質(zhì)的理想產(chǎn)品。1.1恒壓供水的控制目的對(duì)供水系統(tǒng)的控制歸根結(jié)底是為了滿足用戶對(duì)流量的需求。所以，流量是供水系統(tǒng)的基本控制對(duì)象。而流量的大小又取決于揚(yáng)程，但揚(yáng)程難以進(jìn)行具體測(cè)量和控制?？紤]到在動(dòng)態(tài)情

6、況下管道中水壓的大?。ㄓ脡毫表示）與供水能力（用流量qg表示）和用水需求（用水量qu表示）之間的平衡有關(guān)。當(dāng)供水能力qg大于用水需求qu，則壓力上升（p）；當(dāng)供水能力qg小于用水需求qu，則壓力上升（p）；當(dāng)供水能力qg等于用水需求qu，則壓力不變?yōu)閜（p為常數(shù)）；可見(jiàn)供水能力與用水之間的矛盾具體反映在流體壓力的變化上。因此，壓力就成為流量大小的參變量。就是說(shuō)保持供水系統(tǒng)中某處壓力的恒定，也就保證了該處的供水能力和用水流量處于平衡，恰到好處的滿足了用戶所需要的用水流量，這就是恒壓供水所需要達(dá)到的目的。1.2系統(tǒng)介紹1.2.1恒壓供水控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)采用變頻器與可編程控制器(plc)構(gòu)成控制系統(tǒng)

7、，進(jìn)行優(yōu)化控制泵組的調(diào)速運(yùn)行，并自動(dòng)調(diào)整泵組的運(yùn)行臺(tái)數(shù)，完成供水壓力的閉環(huán)控制，在管網(wǎng)流量變化時(shí)達(dá)到穩(wěn)定供水壓力和節(jié)約電能的目的。系統(tǒng)的控制目標(biāo)是泵站總管的出水壓力，系統(tǒng)設(shè)定的給水壓力值與反饋的總管壓力實(shí)際值進(jìn)行比較，其差值輸入變頻器運(yùn)算處理后，發(fā)出控制指令，控制泵電動(dòng)機(jī)的投運(yùn)臺(tái)數(shù)和運(yùn)行變量泵電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到給水總管壓力穩(wěn)定在設(shè)定的壓力值上。恒壓供水就是利用變頻器的pid或pi功能實(shí)現(xiàn)的工業(yè)過(guò)程的閉環(huán)控制。即將壓力控制點(diǎn)測(cè)的壓力信號(hào)(420)直接輸入到變頻器中，由變頻器將其與用戶設(shè)定的壓力值進(jìn)行比較，并通過(guò)變頻器內(nèi)置pid運(yùn)算將結(jié)果轉(zhuǎn)換為頻率調(diào)節(jié)信號(hào)調(diào)整水泵電機(jī)的電源頻率，從而實(shí)現(xiàn)控制水

8、泵轉(zhuǎn)速。供水系統(tǒng)選用原則水泵揚(yáng)程應(yīng)大于實(shí)際供水高度，水泵流量總和應(yīng)大于實(shí)際最大供水量。1.2.2變頻節(jié)能理論交流電機(jī)變頻調(diào)速原理：交流電機(jī)轉(zhuǎn)速特性：n=60f(1-s)/p，其中n 為電機(jī)轉(zhuǎn)速，f為交流電頻率，s 為轉(zhuǎn)差率，p為極對(duì)數(shù)。電機(jī)選定之后s 、p則為定值，電機(jī)轉(zhuǎn)速n和交流電頻率f 成正比，使用變頻器來(lái)改變交流電頻率，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)變頻無(wú)級(jí)調(diào)速。在各類工業(yè)需要恒壓控制的用水，冷卻水循環(huán)，熱力網(wǎng)水循環(huán)，鍋爐補(bǔ)水等中。流量與轉(zhuǎn)速成正比：轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比：功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比：而且變頻調(diào)速自身的能量損耗極低，在各種轉(zhuǎn)速下變頻器輸入功率幾乎等于電機(jī)軸功率，由此可知在使用變頻調(diào)速技術(shù)供

9、水時(shí)，系統(tǒng)中流量變化與功率的關(guān)系： 變額額采用出口閥控制流量的方式，電機(jī)在工頻運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)中流量變化與功率的關(guān)系：閥（.+.）額 其中，為功率 為轉(zhuǎn)速為流量例如設(shè)定當(dāng)前流量為水泵額定流量的，則采用變頻調(diào)速時(shí) 變 額 . 額 ，而采用閥門控制時(shí) 閥 （.+.） 額 . 額 ，節(jié)電（ 閥 - 變 ） 閥 *.。流量%1009080706050節(jié)電率%022.541.861.571.682.1由此可見(jiàn)從理論計(jì)算結(jié)果可以看到節(jié)能效果非常顯著，而且在實(shí)際運(yùn)行中小區(qū)變頻恒壓供水技術(shù)比傳統(tǒng)的加壓供水系統(tǒng)還有自動(dòng)控制恒壓、無(wú)污染等明顯優(yōu)勢(shì)。而且新型的小區(qū)變頻恒壓供水系統(tǒng)能自動(dòng)地控制一至多臺(tái)主泵和一臺(tái)休眠泵的運(yùn)

10、行。在管網(wǎng)用水量減少到單臺(tái)主泵流量的約 1/6-1/8 時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)停止主泵，啟動(dòng)小功率的休眠泵工作，保證系統(tǒng)小流量供水，解決小流量甚至零流量供水時(shí)大量電能的浪費(fèi)問(wèn)題，從運(yùn)行控制上進(jìn)一步節(jié)能。二、樓宇自動(dòng)化恒壓供水控制系統(tǒng)方案2.1恒壓供水系統(tǒng)的基本構(gòu)成恒壓供水泵站一般需要設(shè)多臺(tái)水泵及電機(jī)，這比設(shè)單臺(tái)水泵電機(jī)節(jié)能而可靠。配單臺(tái)電機(jī)及水泵時(shí)，它們的功率必須足夠大，在用水量少時(shí)來(lái)開(kāi)一臺(tái)大電機(jī)肯定是浪費(fèi)的，電機(jī)選小了用水量大時(shí)供水量則相應(yīng)的會(huì)不足。而且水泵與電機(jī)維修的時(shí)候，備用泵是必要的。而恒壓供水的主要目標(biāo)是保持管網(wǎng)水壓的恒定，水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速要跟隨用水量的變化而變化的，那么這就是要用變頻器為水泵電

11、機(jī)供電。在此這里有兩種配置方案，一種是為每一臺(tái)水泵電機(jī)配一臺(tái)相應(yīng)的變頻器，從解決問(wèn)題方案這個(gè)比較簡(jiǎn)單和方便，電機(jī)與變頻器間不須切換，但是從經(jīng)費(fèi)的角度來(lái)看的話這樣比較昂貴。另一種方案則是數(shù)臺(tái)電機(jī)配一臺(tái)變頻器，變頻器與電機(jī)間可以切換的，供水運(yùn)行時(shí)，一臺(tái)水泵變頻運(yùn)行，其余的水泵工頻運(yùn)行，以滿足不同的水量需求。如圖1-1為恒壓供水泵的水的構(gòu)成。圖11 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1水源 2閥門 3水泵 4單向閥 5控制箱 6控制器（plc） 7變頻器 8壓力傳感器 9水位傳感器 9電磁流量計(jì) 11用戶其中，與虛線關(guān)聯(lián)的部分為變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，如圖2-2所示。圖中，水泵電機(jī)是輸出環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)速由變頻器控制，實(shí)

12、現(xiàn)變流量恒壓控制。壓力傳感器檢測(cè)管網(wǎng)出水壓力，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)樽冾l器可接受的模擬量信號(hào)。變頻器接受反饋信號(hào)后，根據(jù)給定信號(hào)和反饋信號(hào)的比值，進(jìn)行pid調(diào)節(jié)來(lái)控制自身的輸出頻率，從而對(duì)水泵進(jìn)行速度控制。控制系統(tǒng)的工作原理：變頻調(diào)速恒壓供水控制最終是通過(guò)調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)的，水泵是供水的執(zhí)行單元。通過(guò)調(diào)速能實(shí)現(xiàn)水壓恒定是由水泵特性決定的。壓力變送器圖中在管道中裝壓力傳感器用于檢測(cè)管網(wǎng)中的水壓，常裝設(shè)在泵站的出水口。當(dāng)用水量大時(shí)，水壓降低;用水量小時(shí)，水壓升高。水壓傳感器將水壓的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏骰螂妷旱淖兓徒o變頻器，壓力變送器輸出信號(hào)是隨著壓力而變的電壓或電流信號(hào)。當(dāng)距離較遠(yuǎn)時(shí)，應(yīng)取電流信號(hào)以消除因線路

13、壓降而引起的誤差。通常取420ma，以利于區(qū)別零信號(hào)（信號(hào)系統(tǒng)工作正常，信號(hào)值為零）和無(wú)信號(hào)（信號(hào)系統(tǒng)因斷路或未工作而沒(méi)有信號(hào)）。壓力變送器一般選取在離出水口較遠(yuǎn)的地方，否則容易引起系統(tǒng)振蕩。遠(yuǎn)傳壓力表遠(yuǎn)傳壓力表的基本結(jié)構(gòu)是在壓力表的指針軸上附加了一個(gè)能夠帶動(dòng)電位器滑動(dòng)觸點(diǎn)的裝置。因此，從電路器件的角度看，實(shí)際上是一個(gè)電阻值隨壓力而變的電位器。使用時(shí)可將遠(yuǎn)傳壓力表與變頻器直接連接。圖1中p為遠(yuǎn)傳壓力表。電機(jī)功率較大時(shí)，系統(tǒng)可為每臺(tái)電機(jī)配備電機(jī)保護(hù)器，在變頻器的控制下穩(wěn)定運(yùn)行；當(dāng)用水量大到變頻器全速運(yùn)行也不能保證管網(wǎng)的壓力穩(wěn)定時(shí)，控制器的壓力下限信號(hào)與變頻器的高速信號(hào)同時(shí)被 plc檢測(cè)到，變頻器

14、通過(guò)控制基板自動(dòng)將原工作在變頻狀態(tài)下泵投入到工頻運(yùn)行，以保持壓力的連續(xù)性，同時(shí)將一臺(tái)泵用變頻器起動(dòng)后投入運(yùn)行，以加大管網(wǎng)的供水量保證壓力穩(wěn)定。若兩臺(tái)泵運(yùn)轉(zhuǎn)仍不能滿足水壓要求，則依次將變頻工作狀態(tài)下的泵投入到工頻運(yùn)行，而將另一臺(tái)備用泵投入變頻運(yùn)行。 當(dāng)用水量減少時(shí)，首先表現(xiàn)為變頻器已工作在最低速信號(hào)有效，這時(shí)壓力上限信號(hào)如仍出現(xiàn)，plc首先將工頻運(yùn)行的泵停掉，以減少供水量。當(dāng)上述兩個(gè)信號(hào)仍存在時(shí)，plc再停掉一臺(tái)工頻運(yùn)行的電機(jī)，直到最后一臺(tái)泵用主頻器恒壓供水。2.2控制分析1）水泵出口壓力恒定控制，它適用于管網(wǎng)系統(tǒng)阻力損失占總揚(yáng)程比例較小的情況。2）管網(wǎng)末端壓力恒定控制，適用于小區(qū)管網(wǎng)線路長(zhǎng)，流

15、量變化產(chǎn)生的阻力損失占總揚(yáng)程比例較大時(shí)，以管網(wǎng)末端不利點(diǎn)，所需壓力進(jìn)行恒壓控制，達(dá)到最節(jié)能的要求。控制方式的選擇，要結(jié)合供水規(guī)模，供水對(duì)象，設(shè)備費(fèi)用，長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)及我國(guó)現(xiàn)有電器產(chǎn)品性能等進(jìn)行綜合考慮比較后確定。水泵出口恒壓控制，由于電控系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，便于查出故障和維護(hù)，故在我國(guó)建筑小區(qū)供水系統(tǒng)采用廣泛。 水泵轉(zhuǎn)速變化幅度一般調(diào)在（80%100%）n，n為水泵每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)，單位r/min，因?yàn)檫@個(gè)范圍內(nèi)機(jī)組和電控設(shè)備的總效率比較高。3）當(dāng)啟信號(hào)輸入時(shí)變頻器啟動(dòng)第一臺(tái)泵當(dāng)該泵達(dá)到最高頻率時(shí)，變頻器將該泵切換到工頻運(yùn)行，變頻器啟動(dòng)下一臺(tái)泵變頻運(yùn)行，相反當(dāng)泵停止條件成立時(shí)，先停止最先啟動(dòng)的泵。2.3控制系

16、統(tǒng)保證工頻/變頻控制方式的轉(zhuǎn)換操作為保證系統(tǒng)的可靠性，必須提供工頻/變頻兩種操作方式，以減少因變頻器故障或設(shè)備檢修維護(hù)等原因而造成無(wú)法供水的現(xiàn)象，要求控制系統(tǒng)必須設(shè)立手動(dòng)工頻操作方式，一般采用轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)或組合開(kāi)關(guān)作為選擇操作設(shè)備。自動(dòng)運(yùn)行即每一臺(tái)泵具有變頻自動(dòng)恒壓控制功能，當(dāng)用水量不夠時(shí)，可自動(dòng)投入另外一臺(tái)或幾臺(tái)工頻泵運(yùn)行。手動(dòng) 當(dāng)壓力傳感器故障或變頻器故障時(shí)，為確保用水，每臺(tái)泵可分別以手動(dòng)工頻方式運(yùn)行。將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)打到“工頻”檔位，操作人員可以根據(jù)需要自己決定起動(dòng)或停止任意一臺(tái)泵的運(yùn)行。由于在該操作方式下， pid、變頻器等均不參加控制，因此，從技術(shù)角度上來(lái)說(shuō)，該方式無(wú)法保障出水管網(wǎng)壓力值的恒定

17、，所以必須有人監(jiān)守。該方式主要供設(shè)備故障檢修時(shí)使用。2.4系統(tǒng)功能1） pid的調(diào)節(jié)功能由壓力傳感器反饋的水壓信號(hào)(4-20ma或-5v)直接送入變頻器，設(shè)定給定壓力值，pid參數(shù)值，并通過(guò)計(jì)算比較以切換泵的操作完成系統(tǒng)控制，系統(tǒng)參數(shù)在實(shí)際運(yùn)行中調(diào)整，使系統(tǒng)控制響應(yīng)趨于完整。2） “休眠”功能系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)經(jīng)常會(huì)遇到用戶用水量較小或不用水(如夜晚)情況，為了節(jié)能，該系統(tǒng)專用設(shè)置了可以使水泵暫停工作的“休眠”功能，當(dāng)變頻器頻率輸出低于其下限時(shí)，變頻器停止工作，2、3泵不工作，水泵停止(處于休眠狀態(tài))。當(dāng)水壓繼續(xù)升高時(shí)將停止1泵，當(dāng)水壓下降到一定值時(shí)將先啟動(dòng)變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)2泵或3泵，當(dāng)頻率到達(dá)一定值后將啟

18、動(dòng)1泵調(diào)節(jié)2或3泵的轉(zhuǎn)速。 “休眠值”變頻器輸出的下限頻率參數(shù)設(shè)置。 “休眠確認(rèn)時(shí)間”用參數(shù)設(shè)置，當(dāng)變頻器的輸出頻率低于休眠值的時(shí)間如小于休眠時(shí)間td時(shí)，即tdtn時(shí)變頻器繼續(xù)工作，當(dāng)tdtn時(shí)變頻器將進(jìn)入休眠狀態(tài)。 “喚醒值”由供水壓力下限啟動(dòng)，當(dāng)供水壓力低于下限值時(shí)由變頻器向plc發(fā)出喚醒指令。 經(jīng)測(cè)試“休眠值”為10hz。 “休眠確認(rèn)時(shí)間”td:20s “喚醒值”70%3） 通訊功能該系統(tǒng)具有計(jì)算機(jī)的通訊功能，plc變頻器均提供有rs232或485接口，plc可選用三菱的fx0n，計(jì)算機(jī)可以與一套或多套系統(tǒng)進(jìn)行通訊.利用計(jì)算機(jī)同時(shí)可以監(jiān)測(cè)：電流、電壓、頻率、轉(zhuǎn)速、壓力等也可以控制變頻器的

19、各類參數(shù)。2.5其他此外在抽水泵房設(shè)置連續(xù)液位顯示，并將信號(hào)傳與plc，防止泵缺水燒壞電機(jī)，設(shè)定的取水位置，確保水的質(zhì)量。過(guò)載、欠壓、過(guò)壓、過(guò)流、相序不平衡、缺相、電機(jī)空轉(zhuǎn)等情況下為確保電機(jī)的良好使用條件，達(dá)到延長(zhǎng)電機(jī)的使用壽命的目的。系統(tǒng)配備水位顯示儀表，可進(jìn)行高低位報(bào)警，同時(shí)通過(guò)plc可確保取水在合理水位的水質(zhì)監(jiān)控，同時(shí)也保護(hù)電機(jī)制正常運(yùn)轉(zhuǎn)工況。系統(tǒng)配備abb電磁流量計(jì)，既能顯示一段時(shí)間的累積流量，又能顯示瞬時(shí)流量，可進(jìn)行出水量的統(tǒng)計(jì)和每臺(tái)泵的出水流量監(jiān)控。2.6工作過(guò)程以三臺(tái)水泵的恒壓供水系統(tǒng)為例，系統(tǒng)在自動(dòng)運(yùn)行方式下，變頻器控制可編程控制器軟啟動(dòng)1#泵，此時(shí)1#泵進(jìn)入變頻運(yùn)行狀態(tài)，其轉(zhuǎn)

20、速逐漸升高，當(dāng)供水量q1/3qmax時(shí)（qmax為三臺(tái)水泵全部工頻運(yùn)行時(shí)的最大流量），可編程控制器cpu根據(jù)根據(jù)供水量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)1#泵的運(yùn)行轉(zhuǎn)速，以保證所需的供水壓力。當(dāng)用水量q在1/3qmaxqqqmax時(shí)，可編程控制器發(fā)出指令再將2#泵置于工頻運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)軟啟動(dòng)3#泵進(jìn)入變頻運(yùn)行工況，此時(shí)3#泵的運(yùn)行轉(zhuǎn)速由用戶的用水量確定，以保證供水系統(tǒng)最不利點(diǎn)的供水壓力恒定。三、變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備選擇原則在恒壓供水設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)先選擇水泵和電動(dòng)機(jī)，選擇的依據(jù)是供水規(guī)模（供水流量）。而供水規(guī)模和住宅類型以及用戶數(shù)有關(guān)。選擇依據(jù)原則使用表格示例如下：住宅類型給水衛(wèi)生器具用水標(biāo)準(zhǔn)/（m3/人日）

21、小時(shí)變化系數(shù)1僅有給水龍頭0.040.082.52.02有給水衛(wèi)生器具，但無(wú)淋浴設(shè)備0.0850.132.52.03有給水衛(wèi)生器具，并有淋浴設(shè)備0.130.192.51.84有給水衛(wèi)生器具，并有淋浴設(shè)備和集中熱水供應(yīng)0.170.252.01.6表1.不同住宅類型用水標(biāo)準(zhǔn)戶數(shù)用水標(biāo)準(zhǔn)/（m3/人日）0.100.150.200.25201.802.603.504.40302.603.905.306.60403.505.307.008.80554.807.209.6012.00756.609.8013.1016.401008.8013.1017.5021.9015013.1019.7026.3032

22、.8020017.6026.3035.0043.8025021.9032.8043.8054.7035026.3039.4052.5065.6040035.0052.5070.0087.5045039.4059.0078.7098.4050043.8065.6087.50109.4060052.5078.80105.00131.3070061.3091.90122.50153.1080070.00105.00140.00175.00100087.50131.30175.00218.80表2.供水規(guī)模換算表用水量/(m/h)揚(yáng)程/m水泵型號(hào)電動(dòng)機(jī)功率/kw配用變頻器/kw12 x n2450dl

23、12-12 x 233.73040dl12-12 x 22.22.23650dl12-12 x 2334540dl12-12 x 2336040dl12-12 x 24424 x n4050dl12-12 x 25.55.56050dl12-12 x 27.57.58050dl12-12 x 2111110050dl12-12 x 2111132 x n3065dl12-12 x 25.55.54565dl12-12 x 27.57.56065dl12-12 x 211117565dl12-12 x 215159065dl12-12 x 2151510565dl12-12 x 218.518.

24、536 x n4065dl12-12 x 27.57.56065dl12-12 x 211118065dl12-12 x 2151510065dl12-12 x 218.518.512065dl12-12 x 2222250 x n4080dl12-12 x 211116080dl12-12 x 215158080dl12-12 x 218.518.510080dl12-12 x 2222212080dl12-12 x 23030100 x n40100dl218.518.560100dl3303080100dl43737100100dl54545120100dl65555表三.水泵、電動(dòng)機(jī)和

25、變頻器選型表設(shè)定供水壓力經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：平房供水壓力p=0.12pa；樓房供水壓力p=（0.08+0.04x樓層數(shù)）mpa系統(tǒng)設(shè)計(jì)還應(yīng)遵循以下原則：1） 蓄水池容量應(yīng)大于每小時(shí)最大供水量2） 水泵揚(yáng)程應(yīng)大于供水高度3） 水泵流量總和應(yīng)大于實(shí)際最大供水量四、設(shè)計(jì)實(shí)例一居民小區(qū)4幢7層樓，居住224戶，住宅類型為3型，保證日夜供水。要求：系統(tǒng)采用變頻恒壓供水方案；變頻器及水泵選擇；控制電路設(shè)計(jì)；安裝調(diào)試說(shuō)明。三懇變頻器在一控三恒壓供水方式中的應(yīng)用摘要:使用三墾系列變頻器控制一臺(tái)變量泵兩臺(tái)工頻泵實(shí)現(xiàn)恒壓供水控制。兩臺(tái)工頻泵的運(yùn)行/停止由變頻器輸出端子實(shí)現(xiàn)控制。關(guān)鍵詞：變量泵 工頻泵 無(wú)擾動(dòng)切換 循環(huán)運(yùn)行。

26、4.1:控制對(duì)象: 三臺(tái)45kw清水泵電機(jī)。4.2:設(shè)備選用:1） 根據(jù)表1確定用水量標(biāo)準(zhǔn)為0.19m3/人日。2） 根據(jù)表2確定沒(méi)小時(shí)最大用水量為43.8m3/h。3） 根據(jù)7層樓高度可確定設(shè)置供水壓力值為0.36mpa。4） 根據(jù)表3確定水泵型號(hào)為50lg24-20x2共3臺(tái)，水泵自帶電動(dòng)機(jī)功率為5.5kw4.2.1plc的設(shè)計(jì)選用當(dāng)輸入信號(hào)電路采用繼電器等感性負(fù)載時(shí)，繼電器開(kāi)閉產(chǎn)生的浪涌電流帶來(lái)的噪音有可能引起變頻器的誤動(dòng)作，因此該系統(tǒng)采用的是三菱可編程序控制器fx0n系列，i/o點(diǎn)數(shù)為40點(diǎn)，fx0n系列plc是一種卡片大小的plc，適合在小型環(huán)境中進(jìn)行控制。它具有卓越的性能、串行通訊

27、功能以及緊湊的尺寸，這使得它們能用在以前常規(guī)plc無(wú)法安裝的地方。三菱plc編程采用fxgpwin軟件,提供三種編程語(yǔ)言，分別為梯形圖、指令表、sfc狀態(tài)流程圖，提供完整的編程環(huán)境，plc程序上載,可進(jìn)行離線編程和在線連接和調(diào)試，并能實(shí)現(xiàn)梯形圖與語(yǔ)句表的相互轉(zhuǎn)換。為了提高整個(gè)系統(tǒng)的性價(jià)比，系統(tǒng)采用開(kāi)關(guān)量的輸入/輸出來(lái)控制電機(jī)的啟停、軟起動(dòng)、循環(huán)變頻及故障的報(bào)警等，而電機(jī)轉(zhuǎn)速、水壓量等模擬量則由變頻器來(lái)控制。其硬件配置如下型號(hào)i/0點(diǎn)數(shù)基本指令執(zhí)行時(shí)間功能指令模擬模塊量通信fx0n241281.63.6s55有較強(qiáng)fx0n系列擴(kuò)展模塊型號(hào)總i/o數(shù)目輸入輸出數(shù)目電壓類型數(shù)目類型fx0n-40et

28、402424v直流漏型16繼電器4.2.2變頻器硬件設(shè)計(jì) 變頻器選用三墾 samco-vm05 系列變頻器。通過(guò)變頻器面板設(shè)定一個(gè)給定頻率作為壓力給定值（14端），壓力傳感器反饋來(lái)的壓力信號(hào)（420ma）接至變頻器端子的irf端，作為壓力反饋，變頻器根據(jù)壓力給定和實(shí)測(cè)壓力，調(diào)節(jié)輸出頻率，改變水泵轉(zhuǎn)速。sws控制基板，該信號(hào)進(jìn)plc，作為工頻切換的控制信息，由plc控制水泵的工頻或變頻運(yùn)行。變頻控制系統(tǒng)主回路如圖二所示。變頻器有2個(gè)作用，一是作為電機(jī)的軟起動(dòng)裝置，限制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流；二是改變異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)恒壓供水。4.3 控制原理:變頻器控制1#變量泵與管道壓力變送器構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)，

29、當(dāng)變頻器運(yùn)行到全速而反饋壓力仍達(dá)不到設(shè)定值時(shí)，變頻器首先降速到頻率設(shè)定值，同時(shí)內(nèi)部1#繼電器動(dòng)作觸發(fā)2#泵軟啟動(dòng)器開(kāi)始運(yùn)行工頻泵，投入2#工頻泵運(yùn)行。這時(shí)變頻提速，尋找恒壓點(diǎn)完成第一級(jí)無(wú)擾動(dòng)切換。又當(dāng)變頻器運(yùn)行到全速時(shí)反饋壓力仍達(dá)不到設(shè)定值時(shí)，先降速后內(nèi)部2#繼電器動(dòng)作觸發(fā)3#軟啟動(dòng)投入3#工頻泵。當(dāng)變頻器運(yùn)行到低速而監(jiān)測(cè)達(dá)到壓力設(shè)定時(shí)，在切除工頻泵之前，變頻首先提速后，再將先投入的工頻泵切除。工頻泵的投切分級(jí)循環(huán)方式可定義。1)、手動(dòng)工頻控制方式當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)打到手動(dòng)位置時(shí)，此時(shí)為工頻運(yùn)行，按下啟動(dòng)按鈕1sb（綠），接觸器km1閉合，水泵電機(jī)將工頻運(yùn)行，工頻運(yùn)行信號(hào)燈hl0將亮，按下停止按鈕4s

30、b（紅），水泵電機(jī)將停止運(yùn)行。該控制方式一般用于當(dāng)變頻器出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)使用。2)、自動(dòng)變頻控制方式當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)打到自動(dòng)位置時(shí)，此時(shí)將投入自動(dòng)變頻控制方式，變頻器根據(jù)遠(yuǎn)傳壓力表的反饋信號(hào)，自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出頻率，從而改變水泵的轉(zhuǎn)速，達(dá)到恒壓供水的目的，當(dāng)壓力增大時(shí)，將減小輸出頻率，使電機(jī)轉(zhuǎn)速降低，減小供水量，當(dāng)壓力減小時(shí)，將增大輸出頻率，使電機(jī)轉(zhuǎn)速增高，增大供水量。4.4、電氣元件表序號(hào)符號(hào)名稱單位數(shù)量技術(shù)參數(shù)1qf1、qf2空氣開(kāi)關(guān)個(gè)22rnb變頻器臺(tái)1三墾samco-vm053vf交流接觸器個(gè)64fr熱繼電器個(gè)35ka中間繼電器個(gè)26ta電流互感器個(gè)17pa電流表塊 18pv電壓表塊19plcplc臺(tái)1

31、fx0n-40er10sa轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)個(gè)111sb按鈕個(gè)8紅、綠各412hr、hw信號(hào)燈個(gè)3紅1，綠6白111電磁流量計(jì)個(gè)114fu熔斷器個(gè)115sp壓力變送器塊1表四電氣元件表4.5:系統(tǒng)線路：電控系統(tǒng)主電路圖二三臺(tái)電動(dòng)機(jī)分別為m1、m2、m3。接觸器km1、km3、km5分別控制m1、m2、m3的工頻運(yùn)行，接觸器km0、km2、km4分別控制m1、m2 、m3變頻運(yùn)行；fr1、fr2、fr3分別為三臺(tái)水泵電機(jī)工頻運(yùn)行過(guò)載保護(hù)用的熱繼電器； fu1為主電路的熔斷器，具有隔離、過(guò)電流及欠壓等保護(hù)功能，當(dāng)變頻器的輸入側(cè)發(fā)生短路或電源電壓過(guò)底等故障是，可迅速進(jìn)行保護(hù)；vvvf變頻器，ta為電流互感器，

32、tv為電壓表。注意事項(xiàng)：1） 變頻器的輸入端r、s、t和輸出端u、v、w是不允許接錯(cuò)的，否則將引起兩相見(jiàn)的短路而將逆變管迅速燒壞。2） 變頻器都有一個(gè)接地端子“e”，用戶應(yīng)將此端子與大地相接。當(dāng)變頻器和其他設(shè)備，或多臺(tái)變頻器一起接地，每臺(tái)設(shè)備都必須分別和地線相接，不允許將一臺(tái)設(shè)備的接地端和另一臺(tái)設(shè)備的接地端相接后再接地。3） 在進(jìn)行變頻器的控制端子接線時(shí)，務(wù)必與主動(dòng)力線分離，也不要配置在同一配線管內(nèi)，否則有可能產(chǎn)生誤動(dòng)作。4） 壓力設(shè)定信號(hào)線和來(lái)自壓力傳感器的反饋信號(hào)線必須采用屏蔽線，屏蔽線的屏蔽層與變頻器的控制端子acm連接：屏蔽線另一端的屏蔽層懸空。變頻器接線圖plc外圍接線圖plc梯形圖

33、4.6、變頻控制柜技術(shù)參數(shù)及性能特點(diǎn)：1）.主要技術(shù)參數(shù)： (1)主回路電源：三相五線制。380v+10%。 (2)控制回路電壓：220v2）.系統(tǒng)性能特點(diǎn)： (1)具備1#/2#/3#泵運(yùn)行方式選擇開(kāi)關(guān)：實(shí)現(xiàn)由變頻器聯(lián)動(dòng)控制，或單獨(dú)用手動(dòng)方式軟啟運(yùn)行。 (2)1#泵在變頻器控制下，進(jìn)行軟啟動(dòng)，當(dāng)供水壓力不足時(shí)增大轉(zhuǎn)速，達(dá)到工頻時(shí)切換2#變頻啟動(dòng)，當(dāng)供水壓力繼續(xù)不足達(dá)到工頻時(shí)切換3#變頻啟動(dòng)運(yùn)行于自動(dòng)恒壓供水方式下。三臺(tái)定量泵工作循環(huán)方式通過(guò)變頻器相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行定義。無(wú)擾動(dòng)切換方式使工頻泵投/切過(guò)程中對(duì)系統(tǒng)水壓沖擊最小。4.7 變頻器的主要調(diào)試參數(shù)：變頻器在投入運(yùn)行后的調(diào)試是保證系統(tǒng)達(dá)到最佳運(yùn)

34、行狀態(tài)的必要手段。變頻器根據(jù)負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的大小，在啟動(dòng)和停止電機(jī)時(shí)所需的時(shí)間不相同，設(shè)定時(shí)間過(guò)短會(huì)導(dǎo)致變頻器在加速時(shí)過(guò)電流、在減速時(shí)過(guò)電壓保護(hù)；設(shè)定時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致變頻器在調(diào)速運(yùn)行時(shí)使系統(tǒng)變得調(diào)節(jié)緩慢，反應(yīng)遲滯，應(yīng)變能力差，系統(tǒng)易處在短期不穩(wěn)定狀態(tài)中。為了變頻器不跳閘保護(hù)，現(xiàn)場(chǎng)使用當(dāng)中的許多變頻器加減速時(shí)間的設(shè)置過(guò)長(zhǎng)，它所帶來(lái)的問(wèn)題很容易被設(shè)備外表的正常而掩蓋，但是變頻器達(dá)不到最佳運(yùn)行狀態(tài)。所以現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)要根據(jù)所驅(qū)動(dòng)的負(fù)載性質(zhì)不同，測(cè)試出負(fù)載的允許最短加減速時(shí)間，進(jìn)行設(shè)定。對(duì)于水泵電機(jī)，加減速時(shí)間的選擇在 0.2-20 秒之間。序號(hào)功能代碼功能名稱設(shè)置值備注1071選擇電動(dòng)機(jī)控制模式3內(nèi)置pi

35、d調(diào)節(jié)2160選擇貢稅選購(gòu)件的模式11一控三3161-167使用電動(dòng)機(jī)的設(shè)定161=1，162=1，163=1根據(jù)系統(tǒng)所帶電動(dòng)機(jī)4001選擇運(yùn)轉(zhuǎn)指令2停電時(shí)自動(dòng)再啟動(dòng)5007上限頻率/hz506008下限頻率/hz207003u/f圖形2根據(jù)水泵設(shè)定8175壓力指令0.36根據(jù)實(shí)際需要9177模擬反饋增益壓力0.6遠(yuǎn)程壓力表量程值10178上限壓力/mpa0.38根據(jù)實(shí)際11179下限壓力/mpa0.34根據(jù)實(shí)際12002選擇1速頻率的設(shè)定方法1使指令與反饋不沖突13630輸入端子d11定義選擇1正轉(zhuǎn)指令“fr”14631輸入端子d12定義選擇5空轉(zhuǎn)指令“mbs”表五 頻器的主要調(diào)試參數(shù)使用說(shuō)

36、明：當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)打到手動(dòng)位置時(shí)候，按下sb1，sb2,sb3水泵開(kāi)始工頻運(yùn)行，按下sb4,sb5,sb6水泵停止運(yùn)行 當(dāng)開(kāi)關(guān)打到自動(dòng)運(yùn)行時(shí)候，自動(dòng)運(yùn)行hl6指示燈亮，按下啟動(dòng)按鈕sb7，一號(hào)水泵開(kāi)始變頻運(yùn)行，當(dāng)壓力升高時(shí)一號(hào)泵自動(dòng)切換到工頻，同時(shí)二號(hào)泵變頻啟動(dòng)開(kāi)始運(yùn)行，當(dāng)壓力繼續(xù)升高，二號(hào)泵改為工頻運(yùn)行，三號(hào)泵變頻啟動(dòng)。 hl0 hl2 hl4和hl1 hl3 hl5分別為三臺(tái)水泵工頻和變頻運(yùn)行的指示燈，當(dāng)水泵過(guò)載時(shí)，熱繼電器能保護(hù)電機(jī)不被燒壞，同時(shí)過(guò)載報(bào)警指示燈亮，水泵停止運(yùn)行，當(dāng)蓄水池的水位低時(shí)，浮子開(kāi)關(guān)sb9閉合，同時(shí)缺水信號(hào)指示燈hl7亮，sa3斷開(kāi)，水泵停止，當(dāng)水充滿時(shí)，系統(tǒng)復(fù)位。同時(shí)

37、電流互感器和電壓表能監(jiān)視出系統(tǒng)電流和電壓。同時(shí)為該系統(tǒng)配備了abb得電磁流量計(jì)，既能檢測(cè)出瞬時(shí)流量，又能檢測(cè)累計(jì)流量，該流量計(jì)還可以與上位機(jī)組態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程抄表。4.8優(yōu)勢(shì)和效益變頻調(diào)速水泵由水泵、壓力變送器、變頻器和控制器組成，水泵供水過(guò)程中，由于管網(wǎng)系統(tǒng)中的用水量變化，使得管網(wǎng)內(nèi)水壓發(fā)生相應(yīng)變化。壓力變速器把信號(hào)傳遞給控制器，控制器控制變頻器，使供電電源頻率發(fā)生變化，進(jìn)而水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，亦即水泵轉(zhuǎn)速變化，水泵轉(zhuǎn)速變化其軸功率以轉(zhuǎn)速比的三次方變化，明顯地節(jié)省了電能。水泵特性曲性愈陡，節(jié)能效果愈明顯。變量泵的功率n1、供水量q1與泵轉(zhuǎn)速n1三者的關(guān)系如下式：n1/qi=（n1/n）3q1/q

38、=n1/n式中q額定流量，q1q n額定流量q時(shí)的軸功率 n水泵的額定轉(zhuǎn)速因額定流量q=100%是，n=100%，n=100%，若n1=90%n時(shí) q1=90%q，n1=72.9%n，即可節(jié)電27.1% 若n1=80%n時(shí) q1=80%q，n1=51.2%n，即可節(jié)電48.8% 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)共3臺(tái)7.5kw的水泵電動(dòng)機(jī)，假設(shè)按每天運(yùn)行16h，其中4h為額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，其余12h為80%額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，一年365d節(jié)約電能為：w=7.5 x 12 x 1-（80/100）3x 365kwh=16031kwh若沒(méi)kwh電價(jià)為0.60元，一年可節(jié)約電費(fèi)為0.60 x 16031=9618.6元可見(jiàn)，對(duì)傳統(tǒng)供水系統(tǒng)進(jìn)行改造，按現(xiàn)在的市場(chǎng)價(jià)格，一年即可收回投資，運(yùn)行多年經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。 應(yīng)用范圍 居民區(qū)、住宅樓、村鎮(zhèn)的集中生活供水系統(tǒng)。 高層建筑、賓館、飯店等生活供水系統(tǒng)。 綜合市場(chǎng)、寫字