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1、本科生毕业设计说明书（毕业论文）题 目：电厂综合水泵房水泵变频调速控制系统设计电厂综合水泵房水泵变频调速控制系统设计摘要本论文是根据某电厂综合水泵房工艺要求，现拟对中水提升泵和工业补给水泵两套系统进行变频调速改造。其中中水提升泵系统（一控三），其变频柜控制三台75KW水泵，变频泵定时循环运行，一周自动切换一次，当变频泵不能满足要求时，自动软启动一台工频泵,当变频泵仍然不能满足压力给定值时，再自动软启动第三台水泵。工业补给水泵系统（一控二），其变频柜只控制两台37KW小泵，水泵不要求定时循环运行，但能够手动切换运行。当变频泵不能满足要求时，自动启动另一台工频小泵。75KW大泵只能工频手动控制，不
2、参与变频自动控制。两套系统的基本构成均由变频器（含PID）、软启动器、电动机、压力传感器等构成，而且都利用了变频器来控制水泵电机的软启动和转速。压力变送器用来检测水泵房管网中的当前水压，以电信号的方式送入变频器的PID控制器与设定值进行比较后执行PID运算，对变频器的输出频率和电压进行控制，从而改变水泵电机的转速进而改变供水量，最终使管网中的水压稳定在设定值的附近。关键词：变频器、软启动器、水泵、PID、调速The Design of Frequency Control System of an Integrated Water Pump House of a Power PlantAbstr
3、actThis paper is based on technical requirements of an integrated water pump house of a power plant. It is intended for water lift pump and industrial water supply pump frequency control two systems transformation. Where the water lift pump system (one control three), its variable frequency counter
4、control three pumps of 75KW, these pumps need timing loop operation, one week automatically switch once. When one pump can not meet the requirements, automatically starts frequency pump, when two pump still can not meet the pressure setpoint, and then a third pump automatic soft starts. Industrial s
5、upply pump system (one control two), its variable frequency counter only control two small pumps of 37KW, the two pumps do not require timing loop to run, but thesystem can be run manually, when one pump can not meet the requirements, automatically starts another small pump. 75KW large pump only man
6、ual control by power frequency and it does not participate in frequency control. The basic structure of the two systems by the frequency inverter (including PID), soft starter, motor, pressure sensors, etc. and both two systems have taken advantage of the inverter to control the pump motor soft star
7、t and speed. Pressure transmitter used to detect current pipe pressure of pump, in the form of electrical signals sented into the PID controller of inverter and compared with the set value , after that the PID operation is performed, which is to control the inverter output frequency and voltage, thu
8、s changing the pump motor speed and then change the water supply, and finally making the pipe network water pressure stabilized at the setpoint nearby. Keywords: frequency inverter, soft starter, water pump, PID, speed control目录摘要IAbstractII第一章 引言11.1 研究背景11.1.1 变频技术的国内外发展与现状11.1.2 国内外水泵变频系统的现状11.2
9、本设计研究的主要内容2第二章 水泵变频调速控制系统总体设计方案52.1变频调速控制系统的理论基础52.1.1三相异步电动机的调速原理52.1.2软启动器及其使用62.2水泵变频调速控制系统的分析说明92.2.1水泵变频调速恒压供水系统构成102.2.2水泵变频调速恒压供水系统的控制策略102.2.3两系统的主电路接线图112.2.4软启动器控制系统的过程分析13第三章 系统硬件的设计173.1变频控制柜的组成173.2 变频器183.2.1变频器的构成183.2.2变频器的主电路183.2.3变频器的控制电路193.2.4变频器的特点与比较213.2.5变频器的选型223.2.6变频器的外部运
10、行操作233.3 PID调节器243.4软启动器的选择253.5压力变送器的选择263.6其它电气元件27第四章 MM430系列变频器的快速调试324.1参数复位324.2快速调试334.3功能调试34总结35参考文献36附录A37致谢41第一章 引言1.1 研究背景1.1.1 变频技术的国内外发展与现状近年来电力电子器件的材料开发和制造工艺水平不断提高，尤其是高压大容量绝缘栅双极型晶体管IGBT、集成门极换向晶闸管IGCT器件的成功开发，与此同时伴随着微型计算机控制技术及电机拖动控制系统理论的发展，使大功率变频技术得以迅速发展，性能日臻完善。如今我国每年大约60%的发电量是由电动机消耗掉的，
11、因此如何利用电机调速技术进行电机运行方式的改造以节约电能，受到了国家和业界人士的重视。在80年代末90年代初以及中期，我国变频技术主要依赖于国外产品进口。国外变频技术发展从20世纪80年代后半期开始，尤其以欧洲、美国、日本发展较早，基于VVVF技术的变频器技术产业也愈来愈成熟。而在我国这十几年的变频技术发展期间，我们走的是集成化的道路，从先学习国外的先进技术到自主的创新研发。我国自主研发变频器的生产地区主要集中于南方地区，且主要集中为低压变频器，但多数国外跨国企业在我国变频技术占有主导地位，不仅是低压变频方面，还包括了高压变频方面。1.1.2 国内外水泵变频系统的现状随着变频技术的发展和恒压供
12、水系统的稳定性、可靠性以及显著的节能效果等方面的优点，国内外变频器厂家纷纷开始重视并推出了具有恒压供水功能的变频器，像三菱变频器FRA740，虽然它本身带有PID控制器，可以实现频率和电压的自动调节，但是要实现多台变频泵的自动切换、水泵的变频工频切换功能，需要外接PLC，实现起来系统更加复杂，同时也不利于后期的维护。像原深圳华为电气公司和成都希望集团也推出了恒压供水专用变频(5.5KW22KW)，无需外接PLC和PID调节器，可完成最多4台水泵的循环切换、定时起、停和定时循环。该变频器将压力闭环调节与循环逻辑控制功能集成在变频器内部实现，但其输出接口限制了带负载容量，同时操作不方便且不具有数据
13、通信功能，因此只适用于小容量，控制要求不高的供水场所。可以看出，目前在国内外变频调速恒压供水控制系统的研究设计中，对于能适应不同的用水场合，结合现代控制技术、网络和通讯技术同时兼顾系统的电磁兼容性(EMC)的变频恒压供水系统的水压闭环控制研究得不够。因此，有待于进一步研究改善变频恒压供水系统的性能，使其能被更好的应用于生活、生产实践。1.2 本设计研究的主要内容本设计是以电厂综合水泵房的中水提升泵及工业补给水泵两套系统为控制对象，采用变频技术，设计一套某电厂综合水泵房的恒压供水系统，现拟对其进行变频调速改造。其中3台中水提升泵配备一台变频器，采用一面变频柜；2台工业补给水泵配备一台变频器，采用
14、一面变频柜；在综合水泵房安装一套双电源切换装置，为两套变频调速系统供电。中水提升泵变频调速系统可由现场集控系统进行协调控制，根据运行工况按设定程序，实现对中水提升泵电动机转速控制。表1.1 电动机的参数表电动机型号Y315S-6额定电压380V额定功率75KW台数3额定电流140A绝缘等级F工业补给水泵变频调速系统可由现场集控系统进行协调控制，根据运行工况按设定程序，实现对工业补给水泵电动机转速控制。表1.2 电动机的参数表电动机型号Y2-200L2-2额定电压380V额定功率37KW台数2额定电流68A绝缘等级F另外一台工业补给水泵不参与变频调速，只工频运行。表1.3 电动机的参数表电动机型
15、号Y2-280S-4额定电压380V额定功率75KW台数1额定电流140A绝缘等级F具体要求如下：1、控制方式：中水提升泵采用一控三的方式，工业补给水泵采用一控二的方式。具体如下：以母管压力为自动控制依据，根据运行情况，设定母管压力实现恒压供水。在用水高峰期，变频器以较高频率运行，保证正常的用水压力。当不用水时，变频器运行在0Hz,水泵电机停车。当下次用水时，随着用水量的增加，管网压力降低，变频器开始由低频启动，直到运行在满足用水压力要求的相应频率下。另外两台水泵作为工频备用泵，当变频水泵达到额定频率且人不满足系统用水要求时，自动启动1台工频备用泵。如启动后系统压力大于母管压力时，不立即切除工频备用泵，而是首先由变频调节系统母管压力，以避免切除备用泵后系统母管压力急剧下降造成备用泵频繁启动。当变频泵调整为某一合适的频率时，切除备用泵，改为变频调节。当启动1台工频备用泵仍不满足系统用水要求是在启动另外一台工频备用泵，以满足系统用水要求。为了保证水系的安全用水，系统应设计变频器故障旁路功能。即在变频器检修或故障情况下系统具有工频供水功能，使供水系
