畢業(yè)設(shè)計(jì)PLC變頻恒壓供水系統(tǒng)

1、分類(lèi)號(hào) 密級(jí)udc昆明治金鳥(niǎo)菁專(zhuān)科曇馥vi電九修院竽處盪計(jì)（痔文）畢業(yè)設(shè)計(jì)課題：變頻牌在供水系疣殺針畢業(yè)設(shè)計(jì)類(lèi)型：工程餒針類(lèi)院 系：電九曇院專(zhuān) 業(yè)： 電扎囪幼化裟術(shù)專(zhuān)比班級(jí)及姓名：電 氣 0 9 4 8班 賈萬(wàn)良指導(dǎo)教師：劉衛(wèi)民李之昂論文提交日期：2011耳12月撰寫(xiě)起止日期：2011 4 10月2011耳12月見(jiàn)明冶圭昌尋斗幷爭(zhēng)枚 弋少 kunming metallurgy college 早理餒針咸債評(píng)定蔻評(píng)閱人評(píng)語(yǔ)赍料收集、曇習(xí)態(tài)茂評(píng)得及啟債：殺計(jì)（卷夂丿撰傅許得及啟債：備辯評(píng)語(yǔ)及嵐債；成績(jī)：評(píng)閱人（簽字）：年 月日畢地筱計(jì)（卷夂丿何務(wù)吊昆明冶金高等專(zhuān)科學(xué)校 電氣自動(dòng)化技術(shù) 專(zhuān)業(yè)電氣09

2、48班 賈萬(wàn)良畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：性宅小區(qū)變頻惟卷供水系俛裁計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容:根據(jù)指導(dǎo)微師提供的性宅小g具俸秦趙,對(duì)一個(gè)任宅小&進(jìn)行變頻悝層供水系銃餒針。1）以性宅小&參對(duì)彖，對(duì)x便用的多種供水方式進(jìn)行比軼，闡述變頻悝層供 水絕銃在任宅小&供水絕銃屮的優(yōu)勢(shì)。2）根據(jù)商性樓的具俸秦赦餒計(jì)供水絕銃總俸方案，3）供水系俛餒備適型'4）供水絕銃對(duì)狡制絕銃的狡制要求,，5）狡制絕銃方案餒計(jì)（plc,變頻器，八6）挖制系俛餒備適型（plc,變額器7）狡制絕銃餒計(jì)（一、二次賂原理、倫程、伍態(tài)兒8）調(diào)試及調(diào)試報(bào)告，9）床挖制系俛移林到曳它凌用獺域的可行槌今斬：10）按要

3、求撰侈、裝釘阜姓餒計(jì)（論女j說(shuō)闕吊，畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)題部分： 系統(tǒng)圖、一、二次電路圖設(shè)計(jì)錢(qián)礁龜由多名修或伍咸一個(gè)餒計(jì)小伍，#同餒針完啟。每名禽丈在系俛方案殺討時(shí)，物凌對(duì)供水系俛進(jìn)行全面考點(diǎn)，筱計(jì)方案凌具零各創(chuàng)的特點(diǎn)，耒凌當(dāng)同。在對(duì)系俛方案全面考慮后，每名禽或可選揮一個(gè)&系娩作務(wù)專(zhuān)耋餒針，笄在卄麵報(bào)告屮鋼確專(zhuān)龜內(nèi)寡，報(bào)從餒計(jì)指導(dǎo)教師枇帝。設(shè)計(jì)組成員：賈萬(wàn)良曾玉榮廖光明楊丹張艷指導(dǎo)教師（簽字）：年月日教研室主任（簽字）：年月日系主任（簽字）：年月日昆明治金鳥(niǎo)菁專(zhuān)科摩橫畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi) 題 報(bào) 告畢業(yè)設(shè)計(jì)課題：變額惟層供水系娩餒針畢業(yè)設(shè)計(jì)類(lèi)型：工程餒計(jì)類(lèi)院系：電九修陀專(zhuān)業(yè)：電扎自幼化技術(shù)

4、專(zhuān)處班級(jí)及姓名： 電氣 0 9 4 8班 賈萬(wàn)良指導(dǎo)教師： 剣乂氏瘤之昂報(bào)告提交日期：2011耳10月見(jiàn)朗冶圭昌尋專(zhuān)曲琴枚kunming metallurgy college畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容：一、根據(jù)指導(dǎo)教師提供的昆鋼集團(tuán)公司“塔山花園”生活小區(qū)具體參數(shù)，対該小區(qū)進(jìn)行變壓變 量變頻供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)。二、目前該小區(qū)供水系統(tǒng)所存在的問(wèn)題1、供水問(wèn)題：水資源口益緊張，市政管網(wǎng)的供水極為不正常，特別是枯水季節(jié)，用水高峰時(shí)段常會(huì)出現(xiàn)斷流或流量偏小的現(xiàn)象，現(xiàn)有供水設(shè)施遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足用戶的正常供水要求。2、設(shè)施問(wèn)題：原有供水設(shè)施是200 傘形水塔和供水管網(wǎng)組成。三、改進(jìn)方案1、為了解決上述所存在的問(wèn)題，

5、經(jīng)過(guò)我們?cè)O(shè)計(jì)小組分析討論，采用的方案是：在塔山花 園小區(qū)附近新建一蓄水池和泵房，專(zhuān)供塔山花園內(nèi)住戶用。2、方案布局：蓄水池和泵房位置選擇現(xiàn)新建小區(qū)大門(mén)左側(cè)第一幢樓西端空地建設(shè)。進(jìn)出 水池主管網(wǎng)敷設(shè)距離較近，并且距旁邊職工樓較遠(yuǎn)，建設(shè)后一樓住戶采光不受影響。四、供水系統(tǒng)的參數(shù)方案設(shè)計(jì)1、居民戶數(shù)：228戶（每戶3人）2、用水核算：t= （180210升/人日）* （228戶*3人）=175m3/天3、按以上用水指標(biāo)核算新增供水設(shè)施規(guī)模為：正常供水能力q二14.522m*/h （按812h供水）4、按最不利配水點(diǎn)與蓄水池低水位差和管網(wǎng)沿程水頭損失核算供水揚(yáng)程為：水泵供水揚(yáng)程h = 54m。5、泵組

6、配置：選擇三臺(tái)型號(hào)為ldd12-12x5的水泵作為供水泵。6、蓄水池容量：蓄水池容量：設(shè)計(jì)蓄水池容量v=200m3,其中50%的水留作消 防用水，五、方案總結(jié)：根本上解決了該小區(qū)用水緊張的問(wèn)題。設(shè)計(jì)的技術(shù)思路及預(yù)期日標(biāo)：一、利用變壓變量變頻調(diào)速、電力電子技術(shù)、工廠供電、電工基礎(chǔ)、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)、電氣cad、plc、組態(tài)軟件(step 7)、水汞等相關(guān)知識(shí)來(lái)完成昆鋼集團(tuán)公司“塔山花園”生活小區(qū)的供水 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)無(wú)人值守的供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。1、根據(jù)該課題的需要進(jìn)行資料的采集，以便于了解在方案的實(shí)施過(guò)程中要注意的問(wèn)題及應(yīng) 急措施。2、根據(jù)變頻器、plc、組態(tài)軟件等相關(guān)知識(shí)，對(duì)所提出的

7、設(shè)計(jì)方案進(jìn)行反復(fù)核實(shí)及計(jì)算， 使設(shè)計(jì)方案得到進(jìn)一步的改進(jìn)。3、用電氣cad繪制出該設(shè)計(jì)方案的供水系統(tǒng)流程圖。4、根據(jù)該供水系統(tǒng)的要求，進(jìn)行供水系統(tǒng)設(shè)備和控制系統(tǒng)設(shè)備的選擇。5、使用組態(tài)軟件step.7和wince進(jìn)行編程和人機(jī)界面的制作，并進(jìn)行初步的調(diào)試運(yùn)行。二、根據(jù)該小區(qū)的布局等情況，采用修建汞房和蓄水池等方法實(shí)現(xiàn)硬件方面的布局。這解決了市政管網(wǎng)的供水極不正常，枯水季或用水高峰期經(jīng)常出現(xiàn)斷流或流量偏小的情況，現(xiàn) 在的供水已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足居民需水的要求等問(wèn)題。課題進(jìn)度計(jì)戈ij (列出詳細(xì)工作計(jì)劃)1、第10周(2011.10.242011.10.30)：下達(dá)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書(shū)、資料收集、樓

8、宇智能化系統(tǒng)學(xué)習(xí)、傳統(tǒng)供水方式學(xué)習(xí)2、第11周(2011.10.312011.11.06)：恒壓變頻供水系統(tǒng)原理學(xué)習(xí)、恒壓變頻供水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)、傳統(tǒng)供水方式與恒壓變頻供水能耗分析3、第12周(2011.11.07-2011.11.13)：流量計(jì)算及水泵的選擇、水位檢測(cè)、流量檢測(cè)及傳感器選 型4、第13-14周(2011.11.14-2011.11.27)： plc輸出/輸入點(diǎn)計(jì)算及選型、plc邏輯及編程、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)及選型、恒壓變頻供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制圖5、第1516周(2011.11.27-2011.12.11)： plc輸出/輸入點(diǎn)計(jì)算及選型、plc邏輯及編程、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、選型及構(gòu)建6、第 17

9、周(2011.12.12-2011.12.18)：畢業(yè)論文撰寫(xiě)7、第18周(2011.18.20-2012.12.25)：畢業(yè)論文審查、打印、裝訂8、第19周(2011.12.26-2012.01.01)：畢業(yè)答辯的準(zhǔn)備及畢業(yè)答辯見(jiàn)朗冶生昌等斗曲挙枚kunming metallurgy college完成課題所需條件及落實(shí)措施：完成本畢業(yè)設(shè)汁課題需要條件主要有：1、參考資料：相關(guān)設(shè)備資料和圖紙資料已由指導(dǎo)教師提供，其他的參考資料通過(guò)圖書(shū) 館和上網(wǎng)査詢，可滿足完成設(shè)計(jì)任務(wù)需要。2、微機(jī)、變頻器、plc、組態(tài)軟件及軟件壞境：我專(zhuān)業(yè)為國(guó)家示范教學(xué)專(zhuān)業(yè)，所提供 的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件可保證完成設(shè)計(jì)任

10、務(wù)需要。3、設(shè)計(jì)時(shí)間和場(chǎng)地：由于要參加就業(yè)單位的崗前培訓(xùn)，學(xué)院提供了較為靈活的教學(xué)進(jìn) 度計(jì)劃、輔導(dǎo)時(shí)間及相應(yīng)的教室、實(shí)驗(yàn)室，可保證靈活有效地按設(shè)計(jì)進(jìn)度完成設(shè)計(jì) 任務(wù)。參考文獻(xiàn)、資料：1陳永蒲，潭秀華現(xiàn)代通信系統(tǒng)和信息網(wǎng)m.北京：電子工業(yè)出版社，1996.2黎連業(yè).網(wǎng)絡(luò)工稈與綜合布線技術(shù)m.北京：淸華人學(xué)出版社，1997.3江濤.無(wú)線擴(kuò)頻通信技術(shù)在機(jī)場(chǎng)供配電系統(tǒng)中的應(yīng)用j.電力系統(tǒng)自動(dòng)化.2002, (14)： 70-72.4呂振華.變電站擴(kuò)頻通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)j.電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2002, (16)： 77-78.5梅登華,胡敏強(qiáng),鄭建勇等.配電網(wǎng)載波通信系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)j.電網(wǎng)技術(shù),2002, (7

11、)： 81-83.6徐子立.變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性分析j.電網(wǎng)技術(shù),2002, (8)： 68-72.7陳積明，王智，孫優(yōu)賢.工業(yè)以太網(wǎng)的研究現(xiàn)狀及展望.化工自動(dòng)化及儀衣j, 2001 vol.28 no.6 p.1-4,98徐皚冬，王宏，楊志家.基于以太網(wǎng)的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò).信息與控制j|, 2000 vol.29 no.2 p.182-1869王章啟，顧霓鴻.配電自動(dòng)化開(kāi)關(guān)設(shè)備.北京：中國(guó)電力出版社m, 1995.10陳一雷，王俊杰.工業(yè)以太網(wǎng)的硏究與發(fā)展.低壓電器j .2002 no.5 p353&指導(dǎo)教師意見(jiàn):指導(dǎo)教師(簽字)：年 月 日院系畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作領(lǐng)導(dǎo)小組意見(jiàn)：組長(zhǎng)

12、(簽字)：年 月見(jiàn)朗冶生昌尋斗曲挙枚 kunming metallurgy college 摘要隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，住房制度改革的不斷深入，我們生活水平的不斷 提高，城市中各類(lèi)小區(qū)建設(shè)發(fā)展很迅速，同吋也對(duì)小區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提出了更高的 要求。小區(qū)供水系統(tǒng)的建設(shè)是其中的重要方面，供水的經(jīng)濟(jì)性、可靠性、穩(wěn)定性直接 影響到小區(qū)住戶的正常生活和工作，也直接體現(xiàn)了小區(qū)物業(yè)管理水平的高低。傳統(tǒng)的 恒速泵加壓供水，水塔高位水箱供水，氣壓罐供水方式普遍不同程度存在效率低、可 靠性差、自動(dòng)化程度不高的缺點(diǎn)，難以滿足當(dāng)前經(jīng)濟(jì)生活的需求。本系統(tǒng)針對(duì)昆鋼生活小區(qū)供水要求，設(shè)計(jì)了一套由plc變頻器、壓力傳感器、 多

13、臺(tái)水泵組、計(jì)算機(jī)、通信模塊等主要設(shè)備構(gòu)成的全自動(dòng)變頻恒壓供水。具有自動(dòng)變 頻恒壓運(yùn)行，自動(dòng)工頻運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制等功能，系統(tǒng)有效地解決了傳統(tǒng)供水方式中 存在的問(wèn)題，并且有多種輔助功能，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性，并和計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)了有機(jī)結(jié) 合，提升了系統(tǒng)的總體性能?；谒霉┧髁亢退玫霓D(zhuǎn)速的二次方成正比，論文分析了采取變頻調(diào)速方 式實(shí)現(xiàn)恒壓供水相對(duì)于傳統(tǒng)的閥門(mén)控制恒壓供水方式的節(jié)能機(jī)理，通過(guò)對(duì)變頻器內(nèi)置 pid模塊參數(shù)的預(yù)置，利用壓力傳感器的水壓反饋量，構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，根據(jù)用水量的 變化，采取p1d調(diào)節(jié)方式在全流量范圍內(nèi)利用變頻泵的連續(xù)調(diào)節(jié)和工頻泵的分級(jí)調(diào)節(jié) 相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)恒壓供水的有效節(jié)能。論文分析了多泵

14、供水方式的各種供水狀態(tài)及轉(zhuǎn)換條件；分析了電機(jī)由變頻轉(zhuǎn)工頻 運(yùn)行方式的卻換條件及存在問(wèn)題，給出了實(shí)現(xiàn)有效狀態(tài)循環(huán)轉(zhuǎn)換控制的電氣設(shè)計(jì)方案 和plc控制程序設(shè)計(jì)方案。通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)和plc之間通信協(xié)議的研究。完成了上、下為機(jī)的通信設(shè)置，給出 了計(jì)算機(jī)監(jiān)控程序編寫(xiě)方法，通過(guò)通信模塊實(shí)現(xiàn)了供水的遠(yuǎn)程監(jiān)控和故障報(bào)警。關(guān)鍵詞：恒壓供水、plc、變頻調(diào)速along with the dcvclopmcnt of the sociocconomy of our country , the housing system is going deep into reforms, emd people' s li

15、ving standard is being improved. at the same time , in the city, each kind of sub-districtconstruction is developing very quickly, which puts forward higher requirement for the infrastructure construetion of sub-district. the reliability, stability and cconomy of water supply directly affects sub-di

16、strict household' s normal 1 ife and work and also embodies thedifference in the levelwater supply at constantof sub-district property management the tradition speed, water tower of upper cistern the jar etc. arehard to satisfy the needs of current economic life, because low efficiency, reliabil

17、ity and automation level are all commonly existing in these mcans.according to the requirement of water supply in a abiding place of lan zhou , a set of automatic system of constant pressure water supply by using variable frequency and remote monitoring and controlling. which is composed of plc rans

18、ducer, pressure sensor , pumps and electro-motors, computer and device of communi cat i on is dcsig ned to that end. this set of sys tem has the functions like automatic constant pressure operation by using variable frequency , automatic work frequency operation, and the function of long-：range cont

19、rol by hand and the on-the-spot control by hand etc. the system has solved efficiently the problem existing in the tradition way of water supply, which has various supplcmc nt ary func tion to st reng then the reliabi lity. the sys tem has an organic combination with computer and promotes the system

20、atic overali performance.based on that the three side of pump water delivery rate and the pump rotation speed become direct ratio, the paper analyses the mechanism of energy saving that the way of water supply by using the method of constant pressure water supply controlled by valve. setting up in a

21、dvanee the parameter of hydraulic pressure of far biography pressure table has formed. according to見(jiàn)朗冶生昌尋斗曲挙枚 kunming metallurgy college the change of water consumption, with pid, in the sphere of whole rate of flow, combining the constant regulation of the pump of frequency closed circuit can reali

22、ze the constant pressure water supply and save energy efficiently.this paper discusses the rcasonubility of water supply scheme with much pump parallei cormection, and analyses the conversion condition and the various states of water supply of the much pumpy way of water supply as wwell as the switc

23、h procer and the problem of a generator from variable frequency operation mode to work frequency operation mode. this paper has also given the elec trical dcsig n scheme and plc cont rol ling program scheme tha t realizes effective state circulating conversion control.key words: constant pressurewat

24、er-supply;plc;varieible velocity variablefrequency;constaut pressurewa.tcr-supply目錄第1緒論31.1課題背景及意義51.1.1各種供水方式優(yōu)缺點(diǎn)比較61.2國(guó)內(nèi)外變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀71.3變頻恒壓供水系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀91.4變頻恒壓供水系統(tǒng)特點(diǎn)及其安全性討論變10第2章系統(tǒng)的理論分析122. 1變頻恒壓供水系統(tǒng)的理論分析122.1.1變頻恒壓供水系統(tǒng)節(jié)能原理122. 1.2變頻恒壓供水系統(tǒng)的理論模型17第3章需求分析及方案確定253. 1需求分析253.2方案確定253.2. 1系統(tǒng)參數(shù)253.2.2系

25、統(tǒng)連接圖263.2.3系統(tǒng)主電路圖273. 2.4系統(tǒng)控制電路圖283. 2.5 pid調(diào)節(jié)電路303.2.6變頻恒壓供水系統(tǒng)流程圖31第四章 變頻恒壓供水系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)374. 1系統(tǒng)主要配置選型374. 1. 1水泵組的選型374. 1.2變頻器的選型384. 1.3 plc及其擴(kuò)展模塊的選型414.1.4壓力變送器及數(shù)顯儀表的選型44第五章變頻恒壓供水系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)475. 1 plc程序設(shè)計(jì)方法分析475. 1. 1 plc程序設(shè)計(jì)方法分析475. 1.2plc軟件設(shè)計(jì)485.2 wince組態(tài)軟件615. 2. 1組態(tài)軟件的系統(tǒng)構(gòu)成625.2.2組態(tài)軟件的主要作用及性能635.3 wi

26、nce組態(tài)軟件簡(jiǎn)介665. 3. 1wince組態(tài)軟件性能特點(diǎn)665. 3. 2wince組態(tài)軟件結(jié)構(gòu)及選項(xiàng)685.4 wince 組態(tài)705.4. 1創(chuàng)建 wincc 項(xiàng)目70總結(jié)語(yǔ)72致謝73參考文獻(xiàn)74見(jiàn)朗冶生昌尋斗曲挙枚kunming metallurgy college第1章緒論1. 1背景及意義眾所周知，水是人類(lèi)生活、生產(chǎn)中不可缺少的重要物質(zhì)，在節(jié)水節(jié)能已成為時(shí)代特 征的現(xiàn)實(shí)條件下，我們這個(gè)水資源和電能短缺的國(guó)家,長(zhǎng)期以來(lái)在市政供水、高層建筑 供水、工業(yè)生產(chǎn)循環(huán)供水等方面技術(shù)一直比較落后，自動(dòng)化程度低，而隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng) 濟(jì)的發(fā)展,人們生活水平的不斷提高，以及住房制度改革的不斷深入，

27、城市中各類(lèi)小區(qū) 建設(shè)發(fā)展十分迅速，同時(shí)也對(duì)小區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提出了更高的要求。小區(qū)供水系統(tǒng) 的建設(shè)是其中的一個(gè)重要方面，供水的可靠性、穩(wěn)性經(jīng)濟(jì)性直接影響到小區(qū)住戶的正 常工作和生活，也直接體現(xiàn)了小區(qū)物業(yè)管理水平的高低。1.1.1各種供水方式優(yōu)缺點(diǎn)比較傳統(tǒng)的小區(qū)供水方式有恒速泵加壓供水、水塔高位水箱供水、氣壓罐供水、液力 藕合器和電池滑差離合器調(diào)速的供水方式、單片機(jī)變頻調(diào)速供水系統(tǒng)等方式,其優(yōu)、 缺點(diǎn)如下；1）恒速泵加壓供水方式無(wú)法對(duì)供水管網(wǎng)的壓力做岀及時(shí)的反應(yīng),水泵的增減都 依賴人工進(jìn)行手工操作，自動(dòng)化程度低，而且為保證供水，機(jī)組常處于滿負(fù)荷運(yùn)行，不 但效率低、耗電量人，而口在用水量較少吋,管

28、網(wǎng)長(zhǎng)期處于超壓運(yùn)行狀態(tài)，爆損現(xiàn)象嚴(yán) 重，電機(jī)硬起動(dòng)易產(chǎn)牛水錘效應(yīng)，破壞性大，目前較少采用。、2）水塔高位水箱供水具有控制方式簡(jiǎn)單、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)合理、短時(shí)間維修或停電可 不停水等優(yōu)點(diǎn)，但存在基建投資大，占地面積大，維護(hù)不方便，水泵電機(jī)為硬起動(dòng)，啟動(dòng) 電流大等缺點(diǎn)，頻繁起動(dòng)易損壞聯(lián)軸器，n前主要應(yīng)用于高層建筑。、3）氣壓罐供水具有體積小、技術(shù)簡(jiǎn)單、不受高度限制等特點(diǎn),但此方式調(diào)節(jié)量小、 水泵電機(jī)為硬起動(dòng)且起動(dòng)頻繁,對(duì)電器設(shè)備要求較高、系統(tǒng)維護(hù)工作量大，而且為減少 水泵起動(dòng)次數(shù)，停泵壓力往往比較高，致使水泵在低效段工作，而出水壓力無(wú)謂的增高, 也使浪費(fèi)加大，從而限制了其發(fā)展。4）液力禍合器和電池滑差離合

29、器調(diào)速的供水方式易漏油，發(fā)熱需冷卻，效率低，改 造麻煩，只能是一對(duì)一驅(qū)動(dòng)，需經(jīng)常檢修優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低廉,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單明了，維修方便。5）單片機(jī)變頻調(diào)速供水系統(tǒng)也能做到變頻調(diào)速，自動(dòng)化程度要優(yōu)于上面種供水 方式，但是系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期比較長(zhǎng)，對(duì)操作員的素質(zhì)要求比較高，可靠性比較低，維修不見(jiàn)朗冶生昌尋斗曲挙枚 kunming metallurgy college 方便，且不適用于惡劣的工業(yè)環(huán)境。綜上所述,傳統(tǒng)的供水方式普遍不同程度的存在浪費(fèi)水力、電力資源；效率低, 可靠性差自動(dòng)化程度不高等缺點(diǎn)，嚴(yán)重影響了居民的用水和工業(yè)系統(tǒng)中的用水。目前 的供水方式朝向高效節(jié)能、自動(dòng)可靠的方向發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)以其顯著的節(jié)能效

30、果 和穩(wěn)定可靠的控制方式，在風(fēng)機(jī)、水泵、空氣壓縮機(jī)、制冷壓縮機(jī)等高能耗設(shè)備上廣 泛應(yīng)用，特別是在城鄉(xiāng)工業(yè)用水的各級(jí)加壓系統(tǒng)，居民生活用水的恒壓供水系統(tǒng)中，變 頻調(diào)速水泵節(jié)能效果尤為突出，其優(yōu)越性表現(xiàn)在一是節(jié)能顯著二是在開(kāi)、停機(jī)時(shí)能減 小電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊以及供水水壓對(duì)管網(wǎng)系統(tǒng)的沖擊三是能減小水泵、電機(jī)自身的機(jī) 械沖擊損耗。plc變頻恒壓供水系統(tǒng)集變頻技術(shù)、電氣技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)于一體。采用該系 統(tǒng)進(jìn)行供水可以提高供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，同時(shí)系統(tǒng)具有良好的節(jié)能性，這在 能源日益緊缺的今天尤為重要,所以研究設(shè)計(jì)該系統(tǒng)，對(duì)于提高企業(yè)效率以及人民的 生活水平、降低能耗等方面具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。1. 2

31、國(guó)內(nèi)外變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀變變頻器的快速發(fā)展得益于電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)及電機(jī)控制 理論的發(fā)展。年,最先提出把通信技術(shù)中的脈寬調(diào)制pwm技術(shù)應(yīng)用到交流傳動(dòng)中的是 德國(guó)人。20世紀(jì)80年代初，口本學(xué)者提出了基于磁通軌跡的磁通軌跡控制方法此方 法以三相波形的整體生成效果為基礎(chǔ)，以逼近電機(jī)氣息的理想圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)軌跡為目 的，一次牛成兩相調(diào)制波形，使變壓變頻vvvf成為變頻調(diào)速技術(shù)的核心。從20世紀(jì) 80年代后半期開(kāi)始，美、日、德、英等發(fā)達(dá)國(guó)家的基于vvvf技術(shù)的通用變頻器已商 品化并廣泛應(yīng)用。1980年，徳國(guó)人在應(yīng)用微處理器的矢量控制研究中取得了進(jìn)展，促 進(jìn)了矢量的實(shí)用化。此后，

32、口本廠商竟相研究矢量控制技術(shù)，并在產(chǎn)品性能和價(jià)格兩方 面取得進(jìn)展理論界則應(yīng)用現(xiàn)代控制理論把矢量控制的理論進(jìn)一步深化，取得了解藕控 制、速度觀測(cè)、參數(shù)自適應(yīng)、無(wú)速度傳感器矢量控制等方面的理論成果。自1992年見(jiàn)朗冶生昌尋斗曲挙枚 kunming metallurgy college 開(kāi)始，德國(guó)西門(mén)子公司相繼開(kāi)發(fā)了 6se70系列通用變頻器，通過(guò)fc、vc、sc板可以分 別實(shí)現(xiàn)頻率控制、矢量控制、伺服控制等;至1994年該系列通用的容量就擴(kuò)展到315kw 以上。1985年，徳國(guó)人提岀了基于六邊形乃至圓形磁鏈軌跡的直接轉(zhuǎn)矩控制理論 （dsc） o這種方法不需要復(fù)雜的坐標(biāo)變換，而是直接在電動(dòng)機(jī)定子坐標(biāo)

33、上計(jì)算磁鏈的模 和轉(zhuǎn)矩的大小，并通過(guò)磁鏈和轉(zhuǎn)矩的直接跟蹤,實(shí)現(xiàn)脈寬調(diào)制和系統(tǒng)的高動(dòng)態(tài)性能（）o 最初,這種控制方法主要在高壓、大功率且開(kāi)關(guān)頻率較低的逆變器控制中應(yīng)用目前被 應(yīng)用于通用變頻器的控制方法的一種改進(jìn)的、適合于高開(kāi)關(guān)頻率逆變器的方法。年, 公司首先推出的直接轉(zhuǎn)矩控制通用變頻器，目前已成為其各系列通用變頻器的核心技 術(shù)。國(guó)外在交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展方面特點(diǎn)為;市場(chǎng)需求量大;功率器件發(fā)展迅速； 控制理論和微電子技術(shù)的支持。變頻器的發(fā)展水平是由電力電子技術(shù)、電機(jī)控制方式以及自動(dòng)化控制水平三個(gè)方 面決定的。在現(xiàn)代自動(dòng)化控制領(lǐng)域中，以現(xiàn)代控制論為基礎(chǔ)，融入模糊控制、專(zhuān)家控制、 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等新的

34、控制理論,為高性能變頻調(diào)速提供了理論基礎(chǔ)16位、32位高速 微處理器以及信號(hào)處理器（dsp）和專(zhuān)用集成電路（astc）技術(shù)的快速發(fā)展，則為實(shí)現(xiàn)變 頻調(diào)速的高精度、多功能提供了硬件手段。在我國(guó)，60%的發(fā)電量是通過(guò)電動(dòng)機(jī)消耗掉的，因此，如何利用電機(jī)調(diào)速技術(shù)進(jìn)行 電機(jī)運(yùn)行方式的改造以節(jié)約電能,一直受到國(guó)家和業(yè)界人士的重視。我國(guó)電氣傳動(dòng)產(chǎn) 業(yè)始于1954年。當(dāng)時(shí),在機(jī)械工業(yè)部屬下建立了我國(guó)第一個(gè)電氣傳動(dòng)成套公司，即現(xiàn) 在的天津電氣傳動(dòng)設(shè)計(jì)研究所的前身?，F(xiàn)在，我國(guó)約有200家左右的公司、工廠和研 究所從事變頻調(diào)速技術(shù)的工作，但自行開(kāi)發(fā)牛產(chǎn)的變頻調(diào)速產(chǎn)品和國(guó)際市場(chǎng)上的同類(lèi) 產(chǎn)品相比，還有比較大的技術(shù)差距

35、。隨著改革開(kāi)放和經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國(guó)采取要么直 接從發(fā)達(dá)國(guó)家進(jìn)口現(xiàn)成的變頻調(diào)速設(shè)備，要么內(nèi)外結(jié)合，即在自行設(shè)計(jì)制造的成套裝 置屮采用外國(guó)進(jìn)口或合資企業(yè)的先進(jìn)變頻調(diào)速設(shè)備，然后自己開(kāi)發(fā)應(yīng)用軟件的辦法, 很好地為國(guó)內(nèi)重大工程項(xiàng)目提供了電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)的解決辦法，適應(yīng)了社會(huì)的需 要?？傊?，雖然國(guó)內(nèi)變頻調(diào)速技術(shù)取得了較好的成績(jī)，但是總體上來(lái)說(shuō)國(guó)內(nèi)自行開(kāi)發(fā)、 生產(chǎn)相關(guān)設(shè)備的能力還比較弱，對(duì)國(guó)外公司的依賴還很?chē)?yán)重。國(guó)內(nèi)交流變頻調(diào)速技術(shù) 產(chǎn)業(yè)狀況表現(xiàn)如下.1）變頻器的整體技術(shù)落后，國(guó)內(nèi)雖有很多單位投入了一定的人力、物力研究變頻見(jiàn)朗冶生昌尋斗曲挙枚kunming metallurgy college技術(shù)并開(kāi)發(fā)

36、新產(chǎn)品，但由于分散，所以并沒(méi)有形成一定的技術(shù)和牛產(chǎn)規(guī)模。2）變頻器產(chǎn)品所用半導(dǎo)體功率器件的制造業(yè)兒乎空白。3）相關(guān)配套產(chǎn)業(yè)及行業(yè)落后。4）產(chǎn)品可靠性及工藝水平低。1. 3變頻恒壓供水系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀變頻恒壓供水是在變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展之后逐漸發(fā)展起來(lái)的。在早期，由于國(guó)外 生產(chǎn)的變頻器的功能主要限定在頻率控制、升降速控制、正反轉(zhuǎn)控制、起制動(dòng)控制、 起制動(dòng)控制、壓頻比控制及各種保護(hù)功能。應(yīng)用在變頻恒壓供水系統(tǒng)中，變頻器僅作 為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，為了滿足供水量大小需求不同時(shí)，保證管網(wǎng)壓力恒定，需在變頻器外部提 供壓力控制器和壓力傳感器，對(duì)壓力進(jìn)行閉環(huán)控制。從查閱的資料的情況來(lái)看，國(guó)外的 恒壓供水工程在設(shè)計(jì)

37、時(shí)都采用一臺(tái)變頻器只帶一臺(tái)水泵機(jī)組的方式，幾乎沒(méi)有用一臺(tái) 變頻器拖動(dòng)多臺(tái)水泵機(jī)組運(yùn)行的情況，因而投資成本高。隨著變頻技術(shù)的發(fā)展和變頻 恒壓供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性以及自動(dòng)化程度高等方面的優(yōu)點(diǎn)以及顯著的節(jié)能效果 被大家發(fā)現(xiàn)和認(rèn)可后，國(guó)外許多生產(chǎn)變頻器的廠家開(kāi)始重視并推出具有恒壓供水功能 的變頻器,像日本samco公司，就推出了恒壓供水基板，備有“變頻泵固定方式”、“變 頻泵循環(huán)方式”兩種模式，發(fā)展方面特點(diǎn)為市場(chǎng)需求量大功率器件發(fā)展，它將pid調(diào)節(jié) 器和plc可編程控制器等硬件集成在變頻器控制基板上，通過(guò)設(shè)置指令代碼實(shí)現(xiàn)plc 和p1d等電控系統(tǒng)的功能，只要搭載配套的恒壓供水單元，便可直接控制多個(gè)

38、內(nèi)置的 電磁接觸器工作，可構(gòu)成多臺(tái)電機(jī)泵的供水系統(tǒng)。這類(lèi)設(shè)備雖微化了電路結(jié)構(gòu)，降低了 設(shè)備成本，但其輸出接口的擴(kuò)展功能缺乏靈活性，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)定性不高，與別 的監(jiān)控系統(tǒng)如系統(tǒng)和組態(tài)軟件難以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，并h限制了帶負(fù)載的容量，因此在 實(shí)際使用時(shí)其范圍將會(huì)受到限制。目前國(guó)內(nèi)有不少公司在做變頻恒壓供水的工程，大多采用國(guó)外的變頻器控制水泵 的轉(zhuǎn)速，水管管網(wǎng)壓力的閉環(huán)調(diào)節(jié)及多臺(tái)水泵的循環(huán)控制，有的采用可編程控制器 （plc）及相應(yīng)的軟件予以實(shí)現(xiàn);有的采用單片機(jī)及相應(yīng)的軟件予以實(shí)現(xiàn)。但在系統(tǒng)的動(dòng) 態(tài)性能、穩(wěn)定性能、抗擾性能以及開(kāi)放性等多方面的綜合技術(shù)指標(biāo)來(lái)說(shuō)，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)能見(jiàn)朗冶生昌尋斗曲挙枚kunm

39、ing metallurgy college達(dá)到所有用戶的要求。原深圳華為現(xiàn)己更名為艾默生電氣公司和成都希望集團(tuán)森蘭變 頻器也推出了廈壓供水專(zhuān)用變頻器(5. 5kw-22kw),無(wú)需外接pic和pid調(diào)節(jié)器，可完成 最多4臺(tái)水泵的循環(huán)切換、定時(shí)起、停和定時(shí)循環(huán)。該變頻器將壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)與循環(huán) 邏輯控制功能集成在變頻器內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，但其輸出接口限制了帶負(fù)載容量，同時(shí)操作不 方便口不具有數(shù)據(jù)通信功能，因此只適用于小容量，控制要求不高的供水場(chǎng)所?？梢钥?出，目前在國(guó)內(nèi)外變頻調(diào)速恒壓供水控制系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)中，對(duì)于能適應(yīng)不同的用水 場(chǎng)合,結(jié)合現(xiàn)代控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和通訊技術(shù)同時(shí)兼顧系統(tǒng)的電磁兼容性(emc),的變

40、頻 恒壓供水系統(tǒng)的水壓閉環(huán)控制研究得不夠。因此,有待于進(jìn)一步研究改善變頻恒壓供 水系統(tǒng)的性能，使其能被更好的應(yīng)用于生活、生產(chǎn)實(shí)踐。1. 4變頻恒壓供水系統(tǒng)特點(diǎn)及其安全性討論變變頻恒壓供水系統(tǒng)能適用于生活用水、工業(yè)用水以及消防用水等多種場(chǎng)合，在本 文中主要應(yīng)用于生活小區(qū)生活用水，該系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：1) 滯后性:供水系統(tǒng)的控制對(duì)象是用戶管網(wǎng)的水壓，它是一個(gè)過(guò)程控制量，同其他 一些過(guò)程控制量如溫度、流量、濃度等一樣，對(duì)控制作用的響應(yīng)具有滯后性，同時(shí)用于 水泵轉(zhuǎn)速控制的變頻器也存在一定的滯后效應(yīng)。2) 非線形:用戶管網(wǎng)中因?yàn)橛泄茏琛⑺N等因素的影響，同時(shí)又由于水泵的一些固 有特性，使水泵轉(zhuǎn)速的變化與

41、管網(wǎng)壓力的變化不成正比，因此變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng) 是一個(gè)非線性系統(tǒng)。接觸器與中心單元的點(diǎn)數(shù)不夠用吋，就要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展,擴(kuò)展接 口就是用于連接中心基木單元與擴(kuò)展單元的。模塊隨著可編程控制器在工業(yè)控制中的 廣泛應(yīng)用和發(fā)展，各可編程控制器制造廠家已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一系列的智能接口模塊，使可 編程控制器的功能更加強(qiáng)大和完善。智能接口模塊種類(lèi)很多，例如高速技術(shù)模塊、控 制模塊、數(shù)字位。3) 多變性:變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)要具有廣泛的通用性，面向各種各樣的供水系 統(tǒng),而不同的供水系統(tǒng)管網(wǎng)結(jié)構(gòu)、用水量和揚(yáng)程等方面存在著較大的差異，因此其控制 對(duì)象的模型具有很強(qiáng)的多變性。4) 時(shí)變性：在變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)中，由于有

42、定量泵的加入控制，而定量泵的 控制包括定量泵的停止和運(yùn)行是時(shí)時(shí)發(fā)生的，同時(shí)定量泵的運(yùn)行狀態(tài)直接影響供水系 統(tǒng)的模型參數(shù)，使其不確定性地發(fā)生變化，因此可以認(rèn)為變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的控 制對(duì)象是時(shí)變的。見(jiàn)朗冶生昌尋斗曲挙枚kunming metallurgy college5）容錯(cuò)性：當(dāng)出現(xiàn)意外的情況如突然斷電、泵、變頻器或軟啟動(dòng)器故障等時(shí), 系統(tǒng)能根據(jù)泵及變頻器或軟啟動(dòng)器的狀態(tài)，電網(wǎng)狀況及水源水位，管網(wǎng)壓力等工況自 動(dòng)進(jìn)行投切，保證管網(wǎng)內(nèi)壓力恒定。在故障發(fā)生時(shí)，執(zhí)行專(zhuān)門(mén)的故障程序，保證在緊急 情況下的仍能進(jìn)行供水。6）可擴(kuò)充性：水泵的電氣控制柜，具有遠(yuǎn)程和就地控制的功能和數(shù)據(jù)通訊接口, 能與控制

43、信號(hào)或控制軟件相連，能對(duì)供水的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳送，以便顯示和監(jiān)控 以及報(bào)表打卬等。7）節(jié)能性：系統(tǒng)用變頻器進(jìn)行調(diào)速，用調(diào)節(jié)泵和固定泵的組合進(jìn)行恒壓供水，節(jié) 能效果顯著，對(duì)每臺(tái)水泵進(jìn)行軟啟動(dòng),啟動(dòng)電流可從0到電機(jī)額定電流,減少了啟動(dòng)電 流對(duì)電網(wǎng)的沖擊的同時(shí)減少了啟動(dòng)慣性對(duì)設(shè)備的人慣量的轉(zhuǎn)速?zèng)_擊，延長(zhǎng)了設(shè)備的使 用壽命。影響供水系統(tǒng)安全性的一大因素便是水錘效應(yīng)，所謂的水錘效應(yīng)就是在極短時(shí)間 內(nèi)，因水流量的急巨變化，引起在管道的壓強(qiáng)過(guò)高或過(guò)低的沖擊，并產(chǎn)生空化現(xiàn)象，使 管道受壓產(chǎn)生噪聲，猶如錘子敲擊管子一樣的現(xiàn)象。水錘效應(yīng)具有極大的破壞性。壓 強(qiáng)過(guò)高，將引起管子的破裂壓強(qiáng)過(guò)低又會(huì)導(dǎo)致管子的癟塌。此

44、外，水錘效應(yīng)還可能損壞 閥門(mén)和固定件。而采用變頻調(diào)速，對(duì)系統(tǒng)的安全性有一系列的好處1）產(chǎn)生水錘效應(yīng)的根本原因是水泵在起動(dòng)和制動(dòng)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩太大，短時(shí)間 內(nèi)流量的巨大變化而引起的。采用變頻調(diào)速，通過(guò)減少動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩，可以實(shí)現(xiàn)消除水錘效 應(yīng),減少了對(duì)水泵及管道系統(tǒng)所受的沖擊，可大大延長(zhǎng)水泵及管道系統(tǒng)的壽命。2）降低水泵平均轉(zhuǎn)速，減小工作過(guò)程中的平均轉(zhuǎn)矩,從而減小葉片承受的應(yīng)力, 減小軸承的磨損，使水泵的工作壽命大大延長(zhǎng)。變頻調(diào)速的軟啟動(dòng)器避免了電機(jī)和水泵的硬起動(dòng)，可大大延長(zhǎng)聯(lián)軸器壽命。減少 了起動(dòng)電流，也就減少了系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)的沖擊,提高了自身系統(tǒng)的可靠性。第二章系統(tǒng)的理論分析2. 1變頻恒壓供水系統(tǒng)

45、理論分析2.1.1變頻恒壓供水系統(tǒng)節(jié)能原理(1) 供水系統(tǒng)的基本模型和主要參數(shù)a、供水系統(tǒng)的基本模型如圖2-1所示。水流速度摩擦疵耗、水面luns 1 £i a1l0* af吸入lia)圖2-1供水系統(tǒng)的基本模型圖中：lo水泵中心的位置；h0吸水口的水位；怡水平面的水位；h2一一管道最高的水位；h3在管道高度不受限制的情況下，水泵能夠泵水上揚(yáng)最高位置水位。b、供水系統(tǒng)的主要參數(shù) 流量 揚(yáng)程ii 實(shí)際揚(yáng)程hb 全揚(yáng)程出 損失揚(yáng)程乩 管阻r 壓力p（2）供水系統(tǒng)的特性和工作點(diǎn)供水系統(tǒng)的工作特性和工作點(diǎn)如圖1-3所示 揚(yáng)程特性 管阻特性11揚(yáng)程q流量（3）調(diào)節(jié)流量的方法和比較在供水系統(tǒng)中，

46、最根木的控制對(duì)象是流量。因此，要討論節(jié)能問(wèn)題，必須從考察 調(diào)節(jié)流量的方法入手。常見(jiàn)的方法有閥門(mén)控制法和轉(zhuǎn)速控制法兩種，其調(diào)節(jié)特性如圖 23所示a、閥門(mén)控制法：即通過(guò)關(guān)小或開(kāi)大閥門(mén)來(lái)調(diào)節(jié)流量，而轉(zhuǎn)速則保持不變（通常為 額定轉(zhuǎn)速）。b、轉(zhuǎn)速控制法：即通過(guò)改變水泵的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)流量，而閥門(mén)開(kāi)度則保持不變（通 常為最大開(kāi)度）。圖2-3供水系統(tǒng)流量調(diào)節(jié)特性圖c、兩種方法的比較：從電動(dòng)機(jī)的效率看節(jié)能，在設(shè)計(jì)供水系統(tǒng)時(shí)，由于：對(duì)用戶的管路情況無(wú)法預(yù) 測(cè)；管阻特性難以準(zhǔn)確計(jì)算；必須對(duì)用戶的需求留有足夠的余地。因此，在決 定額定揚(yáng)程和額定流量時(shí)，通常裕量較大。所以，在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，即使在用水流量的高峰期，電動(dòng)

47、機(jī)也常常處于輕載 狀態(tài)，其效率和功率因數(shù)都較低。采用了轉(zhuǎn)速控制方式后，可將排水閥完全打開(kāi)而適當(dāng)降低轉(zhuǎn)速。由于電動(dòng)機(jī)在低 頻運(yùn)行時(shí)，變頻器具有能夠根據(jù)負(fù)載輕重調(diào)整輸入電壓的功能，從而提高了電動(dòng)機(jī)的 工作效率。這是變頻調(diào)速供水系統(tǒng)具有節(jié)能效果的第三個(gè)方面。供水系統(tǒng)的基本特性和工作點(diǎn)揚(yáng)程特性是以供水系統(tǒng)管路屮的閥門(mén)開(kāi)度不變?yōu)?前提,表明水泵在某一轉(zhuǎn)速下?lián)P程h與流量q之間的關(guān)系曲線f (q),如圖2-4所示。 由圖可以看出，流量q越大，揚(yáng)程h越小。由于在閥門(mén)開(kāi)度和水泵轉(zhuǎn)速都不變的情況下, 流量的大小主要取決于用戶的用水情況，因此，揚(yáng)程特性所反映的是揚(yáng)程與用水流量 q(u)間的關(guān)系。而管阻特性是以水泵的

48、轉(zhuǎn)速不變?yōu)榍疤?，表明閥門(mén)在某一開(kāi)度下，揚(yáng)程 ii與流量q z間的ii二f (qu)關(guān)系。管阻特性反映了水泵的能量用來(lái)克服泵系統(tǒng)的水位 及壓力差、液體在管道中流動(dòng)阻力的變化規(guī)律。由圖可知，在同一閥門(mén)開(kāi)度下，揚(yáng)程h 越大，流量q也越大。由于閥門(mén)開(kāi)度的改變，實(shí)際上是改變了在某一揚(yáng)程下，供水系統(tǒng) 向用戶的供水能力。因此，管阻特性所反映的是揚(yáng)程與供水流量q之間的關(guān)系 il=f(qc)o揚(yáng)程特性曲線和管阻特性曲線的交點(diǎn)，稱為供水系統(tǒng)的工作點(diǎn),如圖屮n點(diǎn)。 在這一點(diǎn)，用戶的用水流量qu和供水系統(tǒng)的供水流量qc處于平衡狀態(tài)，供水系統(tǒng)既滿 足了揚(yáng)程特性，也符合了管阻特性，系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。圖2-4供水系統(tǒng)的基木特征

49、變頻恒壓供水系統(tǒng)的供水部分主要由水泵、電動(dòng)機(jī)、管道和閥門(mén)等構(gòu)成。通常由 異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)水泵旋轉(zhuǎn)來(lái)供水，并且把電機(jī)和水泵做成一體,通過(guò)變頻器調(diào)節(jié)異步 電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而改變水泵的出水流量而實(shí)現(xiàn)恒壓供水的。因此，供水系統(tǒng)變頻的實(shí)質(zhì) 是異步屯動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速。異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速是通過(guò)改變定子供電頻率來(lái)改變同 步轉(zhuǎn)速而實(shí)現(xiàn)調(diào)速的。異步電機(jī)的轉(zhuǎn)差率定義為1川產(chǎn)牛水錘效應(yīng)的根木原因是水泵 在起動(dòng)和制動(dòng)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩太大，短時(shí)間內(nèi)流量的巨大變化而引起的。采用變頻調(diào)速，通過(guò)減少動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩，可以實(shí)現(xiàn)消 除水錘效應(yīng)，減少了對(duì)水泵及管道系統(tǒng)所受的沖擊，可大大延長(zhǎng)水泵及管道系統(tǒng)的壽 命。降低水泵平均轉(zhuǎn)速,減小工作過(guò)程中

50、的平均轉(zhuǎn)矩，從而減小葉片承受的應(yīng)力，減小 軸承的磨損，使水泵的工作壽命大大延長(zhǎng)。變頻調(diào)速的軟啟動(dòng)器避免了電機(jī)和水泵的 碩起動(dòng)，可大大延長(zhǎng)聯(lián)軸器壽命。減少了起動(dòng)電流，也就減少了系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，提 高了自身系統(tǒng)的可靠性。滯后性，同時(shí)用于水泵轉(zhuǎn)速控制的變頻器也存在一定的滯后見(jiàn)朗冶生昌尋斗曲挙枚kunming metallurgy college效應(yīng)。非線形用戶管網(wǎng)中因?yàn)橛泄茏?、水錘等因素的影響，同時(shí)又由于水泵的一些固 有特性，使水泵轉(zhuǎn)速的變化與管網(wǎng)壓力的變化不成正比，因此變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng) 是一個(gè)非線性系統(tǒng)。接器與中心單元的點(diǎn)數(shù)不夠用時(shí)，就要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展，擴(kuò)展接口 就是用于連接屮心基本單元與擴(kuò)

51、展單元的。模塊隨著可編程控制器在工業(yè)控制屮的廣 泛應(yīng)用和發(fā)展，各可編程控制器制造廠家已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一系列的智能接口模塊，使可編 程控制器的功能更加強(qiáng)大和完善。智能接口模塊種類(lèi)很多，例如高速技術(shù)模塊、控制 模塊、數(shù)字位，w = n(1 $)=鈴5 $)由上式可知，當(dāng)極對(duì)數(shù)不變時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與定子電源頻率城正比，因此連續(xù)調(diào) 節(jié)異步電機(jī)供電電源的頻率，就可以連續(xù)平滑地調(diào)節(jié)電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn) 子的轉(zhuǎn)速。變頻調(diào)速時(shí)，從高速到低速都可以保持有限的轉(zhuǎn)差率，因而變頻調(diào)速具有高 效率、高精度、調(diào)速范圍廣、平滑性較高、機(jī)械特性較硬的優(yōu)點(diǎn)，調(diào)速性能可與直流 電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)相媲美。因此，變頻調(diào)速是交流異步電機(jī)

52、中一種比較合理和理想的調(diào) 速方法，它被廣泛地應(yīng)用于對(duì)水泵電機(jī)的調(diào)速。在供水系統(tǒng)中，通常以流量為控制目的, 常用的控制方法為閥門(mén)控制法和轉(zhuǎn)速控制法。閥門(mén)控制法是通過(guò)調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié) 流量，水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速保持不變。其實(shí)質(zhì)是通過(guò)改變水路中的阻力大小來(lái)改變流量,因此, 管阻將隨閥門(mén)開(kāi)度的改變而改變，但揚(yáng)程特性不變。由于實(shí)際用水中，需水量是變化的, 若閥門(mén)開(kāi)度在一段吋間內(nèi)保持不變，必然要造成超壓或欠壓現(xiàn)象的出現(xiàn)。轉(zhuǎn)速控制法 是通過(guò)改變水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)流量，而閥門(mén)開(kāi)度保持不變,是通過(guò)改變水的動(dòng)能 改變流量。因此，揚(yáng)程特性將隨水泵轉(zhuǎn)速的改變而改變，但管阻特性不變。變頻調(diào)速供 水方式屈于轉(zhuǎn)速控制。其工作原

53、理是根據(jù)用戶用水量的變化自動(dòng)地調(diào)整水泵電機(jī)的轉(zhuǎn) 速，使管網(wǎng)壓力始終保持恒定，當(dāng)用水量增大時(shí)電機(jī)加速，用水量減小時(shí)電機(jī)減速。系統(tǒng)的實(shí)施效果假如小區(qū)系統(tǒng)投入使用的是1#、2#、3#三臺(tái)水泵工作，其中3#泵是小功率 水泵。通過(guò)運(yùn)行觀察，統(tǒng)計(jì)出三臺(tái)泵一天之內(nèi)的運(yùn)行時(shí)間為：1#泵24h; 2#泵大致 運(yùn)行19h; 3#泵僅運(yùn)行13ho其中1#泵、2#泵的額定功率是30kw, 3#泵的額定功率 是 15kwo見(jiàn)朗冶生昌尋斗曲挙枚kunming metallurgy college采用變頻器的小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)，在變頻器控制的作用下，系統(tǒng)的節(jié)約的功率可 用下式表示(出自變頻器應(yīng)用技術(shù)及電機(jī)調(diào)速)：ap=po(

54、0.'1+0.6x-xa)其屮 x二q/q0;q為小區(qū)的實(shí)時(shí)水量；q0為小區(qū)的滿負(fù)荷的水量；p0為滿負(fù)荷時(shí)的功率。如果按360天計(jì)算利用閥門(mén)來(lái)調(diào)節(jié)，其功率為：(30x2+15) x24x360=648000kw h;利用停止泵運(yùn)轉(zhuǎn)方式工作，通過(guò)運(yùn)行觀察，3#泵工作24h, 1#泵工作10h, 2#泵 工作 13h,其運(yùn)行功率為:(15x24) + (30x 10) + (30x 13) x360=475200kw;利用 變頻工作時(shí):3#泵始終處不工作在狀態(tài)，1#泵工作時(shí)間為13h, 2#泵變頻工作為7h。 如果水量調(diào)到80%時(shí)即小區(qū)的實(shí)時(shí)水量是小區(qū)的滿負(fù)荷的水量的0.8o計(jì)算兩個(gè)泵節(jié)

55、電量為：pxt=30x (0. 4+0. 6x0. 8-0. 83) x (13 + 7) x360= 79488 kw ho這樣與第二項(xiàng)計(jì)算即變頻節(jié)能計(jì)算時(shí)比用閥的調(diào)節(jié)節(jié)能為： 648000-475200+79488 = 252288 kw - h;按 0.4 元/kw - h 計(jì)算，每年可節(jié)省電 費(fèi):252288x0. 4=100915. 2元。可見(jiàn)每年可節(jié)省電費(fèi)約10萬(wàn)元左右。由此可見(jiàn)，變頻恒壓給水設(shè)備，既可以很好的滿足用水要求，又可以節(jié)約能源， 同時(shí)還可以降低設(shè)備的運(yùn)行故障，是今后推廣和大力提倡的方向。2. 1. 2變頻恒壓控制的理論模型變頻恒壓控制系統(tǒng)以供水出口管網(wǎng)水壓為控制冃標(biāo),在

56、控制上實(shí)現(xiàn)出口總管網(wǎng)的 實(shí)際供水壓力跟隨設(shè)定的供水壓力。設(shè)定的供水壓力可以是一個(gè)常數(shù),也可以是一個(gè) 時(shí)間分段函數(shù)，在每一個(gè)時(shí)段內(nèi)是一個(gè)常數(shù)。所以，在某個(gè)特定時(shí)段內(nèi)，恒壓控制的目 標(biāo)就是使出口總管網(wǎng)的實(shí)際供水壓力維持在設(shè)定的供水壓力上從圖中可以看出，在系 統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，如果實(shí)際供水壓力低于設(shè)定壓力，控制系統(tǒng)將得到正的壓力差,這個(gè)差 值經(jīng)過(guò)計(jì)算和轉(zhuǎn)換，計(jì)算出變頻器輸出高了自身系統(tǒng)的可靠性。圖2-5變頻恒壓控制原理圖頻率的增加值，該值就是為了減小實(shí)際供水壓力與設(shè)定壓力的差值，將這個(gè)增量 和變頻器當(dāng)前的輸出值相加，得出的值即為變頻器當(dāng)前應(yīng)該輸出的頻率。該頻率使水 泵機(jī)組轉(zhuǎn)速增大，從而使實(shí)際供水壓力提高

57、，在運(yùn)行過(guò)程屮該過(guò)程將被重復(fù)，直到實(shí)際 供水壓力和設(shè)定壓力相等為止。如果運(yùn)行過(guò)程中實(shí)際供水壓力高于設(shè)定壓力,情況剛 好相反，變頻器的輸出頻率將會(huì)降低，水泵機(jī)組的轉(zhuǎn)速減小，實(shí)際供水壓力因此而減 小。同樣，最后調(diào)節(jié)的結(jié)果是實(shí)際供水壓力和設(shè)定壓力相等。2. 1. 3傳統(tǒng)的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的基本原理該類(lèi)型的系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用屮較多，系統(tǒng)主要由水泵組、循環(huán)軟啟動(dòng)變頻柜、壓 力儀表、管路系統(tǒng)等組成。變頻柜由變頻調(diào)速器、plc、低壓電器等構(gòu)成。設(shè)計(jì)方案 如圖1、圖2所不。圖2-6傳統(tǒng)的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)圖2-7帶pid回路調(diào)節(jié)器的變頻恒壓供水系統(tǒng)見(jiàn)朗冶生昌尋斗曲挙枚kunming metallurgy college變頻器的作用是為電機(jī)提供可變頻率的電源，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速，從而使管