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1、目 录摘要1前言11.1双恒压供水的目的和意义11.2消防、生活供水的特点11.3消防、生活供水的实现21.4论文的主要工作41.5本章小结52变频调速恒压供水系统理论分析62.1序言62.2工艺调节过程简介62.3变频调速调节系统62.4节能分析112.5小结143总体方案设计163.1系统总述163.2压供水控制系统的基本控制策略173.3压供水系统的基本构成173.4总体设计框架183.5本章小结204硬件系统设计214.1设备选择224.2外部电路设计304.3控制电路设计314.4 变频器参数设定344.5本章小结365软件系统设计375.1 泵站软件的设计分析375.2程序结构37
2、5.3程序功能实现385.4 控制程序设计405.5 本章小结416系统调试426.1变频器调试426.2 PLC的调试456.3本章小结46结论47设计总结49致谢50参考文献51附录1 程序清单附录2 电气原理图附录3 PLC外围接线图1前言传统的生活及生产供水的方法是通过建造水塔维持水压。但是，建造水塔需要花费财力，水塔还会造成水的二次污染。那么，可不可以不借助水塔来实现恒压供水呢？当然可以，但是要解决水压随用水量的大小变化的问题，通常的办法是:用水量大时，增加水泵数量或提高水泵的转动速度以保持管网中的水压不变，用水量小时又需做出相反的调节。这就是恒压供水的基本思路。交流变频器的诞生和P
3、LC的运用为水泵转速的平滑性连续调节提供了方便。1. 1双恒压供水系统的目的和意义 变频调速双恒压系统，是现今社会供水的一个新兴的课题。首先，它把传统的消防、生活两套供水系统综合在一个系统中，通过特殊的方法，兼顾生活、消防各自供水的特点和差异性，既能保证正常情况下高质量生活供水，又能保证消防状态下可靠的消防水源。其次，双恒压供水系统，能根据不同的季节，不同的供水时段，以及各种意外的情况作出反应，保证系统管网的恒压，减少供水欠压和过压两种不合理现象。改变了传统的恒速泵，或水塔、水箱供水方式的缺点;也避免了像水塔或水箱二次污染的可能，使设备和系统平稳和可靠，同时节能显著。此外，构造这样一个控制系统
4、可减小占地面积，降低一次性投资，系统安全可靠，维修管理方便。 本论文就如何构筑这样一个系统提出了一套较完备的方案，对此方案的实际运用，做了较深入的理论探讨，并结合工作实际，做了一套切实可行的系统。1. 2消防、生活供水的特点 传统的消防、生活供水方式是分别独立的两套系统，这样既不经济又不合理，而且在真正发生火灾时，系统的可靠性使人置疑，并且人为地增加投资成本和运行费用。 合理选择给水系统对住宅给排水的设计尤为重要。中国工程建设标准化协会标准居住小区给排水设计规范(CECS57:94)中明确规定:多层建筑居住小区，应采用生活消防共用的给水系统。同样，对于多层住宅建筑内的生活给水与室内消火栓给水系
5、统的共用，则有利于给水系统的技术和经济优化多层住宅建筑的生活、消防给水系统的设置目的和运行方式不同。消防用水必备但不常用，是应急使用系统，力求简单，应尽可能减少设备:生产(生活)用水是常用系统，但所需水量时大时小。如合理地采用加压供水系统，并使消防、生活供水系统有机结合，则不仅可以大大减少不必要的投资，而且能省去日常的维护费用1.3生活、消防供水的实现 给水系统由三台工频水泵和一套变频控制系统组成，工频泵组各根据负荷情况选定不同台数的水泵及电机。三台泵轮流备用。这样就避免了长期不使用水泵，发生水泵锈死的现象。 平时生活用水由一台泵组供给，工作在低压状态下，保证给水管网末端用户所需要的水压和水量
6、，同时保持消防管网的一定水压和水量。保证了水质的卫生标准和水量的稳定性。火灾时，根据消火栓的紧急按钮指令或消防指令信号启动(手动或自动)消防供水系统，三台泵启动加频工作保证消防管网消防所需要的水压和水量。但为使此供水系统安全可靠，此供水系统要求有独立的供电电源或独立的供电回路，保证泵房给水的安全可靠，以保证火灾区断电不断水，同时该系统应该用双路自动切换电源，以确保消防水泵的用电可靠安全。 变频调速恒压供水用于高层建筑群和住宅小区，可节约设备投资，而且集中管理维护较为方便，既可靠又经济。此外，此供水方式和每幢楼有屋顶水箱或用气压罐给水方法比较，有许多优点。用此方式供水，随时都能保证消防管网所需要
7、的水压和水量，根据用水量大小自动调节给水量、自动增加或减少运行工作泵，节省电力，压力稳定，不会有超压或欠压运行的现象。备用泵参与运行，可避免长期不运行而锈死。在变频器发生故障时，能自动切换到工频供电继续维持供水。水泵发生故障时，故障泵退出，备用泵自动投入。不仅可以全自动运行，而且可以无人值守，方便维修管理。它还避免了原屋顶水箱里水质的二次污染，减轻了建筑负荷，节省建筑造价，保持建筑结构完美，节省使用空间等等。有利于开发建设行业统一规划，综合管理，提高经济效益。1. 3.1目前供水系统的模式 对于居住住宅楼的给水系统设计，传统的供水方式一般采用恒速泵直接供水;采用高位水箱供水;气压罐供水。1.3
8、.1恒速泵供水 此方式是一种传统的水系统供给方式，对于离心式机泵，过去常采用手动或自动调节控制阀、调节阀的开度来改变和调节流量，即用人为增减阻力的办法来实现调节。当工艺需要小流量时，调小调节阀开度机泵的能量大量损失在阀门和调节阀上，浪费了许多能量。而往复式机泵常通过备用机组、直流电机调速、旁路调节来适应工况的波动。但若备用机组频繁启停，可能会导致工况的振荡，同时也会影响设备寿命和电网电压。改变机泵的转速来调节流量是最经济的调节手段，因为转速降低后，流量成比例下降，而功耗的下降是大于该比例的。但是转速调节受驱动机的限制，采用直流电动机调速较为方便，但增加了整流装置，而且直流电动机价格昂贵。且两者
9、都有运转经济性较差、维修工作量大的缺点。恒速泵由于耗能不合理，控制方法的不足，适应性差将逐渐被淘汰。1 .3. 2高位水箱供水 采用楼顶设高位水箱供生活用水的方式，虽较为安全可靠，设备、技术等方面也较成熟。然而，在后期给水系统的运行、维护和管理过程中，此供水方式存在一些问题。例如，由于屋顶水箱的材质及表面防腐物质的有机成分不同，造成水质严重的二次污染;目前对水箱内存水的消毒问题并未得到较好的解决，水箱内经常还发现有死老鼠的情况;加之屋顶高位水箱的有效容积受建筑负荷限制，一般考虑只贮存10分钟的消防用水量，高层建筑一旦发生为灾，靠水箱供应扑灭火灾的消防水量，是远不够的。如对于消防水泵长期不使用，
10、经常发生锈死现象，消防管网中长期存水而形成死水，对发生火灾时不利。故高层建筑的二次加压供水设施高位水箱，给人们的生活和物业管理者带来的问题急需解决。 高位水箱的供水系统，虽实际是一个压力大致恒定的系统，这个压力就是水位的高度。而管道的阻力特性却是变化的，当水的用户多时(也即打开阀门，放水的支路多时)，管道的阻力就相应减少，反之则阻力增大，大大降低了生活供水质量。 虽然高位水箱供水由于运行较为经济合理、适应性强而被广泛采用，目前国内大部分高层建筑均采用此方式供水，但此方式存在着投资大、占用面积大二次污染等豁占。1.3.3气压罐供水 气压罐给水设备用于消防供水系统，在工程实践中已屡见不鲜。气压罐在
11、消防工程中的用途不外乎:一、其调节水量可满足十分钟消防初期用水量，从而替代屋顶水箱;二、作为增压设施，以弥补高位水箱设置高度之不足即满足大楼顶层消火栓处7m静水压要求;三、作为消防系统稳压用，启停稳压泵及启动消防泵并发出火警讯号用。上述三种用途有一共同点，即均需贮存满足规范要求的消防用水量。气压供水由于体积小、技术简单、不受高度限制等特点，近几年来己在高层建筑中采用，但由于此方式存在着调节量小、水泵启动频繁、对电器设备要求较高等缺点，因而使这种供水系统的发展受到限制。事实上要制造满足贮存调节水量为18, 12. 6m的气压水罐，在技术上是可以做得到的。但在实际工程中，由于受到建筑物内场地限制而
12、很难实现。为此广大设计人员对气压水罐只用作增压及稳压设施1. 4论文的主要工作 本论文的主要工作是城镇小区供水系统(包括生活和消防)的实施和控制，采用无塔和无箱供水方式进行设计和实施，其实施结果证明是可行的，具体而言，本论文的主要工作如下: 构筑城镇小区的双恒压供水系统(设计、论证)。 系统详细构件组成(变频器、PLC、水泵、电机及电器辅助驱动器件等)，及这些构件选用的理论依据。 整个系统调速过程和节能的理论分析。 系统通讯实现(包括变频器、PLC通讯的硬件实现和软件实现)。 PLC、变频器、外围接口的连接及PLC的编程。 系统的总体调试(关键设备参数的设定，调试遇到问题及解决办法和措施)。 本论文是用理论去分析，解决实际工程问题来实施设计的一个完整控制系统，证明是可行的，它为以后的
