变频供水(正文)本科学位论文.doc

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1、宜宾职业技术学院毕业设计1、绪论目前，我们国家在水位控制中有很大一部分水泵电机是不变速拖动系统，不变速电机的电能大多消耗在适应供水量的变化而频繁的开停水泵中。这样不但使电机工作在低效区、减短电机的使用寿命，而且电机的频繁开停使设备故障率很高，导致水资源严重浪费，系统的维护、维修工作量较大。随着高位生活用水和工业用水逐渐增多，传统的控制方法已经落后。原先用人工进行水位控制，由于无法每时每刻对水位进行准确的定位监测，很难准确控制水泵的起停。使用浮标或机械等水位控制装置使供水状况有了一些改变，但由于机械装置的故障多，可靠

2、性差，给维修带来很大的麻烦。变频技术以其在节能与恒压方面的优越性能，可以解决水压控制系统存在的以上问题。考虑选用单片机或PLC与变频器结合为核心构成的系统都能达到较好的控制效果。但在软件设计上，PLC比单片机的编程更简洁、直观，从硬件接口考虑，单片机电路稍微复杂一些。从经济方面考虑，由于PLC工艺的日渐成熟，小型PLC的成本与单片机相差无几。由于要根据现场情况调整系统参数，PLC的软件中时间参数的调整更简单，这样更有利于售后服务人员掌握。本系统控制效果好，软件设计简单，硬件接口简易可行、可靠性高，则整个系统的性价比

3、非常高。本次设计将电力和机械相辅相成的结合起来，并以此为目标进行系统的学习研究和思考锻炼自己的综合能力。26宜宾职业技术学院毕业设计2、电机控制系统原理及水泵加、卸载供水控制方式存在的电能浪费2.1能耗分析交流异步电动机的转速公式为：　　　　　　　　　　　n=60f（1-s）/p（式2-1）　　　　　　　　　　　其中n—电机转速　　　f—运行电频率；　　　　　　　　　　　p—电机极对数　　　　s—转差率；加、卸载控制方式使得水的压力在Pmin～Pmax之间来回变化。Pmin是最低压力值，即能够保证用户正常工作的最低

4、压力。一般情况下，Pmax、Pmin之间关系可以用下式来表示：Pmax＝（1＋δ）Pminδ是一个百分数，其数值大致在15%～30%之间。 在加、卸载供水控制方式下的水泵电机，所浪费的能量主要在2个部分：1）加载时的电能消耗在压力达到最小值后，原控制方式决定其压力会继续上升直到最大压力值。在加压过程中，一定要克服外界摩擦做功，从而导致电能损失。另一方面，高于压力最大值的自来水在进入供水元件前，其压力需要经过减压阀减压，这一过程同样是一个耗能过程。2）卸载时电能的消耗当压力达到压力最大值时，水泵通过如下方法来降压卸载

5、：关闭进水阀使电机处于空转状态，同时将水箱分离罐中多余的水通过放空阀放空。这种调节方法要造成很大的能量浪费。据测算，水泵卸载时的能耗约占水泵满载运行时的10%～25%。换言之，该水泵电机20%的时间处于空载状态，在作无用功。很明显在加卸载供水控制方式下，水泵电机存在很大的节能空间。2.2电机控制系统原理的不足之处1）靠机械方式来调节水体流量，使供水量无法连续调节，当用水量不断变化时，供水压力不可避免地产生较大幅度的波动。严重影响了我们生活中的使用要求。再加上频繁调节电机转速，会加速电机的冲击磨损，增加维修量和维修成

6、本。 2）频繁调节电机转速，启动冲击电流和启动给水泵电机带来机械冲击，耐用性得不到保障。因此，对电机的性能要求较高。26宜宾职业技术学院毕业设计3、恒压供水控制方案的设计针对原有供水控制方式存在的诸多问题，可应用变频调速技术进行恒压供水控制。我们把管网压力作为控制对象，压力传感器YB将水池中水的压力P转变为电信号送给PID调节器，与压力设定值P0作比较，并根据差值的大小按给定的PID控制模式进行运算，产生的控制信号送到变频调速器VF，通过变频器控制电机的工作频率与转速，从而使实际压力P始终接近设定压力P0。另外，采

7、用该方案后，水泵电机从静止到旋转工作可由变频器来启动，实现了软启动，避免了启动冲击电流和启动给水泵电机带来的机械冲击。3.1变频器恒压供水简介变频恒压供水系统原理如图3-1所示，它主要是由PLC、变频器、PID调节器、TC时间控制器、压力传感器、液位传感器、动力控制线路、工业控制计算机（IPC）系统以及3台水泵等组成。用户通过控制柜面板上的指示灯、按钮和转换开关来了解和控制系统的运行。通过安装在出水管网上的压力传感器，把出口压力信号变成4～20mA的标准信号送入PID调节器，与给定压力参数进行比较，得出一调节参数，

8、传送给变频器。由变频器控制水泵的转速，调节系统供水量，使供水系统管网中的压力保持在给定压力上。当用水量超过一台水泵的供水量时，通过PLC控制器增加水泵数量。即根据用水量的大小由PLC控制所需工作水泵数量的增减及变频器对水泵的调速，实现恒压供水。同时系统配备的时间控制器和PID控制器，使其具有定时换泵运行功能（由时间控制器实现）和双工作压力设定功能（由PID控