《变频恒压供水系统 (1)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《变频恒压供水系统 (1)（61页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摘摘 要要随着社会经济的飞速发展，城市建设规模的不断扩大，建筑物高度的增加，人口的增多以及人们生活水平的不断提高，对城市供水的水量、质量、稳定性提出了越来越高的要求。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。而且供水的控制多依赖值班人员的手工操作，这种方法控制过程繁琐，而且手动控制无法对供水管网的压力和水位变化及时做出适当的反应准确
2、性差。为了保证供水，机组通常处于超压状态运行，不但效率低、耗电量大，而且城市管网长期处于超压运行状态，报损也十分严重，更无法实现节能。这就是恒压供水的基本思路。交流变频器的诞生和 PLC 的运用为水泵转速的平滑性连续调节提供了方便。本论文结合我国中小城市供水厂的现状，设计了一套基于 PLC 的变频调速恒压自动控制供水系统。变频调速恒压供水自动控制系统由可编程控制器、变频器、水泵机组、压力传感器、工控机以及控制柜等构成。系统采用一台变频器拖动 4 台电动机的启动、运行与调速，其中两台大机（220Kw）和两台小机（160Kw）分别采用循环使用的方式运行。通过工控机和 PLC 连接，开发出了用于工控
3、机的数据采集和通信、设备状态控制和数据管理的监测程序，实现了监测控制。本文的变频恒压供水系统已在国内许多实际的供水控制系统中得到应用，并取得稳定可靠的运行效果和良好的节能效果。关键词: 变频调速 双恒压供水 PLC 短信模块目录目录1 1、绪、绪 论论 .1 11.1 恒压供水方案提出.11.2 变频恒压供水系统的国内研究现状.41.3 多泵恒压供水系统中的关键问题和本文的主要研究内容.52 2 变频恒压供水系统基本控制策略变频恒压供水系统基本控制策略 .8 82.1 系统介绍.82.2 变频分析.93 3 变频恒压供水系统的原理及其分析变频恒压供水系统的原理及其分析 .17173.1 系统的
4、工作原理.173.2 系统的理论分析.204 4 变频恒压供水系统的设计变频恒压供水系统的设计 .22224.1 系统控制功能及特点.224.2 硬件设计 .224.3 电气控制系统原理图设计.264.4 软件设计 .265 5、系统调试运行、系统调试运行 .26265.1 系统总装通调.265.2 上位机组态系统.26参考文献参考文献 .2626致谢致谢 .2626附录附录 .26261 外文文献 .262 电控系统控制电路和流程图.263 程序代码（梯形图） .2611 1、绪绪 论论变频调速技术是一种新型的、成熟的交流电机无级调速驱动技术，它以其独特优良的控制性被广泛应用在速度控制领域。
5、特别是在供水行业中，由于生产安全和供水质量的特殊需要，对恒压供水压力有着严格要求，变频调速技术也得到了更加深入的应用。我们把水压力控制在一定量，采用变频调速控制是保证压力恒定有效的方法。据对供水区供水量的了解，发现全天各时段用水量变化较大，如果不对供水量进行调节，管网压力的波动也会很大，容易出现管网失压或爆管事故。采用变频恒压供水控制后，当用水量较小时，这时相应管道和泵出口压力均较大，变频恒压控制方式将会降低泵的频率，减小泵出水量，从而降低管网压力；反之亦然。这样，用水量变化较大也不会造成管网压力有较大的波动。变频调速实现恒压供水不仅保证厂内自用高压水足够且稳定，而且保证了供水的安全可靠性。1
6、.11.1 恒压供水恒压供水方案方案提出提出众所周知，水是生产生活中不可缺少的重要组成部分，在节水节能己成为时代特征的现实条件下，我们这个水资源和电能短缺的国家，长期以来在市政供水、高层建筑供水、工业生产循环供水等方面技术一直比较落后，自动化程度低。主要表现在用水高峰期，水的供给量常常低于需求量，出现水压降低供不应求的现象，而在用水低峰期，水的供给量常常高于需求量，出现水压升高供过于求的情况，此时将会造成能量的浪费，同时有可能使水管爆破和用水设备的损坏。在恒压供水技术出现以前，出现过许多供水方式。以下就逐一分析。1.1.11.1.1 一台恒速泵供水系统一台恒速泵供水系统这种供水方式，水泵从蓄水
7、池中抽水加压直接送往用户，有的甚至连蓄水池也没有，直接从城市公用水网中抽水，严重影响城市公用管网压力的稳定。这种供水方式，水泵整日不停运转，有的可能在夜间用水低谷时2段停止运行。这种系统形式简单、造价最低，但耗电、耗水严重，水压不稳，供水质量极差。1.1.21.1.2 恒速泵加水塔的供水方式恒速泵加水塔的供水方式这种方式是水泵先向水塔供水，再由水塔向用户供水。水塔的合理高度是要求水塔最低水位略高于供水系统所需要压力。水塔注满后水泵停止，水塔水位低于某一位置时再启动水泵。水泵处于断续工作状态中。这种供水方式，水泵工作在额定流量额定扬程的条件下，水泵处于高效区。这种方式显然比前一种节电，其节电率与
8、水塔容量、水泵额定流量、用水不均匀系数、水泵的开、停时间比、开、停频率等有关。供水压力比较稳定。但这种供水方式基建设备投资最大，占地面积也最大;水压不可调，不能兼顾近期与远期的需要;而且系统水压不能随系统所需流量和系统所需要压力下降而下降，故还存在一些能量损失和二次污染问题。而且在使用过程中，如果该系统水塔的水位监控装置损坏的话，水泵不能进行自动的开、停，这样水泵的开、停，将完全由人操作，这时将会出现能量的严重浪费和供水质量的严重下降。1.1.41.1.4 恒速泵加气压罐供水方式恒速泵加气压罐供水方式这种方式是利用封闭的气压罐代替高位水箱蓄水，通过监测罐内压力来控制泵的开、停。罐的占地面积与水
9、塔水箱供水方式相比较小，而且可以放在地上，设备的成本比水塔要低得多。而且气压罐是密封的，所以大大减少了水质因异物进入而被污染的可能性。但气压罐供水方式也存在着许多缺点，在介绍完变频调速供水方式后，再将二者作一比较。1.1.51.1.5 变频调速供水方式变频调速供水方式这种系统的原理是通过安装在系统中的压力传感器将系统压力信号与设定压力值作比较，再通过控制器调节变频器的输出，无级调节水泵转速。使系统水压无论流量如何变化始终稳定在一定的范围内。变频调速水泵调3速控制方式有三种:水泵出口恒压控制、水泵出口变压控制、给水系统最不利点恒压控制。变频调速的方式在节能效果上明显优于气压罐方式。气压罐方式依靠
10、压力罐中的压缩空气送水，气压罐配套水泵运行时，水泵在额定转速、额定流量的条件下工作。当系统所需水量下降时，供水压力将超出系统所需要的压力从而造成能量的浪费。同时水泵是工频率启动，且启动频繁，又会造成一定的能耗。而变频恒压供水在系统用水量下降时可无级调节水泵转速，使供水压力与系统所需水压大致相等，这样就节省了许多电能，同时变频器对水泵采用软启动，启动时冲击电流很小，启动能耗比较小。另外气压罐要消耗一定的钢量，这也是它的一个较大的缺点。而变频调速供水系统的变频器是一台由微机控制的电气设备，不存在消耗多少钢材的问题。同时由于气压罐体积大，占地面积一般为几十平米。而变频调速式中的调速装置占地面积仅为几
11、平米。由此可见变频调速供水方式比气压罐供水方式将节省大量占地面积。在运行效果上，气压罐方式与调速式相比也存在着一定差距。气压罐方式的运行不稳定，突出表现在它的频繁启动。由于气压罐的调节容量仅占其总容积的 1/3l/6，因而每个罐的调节能力很小，只得依靠频繁的启动来保证供水，这样将产生较大的噪声，同时由于启动过于频繁，压力不稳，加之硬启动，电气和机械冲击较大，设备损坏很快。变频调速式的运行十分稳定可靠，没有频繁的启动现象，加之启动方式为软启动，设备运行十分平稳，避免了电气、机械冲击。在小区供水中，而且由于调速式是经水泵加压后直接送往用户的，防止了的水质二次污染，保证了饮用水水质可靠。由此可见，变
12、频调速式供水系统具有节约能源、节省钢材、节省占地、节省投资、调节能力大、运行稳定可靠的优势，具有广阔的应用前景和明显的经济效益与社会效益。41.21.2 变频恒压供水系统的国内研究现状变频恒压供水系统的国内研究现状变频恒压供水是在变频调速技术的发展之后逐渐发展起来的。在早期，由于国外生产的变频器的功能主要限定在频率控制、升降速控制、正反转控制、起制动控制、起制动控制、压频比控制及各种保护功能。应用在变频恒压供水系统中，变频器仅作为执行机构，为了满足供水量大小需求不同时，保证管网压力恒定，需在变频器外部提供压力控制器和压力传感器，对压力进行闭环控制。从查阅的资料的情况来看，国外的恒压供水工程在设计时都采用一台变频器只带一台水泵机组的方式，几乎没有用一台变频器拖动多台水泵机组运行的情况，因而投资成本高。随着变频技术的发展和变频恒压供水系统的稳定性、可靠性以及自动化程度高等方面的优点以及显著的节能效果被大家发现和认可后，国外许多生产变频器的厂家开始重视并推出具有恒压供
