畢業(yè)設計（論文）PLC恒壓供水系統設計

1、西南石油學院電子與電氣系課程設計（論文） 西南石油學院學生畢業(yè)設計（論文）題目：變頻調速恒壓供水學生： 專業(yè)：電氣工程及自動化指導教師：輔導老師： 完成日期：2011-12-6 恒壓供水系統設計摘 要人口的日益增多以及人們生活水平的不斷提高，人們對供水的數量、質量、穩(wěn)定性也提出了更高的要求。我國中小城市水廠尤其是老水廠自動控制系統配置相對落后，機組的控制主要依賴值班人員的手工操作。控制過程繁瑣，而且手動控制無法對供水管網的壓力和水位變化及時做出恰當的反應。為了保證供水，機組通常處于超壓狀態(tài)運行，不但效率低、耗電量大，而且城市管網長期處于超壓運行狀態(tài)，老化也十分嚴重。所謂恒壓供水是指通過閉環(huán)控制

2、，使供水的壓力自動化保持恒定，用戶用水的多少是經常變動當的，應此供水不足或供水過剩的情況時有發(fā)生。而用水和供水之間的不平衡集中反映在供水壓力上，即用水多少則壓力低；用水少而供水多則壓力大。保持供水的壓力恒定可使供水和用水之間保持平衡，即用水多時供水也多，用水少時供水也少，從而提高供水質量。本文介紹了pid調節(jié)，供水壓力由變送器轉換成（420ma）的電流，反饋到plc中，在plc中的pid中將測定的壓力和給定的壓力相比較，并經比例（p）、積分（i）、微分（d）諸環(huán)節(jié)后得到頻率給定信號，控制變頻器的工作頻率，從而控制了水泵的轉速和供水量。關鍵詞：變頻器，恒壓供水，plc，pid,變送器目 錄第一章

3、 引言5第二章 恒壓供水系統32.1 恒壓供水必要性32.2恒壓供水系統32.3恒壓供水系統的工作原理32.3.1恒壓供水系統的構成32.3.2恒壓供水系統特點3第三章s7-300plc介紹43.1. pid控制原理33.2 pid控制器調節(jié)方法3第四章 恒壓供水元器件介紹44.1變頻器的介紹54.2 壓力傳感器的選用54.3水泵的介紹54.3.1水泵的調節(jié)方式54.32水泵的選定5六、8七、13八、致謝詞14九、參考文獻15一、引言本次課程設計的內容是雙泵控制的恒壓系統設計，供水系統是國民生產生活中不可缺少的重要一環(huán)。傳統供水方式占地面積大，水質易污染，基建投資多，而最主要的缺點是水壓不能保

4、持恒定，導致部分設備不能正常工作。變頻調速技術是一種新型成熟的交流電機無極調速技術，它以其獨特優(yōu)良的控制性能被廣泛應用于速度控制領域，特別是供水行業(yè)中。由于安全生產和供水質量的特殊需要，對恒壓供水壓力有著嚴格的要求，因而變頻調速技術得到了更加深入的應用。恒壓供水方式技術先進、水壓恒定、操作方便、運行可靠、節(jié)約電能、自動化程度高。 主要內容是綜合運用所學的學課程的知識，通過對plc、變頻器的來熟悉掌握，培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力，從而進一步鞏固，加深和開闊所學知識。同時通過設計計算，繪圖及運用技術標準，規(guī)范，設計手冊等有關資料，熟練掌握公式編輯器，autocad繪圖，mcgs編程，全面掌握恒壓

5、供水系統。通常在同一路供水系統中，設置多臺常用泵，供水量大時多臺泵全開，供水量小時開一臺或兩臺。在采用變頻調速進行恒壓供水時，就用兩種方式，其一是所有水泵配用一臺變頻器；其二是每臺水泵配用一臺變頻器。后種方法根據壓力反饋信號，通過pid運算自動調整變頻器輸出頻率，改變電動機轉速，最終達到管網恒壓的目的，就一個閉環(huán)回路，較簡單，但成本高。前種方法成本低，性能不比后種差，但控制程序較復雜，是未來的發(fā)展方向。第二章恒壓供系統2.1恒壓供水的必要性伴隨著社會的發(fā)展和進步，城市高層建筑的供水問題日益突出。一方面要求提高供水的質量，不要因為壓力的波動而造成供水障礙；另一方面要求保證供水的可靠性和安全性，在

6、發(fā)生火災時能夠可靠供水。針對這兩方面的要求，新的供水方式應運而生，這就是plc控制的恒壓無塔供水系統。恒壓供水保證了供水的質量，以plc為主機的控制系統豐富了系統的控制功能，同時又提高了系統的可靠性。我國長期以來在市政供水、高層建筑供水、工業(yè)生產循環(huán)供水等方面技術一直比較落后，工業(yè)自動化程度低。主要表現在用水高峰期，水的供給量常常低于需求量，出現水壓降低供不應求的現象；而在用水低峰期，水的供給量常常高于需求量，出現水壓升高供過于求的情況，此時會造成能量的浪費，同時還有可能造成水管爆裂和用水設備的損壞。傳統調節(jié)供水壓力的方式，多采用頻繁啟停電機的控制和水塔二次供水調節(jié)的方式，前者產生大量能耗的，

7、而且對電網中其他負荷造成影響，設備不斷啟停會影響設備壽命；后者則需要大量的占地與投資。且由于是二次供水，不能保證供水質的安全與可靠性。而變頻調速式的運行十分穩(wěn)定可靠，沒有頻繁的啟動現象，啟動方式為軟啟動，設備運行十分平穩(wěn)，避免了電氣、機械沖擊，也沒有水塔供水所帶來的二次污染的危險。由此可見，變頻調速恒壓供水系統具有供水安全、節(jié)約能源、節(jié)省鋼材、節(jié)省占地、節(jié)省投資、調節(jié)能力大、運行穩(wěn)定可靠的優(yōu)勢，具有廣闊的應用前景和明顯的經濟效益與社會。2.2變頻恒壓供水系統采用電動機調速裝置與可編程控制器（plc）構成控制系統，進行優(yōu)化控制泵組的調速運行，并自動調整泵組的運行臺數，完成供水壓力的閉環(huán)控制，在管

8、網流量變化時達到穩(wěn)定供水壓力和節(jié)約電能的目的。系統的控制目標是泵站總管的出水壓力，系統設定的給水壓力值與反饋的總管壓力實際值進行比較，其差值輸入cpu運算處理后，發(fā)出控制指令，控制泵電動機的投運臺數和運行變量泵電動機的轉速，從而達到給水總管壓力穩(wěn)定在設定的壓力值上。恒壓供水就是利用變頻器的pid或pi功能實現的工業(yè)過程的閉環(huán)控制。即將壓力控制點測的壓力信號直接輸入到變頻器中，由變頻器將其與用戶設定的壓力值進行比較，并通過變頻器內置pid運算將結果轉換為頻率調節(jié)信號調整水泵電機的電源頻率，從而實現控制水泵轉速。供水系統選用原則水泵揚程應大于實際供水高度。水泵流量總和應大于實際最大供水量。恒壓供水

9、泵站一般需要設多臺水泵及電機，這比設單臺水泵電機節(jié)能而可靠。配單臺電機及水泵時，它們的功率必須足夠大，在用水量較少時運行一臺較大電機肯定是浪費的，電機選小了用水量大時供水量則相應的會不足。而且水泵與電機維修的時候，備用泵是必要的。而恒壓供水的主要目標是保持管網水壓的恒定，水泵電機的轉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機供電。在此這里有兩種配置方案，一種是為每一臺水泵電機配一臺相應的變頻器，從解決問題方案這個比較簡單和方便，電機與變頻器間不須切換，但是從經費的角度來看的話這樣比較昂貴。另一種方案則是數臺電機配一臺變頻器，變頻器與電機間可以切換的，供水運行時，一臺水泵變頻運

10、行，其余的水泵工頻運行，以滿足不同的水量需求。 如圖2-1為恒壓供水泵的水的構成。示psmcafurmmmmmp+壓力傳感器調節(jié)器變頻器水箱水泵用戶開關 圖2-1恒壓供水泵的構成圖中壓力傳感器用于檢測管網中的水壓，常裝設在泵站的出水口。當用水量大時，水壓降低；用水量小時，水壓升高。水壓傳感器將水壓的變化轉變?yōu)殡娏骰螂妷旱淖兓徒o調節(jié)器。 調節(jié)器是一種電子裝置，它具有設定水管水壓的給定值、接受傳感器送來得管網水壓的實測值、根據給定值與實測值的綜合依一定的調節(jié)規(guī)律發(fā)出的系統調接信號等功能。調節(jié)器的輸出信號一般是模擬信號，420ma變化的電流信號或010v間變化的電壓信號。信號的量值與前邊的提到的差

11、值成正比例，用于驅動執(zhí)行器設備工作。在變頻器恒壓供水系統中，執(zhí)行設備就是變頻器， 調節(jié)器是一種電子裝置，它具有設定水管水壓的給定值、接受傳感器送來得管網水壓的實測值、根據給定值與實測值的綜合依一定的調節(jié)規(guī)律發(fā)出的系統調接信號等功能。調節(jié)器的輸出信號一般是模擬信號，420ma變化的電流信號或010v間變化的電壓信號。信號的量值與前邊的提到的差值成正比例，用于驅動執(zhí)行器設備工作。在變頻器恒壓供水系統中，執(zhí)行設備就是變頻器。 用plc代替調節(jié)器，其控制性能和精度大大提高了，因此，plc作為恒壓供水系統的主要控制器，其主要任務就是代替調節(jié)器實現水壓給定值與反饋值的綜合與調節(jié)工作，實現數字pid調節(jié)；它

12、還控制水泵的運行與切換，在多泵組恒壓供水泵站中，為了使設備均勻的磨損，水泵及電機是輪換的工作。如規(guī)定和變頻器相連接的泵為主泵（主泵也是輪流擔任的），主泵在運行時達到的最高頻率時，須增加一臺工頻水泵投入運行。plc則是泵組管理的執(zhí)行設備。plc同時還是變頻器的驅動控制。恒壓供水泵站中變頻器常常采用模擬量控制方式，這需采用plc的模擬量控制模塊，該模塊的模擬量輸入端子接受到傳感器送來的模擬信號，輸出端送出經給定值與反饋值比較并經pid處理后得出的模擬量信號，并依此信號的變化改變變頻器的輸出頻率。另外，泵站的其他控制邏輯也由plc承擔，如：手動、自動操作轉換，泵站的工作狀態(tài)指示，泵站的工作異常的報警

13、，系統的自檢等等。2.3恒壓供水工作原理 本文介紹的的供水系統可適用于，生活用水、工業(yè)用水等多種場合的供水。以一臺水泵和一臺穩(wěn)壓泵泵組成的供水仿真系統，變頻調速恒壓供水系統由執(zhí)行機構、信號檢測、plc控制系統、變頻器、人機界面、上位連接以及報警裝置等部分組成。其工作工程；plc首先直接由變頻器啟動第一臺水泵；同時由遠程壓力表檢測出出水口管路水壓，將模擬量送到plc控制器，與給定水壓值（設定上下限）比較厚，控制變頻器輸出頻率，調節(jié)水泵的轉速。當變頻器頻率到達最大或最小時，由plc控制加泵或減泵實現恒壓供水，這樣就構成了以設定壓力位基準的壓力閉環(huán)系統。如圖2.3所示 圖2-2恒壓供水系統恒壓供水的

14、原理對供水系統進行的控制，實際上是為了滿足用戶對水的流量需求，讓用戶得到穩(wěn)定的水量。因此，流量就成了供水系統的基本控制對象。在不同時間(如白天和晚上)、不同季節(jié)(如冬天和夏天)，用水流量的變化是很大的，這就造成供水不足或者供水過剩的情況時有發(fā)，七。一般情況下，管道中水壓的大小與用水需求之問的平衡情況有關：如供水能力用水需求，則壓力上升。如供水能力用水需求，則壓力下降。如供水能力=用水需求，則壓力不變。由此可見，要保持某處供水系統的壓力恒定，實際上是保證該處的供水和用水處于平衡狀態(tài)，這就是恒壓供水所要達到的目的。變頻器與plc的恒壓供水系統的結構原理圖如圖2.3所示，該系統主要由plc，變頻器，

15、壓力傳感器，電氣控制系統和水泵電機等組成。圖2-3其工作原理是：通過安裝在出水管網上的壓力傳感器，把出水口壓力信號變成420ma的電流信號送至變頻器，再通過變頻器的a/d轉換模塊將模擬量變成數字量，同時變頻器的a/d轉換模塊也將壓力設定值轉換成數字量，兩個數據同時經過pid控制模塊進行比較，pid根據變頻器的參數設置進行數據處理，并將數據處理的結果以運行頻率的形式進行輸出控制，這樣運行頻率的變化就可以改變水泵電機的轉速，進而可調節(jié)供水量。根據用水量的不同，變頻水泵的工作頻和率轉速也不同，在變頻器設置中設定一個上限頻率和下限頻率檢測，當用水量大則供水壓力低于設定值時，變頻器頻率上升到上限頻率，此

16、時變頻器輸出一個開關信號給plc；當用水量處于低峰時，供水壓力升高，變頻器輸出頻率降低到下限頻率時，變頻器輸出一個開關信號給plc，這兩個信號不會同時產生，但任何一個信號反饋到plc都會影響plc的輸出，以實現切換交流接觸器組，以此協調投入工作的水泵電機臺數，并完成電機的啟停和、變頻與工頻切換。通過調整投入工作的電機的臺數和控制電機組中一臺電機的變頻轉速，使系統管網的工作壓力始終穩(wěn)定，進而達到恒壓供水的目的。二、電氣控制系統恒壓供水電氣控制系統主電路如圖2.4所示，由圖可知，該系統的一臺電動機分別是m1接觸器km1分別控制1臺電機的變頻運行， km2分別控制m1、工頻運行。圖2-4該系統有手動

17、和自動運行的兩種方式，手動、自動的工作方式通過一轉換開關來選擇。手動時，可根據需要分別用相應的按鈕啟、該方式主要供設備調試、自動有故障和檢修時使用；自動運行時，按下啟動按鈕，1#泵變頻啟動，泵的轉速隨變頻器輸出頻率的上升而逐漸升高，如變頻器的頻率達到50hz而此時水壓還未達到設定值，變頻器檢測到上限頻率并輸出一個開關信號給plc，延時一段時間后，1泵迅速切換至工頻運行。2.3.1恒壓供水系統組成學校變頻恒壓供水系統通常是由s7-300變頻器、儲水罐、離心泵（主泵+休眠泵）、壓力傳感器、plc、變頻器（主泵+休眠泵）、管網組成。工作流程是利用設置在管網上的壓力傳感器將管網系統內因用水量的變化引起

18、的水壓變化，及時將信號（4-20ma或0-10v）反饋pid調節(jié)器，pid調節(jié)器對比設定控制壓力進行運算后給出相應的變頻指令，改變水泵的運行或轉速，使得管網的水壓與控制壓力一致。在選擇變頻恒壓供水系統的參數時應注意以下幾點（1）、合理選取壓力控制參數，實現系統低能耗恒壓供水。這個目的的實現關鍵就在于壓力控制參數的選取，通常管網壓力控制點的選擇有兩個：一個就是管網最不利點壓力恒壓控制，另一個就是泵出口壓力恒壓控制。選擇管網最不利點的最小水頭為壓力控制參數，形成閉環(huán)壓力自控系統，使得水泵的轉速與pid調節(jié)器設定壓力相匹配，可以達到最大節(jié)能效果，而且實現了恒壓供水的目的。（2）、變頻器在投入運行后的

19、調試是保證系統達到最佳運行狀態(tài)的必要手段。變頻器根據負載的轉動慣量的大小，在啟動和停止電機時所需的時間不相同，設定時間過短會導致變頻器在加速時過電流、在減速時過電壓保護；設定時間過長會導致變頻器在調速運行時使系統變得調節(jié)緩慢，反應遲滯，應變能力差，系統易處在短期不穩(wěn)定狀態(tài)中。為了不使變頻器誤跳閘保護，現場使用當中的許多變頻器加減速時間的設置過長，它所帶來的問題很容易被設備的外表的正常而掩蓋，但是變頻器達不到最佳運行狀態(tài)。所以現場使用時要根據所驅動的負載性質不同，測試出負載的允許最短加減速時間，進行設定。對于水泵電機，加減速時間的選擇在0.2-20秒之間。變頻調速恒壓供水設備以其節(jié)能、安全、高品

20、質的供水質量等優(yōu)點，使我國供水行業(yè)的技術裝備水平從90年代初開始經歷了一次飛躍。恒壓供水調速系統實現水泵電機無級調速，依據用水量的變化自動調節(jié)系統的運行參數，在用水量的變化自動調節(jié)系統的運行參數，在用水。量發(fā)生變化時保持水壓恒定，以滿足用水要求，是當今最先進、合理的節(jié)能型供水系統。232 恒壓供水系統的特點1，滯后性供水系統的控制對象是用戶管網的水壓，它同其他一些變量(如：溫度、流量、濃度等)一樣，是一個過程控制量，對控制作用的響應具有滯后性。2、非線性用戶管網中因為有管阻、水錘等因素的影響，同時又由于水泵的一些固有特性，使水泵轉速的變化與管網壓力的變化不成正比，因此變頻調速恒壓供水系統是一個

21、非線性系統。3、多變性恒壓供水系統要面向各種各樣的供水系統，而不同系統的管網結構和揚程等方面存在著較大的差異，因此其控制對象的模型一定要具有多變性。4、時變性在調速恒壓供水系統中，由于有水泵的時時控制，其運行狀念影響供水系統的模型參數，使其發(fā)生不確定性變化，因此可以認為，變頻調速恒壓供水系統的控制對象是時變的。5、容錯性當出現意外的情況(如突然斷電、水泵、變頻器、軟啟動器故障等)時，系統能根據不同的工況自動進行投切，保證管網內壓力恒定。在故障發(fā)生時，執(zhí)行專門的故障程序，保證在緊急情況下的仍能進行供水。6、節(jié)能性系統用變頻器進行調速，用調：節(jié)泵和固定泵的組合進行恒壓供水，節(jié)能效果顯著，對每臺水泵

22、進行軟啟動，啟動電流可從0增大到電機額定電流，減少了啟動電流對電網的沖擊的同時，減少了啟動慣性對設備的大慣量的轉速沖擊，延長了設備的使用壽命。312供水系統的主要參數：a流量(q)：單位時間內流過管路內某一截面的水量b揚程(h)：單位質量的水被水泵上揚時所達到的能量。揚程主要包括3個部分：提升上揚水位所需能量、克服水在管網中的流動阻力所需能量、使水流動具有一定的流速所需的能量，由于后面兩個參數較小且不變，所以，常用水位的變化量來代表量程。c管阻(r)：表示管路系統(包括水管、各種閥門和連接裝置)對水流產生阻力的物理量，管阻特性反映了水泵的能量用來克服泵系統的水位及壓力差、液體在管道中的流動阻力

23、的變化規(guī)律。根據管網特性，描述供水系統的基本特征如下圖2.32所示：圖中兩條曲線均是在閥門開度不變的前提下描繪的揚程特性曲線與管道的特性曲線。從圖中可以看出； 流量q越大，揚程h越小。在閥門開度和水泵轉速都不變的情況下，流量大小主要取決于用戶的用水情況，因此，揚程特性所反映的事揚程h與用水流量qu之間的關系。而管阻特性是以水泵轉速不變的前提，表明開在某一度下，揚程h與流量q之間的關系。由圖可知，在同一閥門開度下，揚程h越大流量q也越大。由于閥門開度的改變，實際上是改變了在某一揚程下，供水系統向用戶的供水能力。因此，管阻特性所反映的是揚程與供水流量qg之間的關系。揚程特性曲線和管阻特性曲線的交點

24、，稱之為供水系統的工作點，如圖23.2中a點。在這一點，用戶的用水流量qu和供水系統的供水流量qg處于平衡狀態(tài)，供水統既滿足了揚程特性，也符合了管阻特性，系統穩(wěn)定運行。調速后水泵的流量、揚程與軸功率隨著變化。轉速增高，流量、揚程與軸功率隨之不同程度的提高；轉速降低，流量、揚程與軸功率都隨之不同程度的降低。第三章plc介紹本系統采用西門子用s7-300313c-2dp plc作為控制器，它自帶16 路開關量輸入，16路開關量輸出；遠程采集模塊配sm331，8路12位模擬量輸入模塊，sm332；4路13位模擬量輸出模塊，plc電源采用ps307，2a電源供電。plc硬件布局如下：3.1 pid控制

25、原理工業(yè)生產過程中，對于生產裝置的溫度、壓力、流量、液位等工藝變量常常要求維持在一定的數值上，或按一定的規(guī)律變化，以滿足生產工藝的要求。pid控制器是根據pid控制原理對整個控制系統進行偏差調節(jié)，從而使被控變量的實際值與工藝要求的預定值一致。不同的控制規(guī)律適用于不同的生產過程，必須合理選擇相應的控制規(guī)律，否則pid控制器將達不到預期的控制效果。系統的傳感器得到的測量結果 控制器作出決定 通過一個輸出設備來作出反應 控制器從傳感器得到測量結果，然后用需求結果減去測量結果來得到誤差。然后用誤差來計算出一個對系統的糾正值來作為輸入結果，這樣系統就可以從它的輸出結果中消除誤差。 在一個pid回路中，這

26、個糾正值有三種算法，消除目前的誤差，平均過去的誤差，和透過誤差的改變來預測將來的誤差。 比如說，假如一個水箱在為一個植物提供水，這個水箱的水需要保持在一定的高度。一個傳感器就會用來檢查水箱里水的高度，這樣就得到了測量結果。控制器會有一個固定的用戶輸入值來表示水箱需要的水面高度，假設這個值是保持65的水量?？刂破鞯妮敵鲈O備會連在一個馬達控制的水閥門上。打開閥門就會給水箱注水，關上閥門就會讓水箱里的水量下降。這個閥門的控制信號就是我們控制的變量，它也是這個系統的輸入來保持這個水箱水量的固定。 pid控制器可以用來控制任何可以被測量的并且可以被控制變量。比如，它可以用來控制溫度，壓強，流量，化學成分

27、，速度等等。汽車上的巡航定速功能就是一個例子。 一些控制系統把數個pid控制器串聯起來，或是鏈成網絡。這樣的話，一個主控制器可能會為其他控制輸出結果。一個常見的例子是馬達的控制。我們會常常需要馬達有一個控制的速度并且停在一個確定的位置。這樣呢，一個子控制器來管理速度，但是這個子控制器的速度是由控制馬達位置的主控制器來管理的。 連合和串聯控制在化學過程控制系統中是很常見的。3.2 pid控制器調試方法1.比例系數的調節(jié)比例系數p的調節(jié)范圍一般是：0.1-100. 如果增益值取 0.1，pid 調節(jié)器輸出變化為十分之一的偏差值。如果增益值取 100， pid 調節(jié)器輸出變化為一百倍的偏差值。 可見

28、該值越大，比例產生的增益作用越大。初調時，選小一些，然后慢慢調大，直到系統波動足夠小時，再該調節(jié)積分或微分系數。過大的p值會導致系統不穩(wěn)定，持續(xù)振蕩；過小的p值又會使系統反應遲鈍。合適的值應該使系統由足夠的靈敏度但又不會反應過于靈敏，一定時間的遲緩要靠積分時間來調節(jié)。 2.積分系數的調節(jié)積分時間常數的定義是，偏差引起輸出增長的時間。積分時間設為 1秒，則輸出變化 100%所需時間為 1 秒。初調時要把積分時間設置長些，然后慢慢調小直到系統穩(wěn)定為止。 3.微分系數的調節(jié)微分值是偏差值的變化率。例如，如果輸入偏差值線性變化，則在調節(jié)器輸出側疊加一個恒定的調節(jié)量。大部分控制系統不需要調節(jié)微分時間。因

29、為只有時間滯后的系統才需要附加這個參數。如果畫蛇添足加上這個參數反而會使系統的控制受到影響。如果通過比例、積分參數的調節(jié)還是收不到理想的控制要求，就可以調節(jié)微分時間。初調時把這個系數設小，然后慢慢調大，直到系統穩(wěn)定。第四章 恒壓供水元器件介紹4.1變頻器選型及介紹變頻器選型時要確定以下幾點：1、采用變頻的目的；恒壓控制或恒流控制等。 2、變頻器的負載類型；如葉片泵或容積泵等，特別注意負載的性能曲線，性能曲線決定了應用時的方式方法。 3、 變頻器與負載的匹配問題； 1）電壓匹配；變頻器的額定電壓與負載的額定電壓相符。 2）電流匹配；普通的離心泵，變頻器的額定電流與電機的額定電流相符。對于特殊的負

30、載如深水泵等則需要參考電機性能參數，以最大電流確定變頻器電流和過載能力。 3）轉矩匹配；這種情況在恒轉矩負載或有減速裝置時有可能發(fā)生。 4、在使用變頻器驅動高速電機時，由于高速電機的電抗小，高次諧波增加導致輸出電流值增大。因此用于高速電機的變頻器的選型，其容量要稍大于普通電機的選型。 5、變頻器如果要長電纜運行時，此時要采取措施抑制長電纜對地耦合電容的影響，避免變頻器出力不足，所以在這樣情況下，變頻器容量要放大一檔或者在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。 6、對于一些特殊的應用場合，如高溫，高海拔，此時會引起變頻器的降容，變頻器容量要放大一擋。變頻調速的原理我們知道，交流電動機的同步轉速表達式為：

31、 n 60 f(1 s)/p （1）式中 n 異步電動機的轉速； f 異步電動機的頻率； s 電動機轉差率； p 電動機極對數。 由式 (1) 可知，轉速 n 與頻率 f 成正比，只要改變頻率 f 即可改變電動機的轉速，當頻率 f 在 0 50hz 的范圍內變化時，電動機轉速調節(jié)范圍非常寬。變頻器就是通過改變電動機電源頻率實現速度調節(jié)的，是一種理想的高效率、高性能的調速手段。 變頻器采用恒壓供水系統使用最多的三肯變頻器，型號samco-vm05-2.2k,模擬量輸入端子，需要dc1與d11短接需設置叁數如下：序號參數參數名稱參數值參數說明1cd001運轉指令選擇2外部端子信號輸入2cd002速

32、頻設定方法選擇6外部端子420ma模擬量信號輸入3cd007上限頻率504cd008下限頻率05cd062偏執(zhí)頻率（irf/vrf2）p0420ma對應量程下限6cd063增益頻率（irf/vrf2）p50420ma對應量程上限7cd630輸入端子di1定義1正轉控制原理圖設計 變頻器控制原理圖設計步驟如下： 1、首先確認變頻器的安裝環(huán)境 1）工作溫度。變頻器內部是大功率的電子元件，極易受到工作溫度的影響，產品一般要求為055，但為了保證工作安全、可靠，使用時應考慮留有余地，最好控制在40以下。在控制箱中，變頻器一般應安裝在箱體上部，并嚴格遵守產品說明書中的安裝要求，絕對不允許把發(fā)熱元件或易發(fā)

33、熱的元件緊靠變頻器的底部安裝。 2）環(huán)境溫度。溫度太高且溫度變化較大時，變頻器內部易出現結露現象，其絕緣性能就會大大降低，甚至可能引發(fā)短路事故。必要時，必須在箱中增加干燥劑和加熱器。在水處理間，一般水汽都比較重，如果溫度變化大的話，這個問題會比較突出。 3）腐蝕性氣體。使用環(huán)境如果腐蝕性氣體濃度大，不僅會腐蝕元器件的引線、印刷電路板等，而且還會加速塑料器件的老化，降低絕緣性能。 4）振動和沖擊。裝有變頻器的控制柜受到機械振動和沖擊時，會引起電氣接觸不良。淮安熱電就出現這樣的問題。這時除了提高控制柜的機械強度、遠離振動源和沖擊源外，還應使用抗震橡皮墊固定控制柜外和內電磁開關之類產生振動的元器件。

34、設備運行一段時間后，應對其進行檢查和維護。 5）電磁波干擾。變頻器在工作中由于整流和變頻，周圍產生了很多的干擾電磁波，這些高頻電磁波對附近的儀表、儀器有一定的干擾。因此，柜內儀表和電子系統，應該選用金屬外殼，屏蔽變頻器對儀表的干擾。所有的元器件均應可靠接地，除此之外，各電氣元件、儀器及儀表之間的連線應選用屏蔽控制電纜，且屏蔽層應接地。如果處理不好電磁干擾，往往會使整個系統無法工作，導致控制單元失靈或損壞。 2、變頻器和電機的距離確定電纜和布線方法 1）變頻器和電機的距離應該盡量的短。這樣減小了電纜的對地電容，減少干擾的發(fā)射源。 2）控制電纜選用屏蔽電纜，動力電纜選用屏蔽電纜或者從變頻器到電機全

35、部用穿線管屏蔽。 3）電機電纜應獨立于其它電纜走線，其最小距離為500mm。同時應避免電機電纜與其它電纜長距離平行走線，這樣才能減少變頻器輸出電壓快速變化而產生的電磁干擾。如果控制電纜和電源電纜交叉，應盡可能使它們按90度角交叉。與變頻器有關的模擬量信號線與主回路線分開走線，即使在控制柜中也要如此。 4）與變頻器有關的模擬信號線最好選用屏蔽雙絞線，動力電纜選用屏蔽的三芯電纜（其規(guī)格要比普通電機的電纜大檔）或遵從變頻器的用戶手冊。 3、變頻器控制原理圖 1）主回路：電抗器的作用是防止變頻器產生的高次諧波通過電源的輸入回路返回到電網從而影響其他的受電設備，需要根據變頻器的容量大小來決定是否需要加電

36、抗器；濾波器是安裝在變頻器的輸出端，減少變頻器輸出的高次諧波，當變頻器到電機的距離較遠時，應該安裝濾波器。雖然變頻器本身有各種保護功能，但缺相保護卻并不完美，斷路器在主回路中起到過載，缺相等保護，選型時可按照變頻器的容量進行選擇?？梢杂米冾l器本身的過載保護代替熱繼電器。 2）控制回路：具有工頻變頻的手動切換，以便在變頻出現故障時可以手動切工頻運行，因輸出端不能加電壓，固工頻和變頻要有互鎖。 4、變頻器的接地 變頻器正確接地是提高系統穩(wěn)定性，抑制噪聲能力的重要手段。變頻器的接地端子的接地電阻越小越好，接地導線的截面不小于4mm，長度不超過5m。變頻器的接地應和動力設備的接地點分開，不能共地。信號

37、線的屏蔽層一端接到變頻器的接地端，另一端浮空。變頻器與控制柜之間電氣相通。 4.2壓力傳感器的選用根據我們的需要，考慮的小區(qū)的供水的可靠及穩(wěn)定性并結合它所具有的特點，我選用pth503壓力傳感器。它采用全不銹鋼封焊結構，具有良好的防潮能力及優(yōu)異的介質兼容性。輸出信號: 420ma(二線制)、05v、15v、010v(三線制) 供電電壓: 24dcv(936dcv)。廣泛用于工業(yè)設備、水利、化工、醫(yī)療、電力、空調、金剛石壓機、冶金、車輛制動、樓宇供水等壓力測量與控制，具有高精度、高穩(wěn)定性、量程范圍寬等優(yōu)點。4.3水泵的選擇依據要正確選擇電動機的功率，必須經過以下計算或比較：對于恒定負載連續(xù)工作方

38、式，如果知道負載的功率(即生產機械軸上的功率)p10（w)，可按式21計算所需電動機的功率p(kw)：p=pl(12) (21)式中，1為生產機械的效率；2為電動機的效率，即傳動效率。按上式求出的功率，不一定與產品功率相同。因此，所選電動機的額定功率應等于或稍大于計算所得的功率。變頻恒壓供水的理論分析，電動機的功率應根據小區(qū)內所需要（樓高為六層）的功率來選擇，盡量使電動機在額定負載下運行按2.2計算。p=gh=1.01039.836=i.764105 (pa) （ 2.2）選擇時應注意以下兩點：(1)如果電動機功率選得過小，就會出現“小馬拉大車”現象，造成電動機長期過載，使其絕緣因發(fā)熱而損壞，

39、甚至電動機被燒毀。(2)如果電動機功率選得過大，就會出現“大馬拉小車”現象，其輸出機械功率不能得到充分利用，功率因數和效率都不高，不但對用戶和電網不利，而且還會造成電能浪費。4.3.1水泵的調節(jié)方式水泵的調速運行，是指水泵在運行中根據運行環(huán)境的需要，人為的改變運行工作狀況點(簡稱工況點)的位置，使流量、揚程、軸功率等運行參數適應新的工作狀況的需要。水泵的工況點是由水泵的性能曲線和管網的特性曲線的交點確定的。因此，只要這兩條曲線之一的形狀或位置有了改變，工況點的位置也就隨之改變。所以，水泵的調節(jié)從原理上講是通過改變水泵的性能曲線或管網特性曲線或二者同時改變來實現的。水泵的調節(jié)方式與節(jié)能的關系非常密切，過去普遍采用改變閥門或擋板開度的節(jié)流調節(jié)方式，即改變裝置管網的特性曲線進行調節(jié)。這種調節(jié)方式雖然簡便易行，但往往造成很大的能量損失。大量的統計調查表明，一些在運行中需要進行調節(jié)的水泵，其能量浪費的主要原因，往往是由于采用不合適的調節(jié)方式。因此，研究并改進它們的調節(jié)方式，是節(jié)能最有效的途徑和關鍵所在，水泵的調節(jié)方式可分為恒速調節(jié)與變速調節(jié)水泵的調節(jié)方式。4.3.2水泵的選定在小區(qū)供水時日常主供機組有三臺，其中備用電機有一臺，可以采用的變頻方式有一拖二(即一臺變頻器帶二臺電機)、一拖三、一拖四的三種方式。從經濟角度考慮，拖的電機較多，