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1、 漯 河 职 业 技 术 学 院 毕业论文题 目 变频器恒压供水系统的设计系 别 电气电子工程系 专 业 电气自动化 班 级 (3)班 学生姓名 李会斌 指导教师 陈相志 2014 年 3 月论文摘要变频恒压供水的调速系统可以实现水泵电机无级调速，依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求，是当今最先进、合理的节能型供水系统。变频恒压供水方式与过去的水塔或或高水位水箱以及无塔（气压）供水方式相比，不论设备的投资，还是系统的稳定性、可靠性、自动化程度等方面都具有无法比拟优势，而且具有显著的节能效果。高可靠性，高智能化是未来供水设备适应社会发展和人民生活要
2、求的必然趋势。本论文首先对基于补偿降压启动的无塔供水系统工作原理进行了分析，认识到了其优缺点，另一方面从分析恒压变频供水的可行性，改造的理论、技术、经济可行性等方面进行多次实验分析，继而设计出“变频恒压供水控制系统”。 变频器供水系统以管网水压（或用户用水流量）为设定参数，通过微机控制变频器的输出频率从而自动调节水泵电机的转速，实现管网水压的闭环调节（PID），使供水系统自动恒稳于设定的压力值：及用水量增加时，频率升高，水泵转速加快，供水量相应增大。用水量减小时，频率降低，水泵转速减慢，供水量亦相应的减小，这样就保证了供水效率用户对水压和水量的要求，同时达到了提高供水质量和供水效率的目的，采用
3、该设备不需要建造高位水箱，水塔，水质无二次污染，是一种较为理想的现代化建筑供水设备。目录前言.10.引言.10.课题产生的背景.20.本论文主要内容.2第一章 基于补偿降压启动的无塔供水系统.31.系统的构成.31.系统的工作原理.31.系统的优缺点.5第二章 变频器恒压供水原理.62.变频调速原理.62.变频恒压供水原理分析.6 2.2.1变频恒压供水理论模型.6 2.2.2变频恒压供水原理及优点.7第三章 变频器恒压供水系统的设计83.变频器的选择.83.变频器ACS510及其优点.83.系统原理图设计.93.系统工作原理.11第四章 其它设备的选择.134.1压力变送器的选择.134.2
4、其它设备的选择.13 第五章 变频的参数设定155.ACS510控制板面.155.控制宏的选择.175.PID控制宏的默认参数.185.电机铭牌参数设定.215.其他参数的设定.22总结.23参考文献.24致谢.24九前言0.1引言随着社会经济的迅速发展，居民人口的增多，紧紧依靠高位水塔和压力罐来提供水源已不能满足居民的要求。高位水塔占用空间大，距地面较高，容易氧化，最主要的是储存的水量有限对现代居民来说很不便。压力罐供水原理是利用密封的罐体，使局部增压达到供水目的，具体工作顺序是由水泵将水通过逆变止阀压入罐体使罐体内气体受到压缩，压力逐渐增大，当压力达到指定上限时电接点压力表通过控制柜使泵机
5、自动停止，设备中的水压高于外界压力，自动送至供水管网，当罐体内水位下降，气压减少到指定的下限位置时，电接点压力表通过控制柜使水泵重新启动，如此反复，使设备不停地供水，当罐内气体不足时，补气阀可自动补气。衡量供水质量的重要标准之一是供水压力是否恒定，因为水压恒定于某些工业或特殊用户是非常重要的，如当发生火警时，若供水压力不足或无水供应，不能迅速灭火，会造成更大的经济损失或人员伤亡。而上述供水方式供水压力不能够恒定，而且在用水高峰时，水泵启动频繁，每次启动都会有较大的电流对电网冲击，水泵的损坏较大，每次进行维修水泵都要花费一笔不小的费用。在经济技术快速发展的今天，变频调速技术以其显著的节能效果和稳
6、定可靠的控制方式，在风机、水泵、空气压缩机、制冷压缩机等高能耗设备上广泛应用。利用变频技术与自动控制技术相结合，在中小型供水企业实现恒压供水，不仅能达到比较明显的节能效果，提高供水企业的效率，更能有效保证从水系统的安全可靠运行。0.2 课题产生的背景我校供水系统主要是由深井泵并网供水，水泵电机属大功率交流电机（37kw),不能全压启动，采用的是自耦变压器补偿降压启动控制加以控制。其显著特点：在用水低峰时，水泵启动频繁，水泵使用寿命短，易损坏，一般半年就得将水泵拔出来修一次，维修费用大。08年上半年，南水罐严重老化，不能继续使用，学院将其控制改为变频器控制。改造后已连续无故障运行一年半，仅水泵维
7、修费就节约2万余元。0.3 本论文主要内容本论文首先对较落后的基于补偿降压启动的无塔供水系统工作原理进行了分析，认识到了其优缺点，另一方面从分析恒压变频供水的可行性，改造的理论、技术、经济可行性等方面进行多次实验分析，继而设计出“变频恒压供水控制系统”其中设计了变频主电路、变频电机的运行模式、控制模式等。第一章 基于补偿降压启动的无塔供水系统1.1 系统的构成 图1-1 无塔供水装置结构图 1.2 系统的工作原理该无塔供水的基本原理是利用水泵向水箱内进水，压缩被封闭在水箱内的气体实现增压，由理想气体的状态方程可知，在气体温度不变的情况下，密闭容器中气体的体积V和压强P关系为：PV=定值。最初，
8、水箱内气体的压强为外界大气压P其体积为水箱容积V，随着水箱内水位升高，气体的体积在减小，其压强在升高，水箱内水的压力也在升高。因此，虽无高高的水塔也可向高处供水。 图1-2 无塔供水装置的主电路和控制电路1：手动控制转换开关SA置手动操作位置，其触点SA2为断开状态。按下启动按钮SB2，接触器KM2，KM3和时间继电器KT线圈通电，主电路中KM2和KM3的主触点闭合，电机开始降压起动。控制电路中，常闭触点KM21断开实现互锁，KM22闭合实现自锁，同时时间继电器KT开始延迟时，一段时间后，其常开触点KT闭合，中间继电器KA1线圈通电，触点KM13断开，使KM2，KM3，KT线圈断电，触点KM2
9、1恢复闭合，触点KA11闭合，接触器KM1线圈通电，其主触点闭合，电机切断为全压运行状态。电机在工作状态下，按一下停车按钮SB1，可使KM1线圈断电，电机停止工作。2：自动控制。转换开关SA置自动操作位置，其触点SA2为闭合状态，压力表对电机起控制作用。电机的起动：当压力表指针落到下限位置时，图中1，2两触点接通，中间继电器KA2线圈通电，其触点KM22闭合，实现自锁，触点KA21闭合，使KM2，KM3和三个线圈通电，电机降压起动。经过延时后时间继电器KT触点闭合，KA1线圈通电并自琐，触点KA13打开，使线圈KM2，KM3，KT断电，触点KA11闭合，使KM1线圈通电，电机切换到全压运行，水
10、泵进入正常工作状态。电机的停止：当压力表指针上升到上限位置时，图中1，3触点接通，中间继电器KA3线圈通电，触点KA32断开，使KA2线圈断电，触点KA21，KA22断开；触点KA31断开，使线圈KA1和KM1断电，电机停止工作。3：定时控制本控制电路采用定时开关设定允许系统工作的时间，图中DS触点时定时开关的触点，该触点闭合时控制系统才能工作，从而实现定时控制。定时开关可采用KS36T型微电脑定时开关，该开关定时设置较为灵活。1.3 系统的优缺点1 优点：系统优点是该无塔供水装置以地下水或河水为水源，向局部或小范围区域供水，具有运行费用低，初期投入小的优点。2 缺点：（1）水泵起动频繁是影响
11、电机使用寿命。 （2）水箱内的压力随着用水量的减少而下降，无法满足高层楼房需求，必须到达下限时电机才运行向水箱内供水。 第二章 变频器恒压供水原理2.1 变频调速原理 变频调速技术原理是把工频50HZ的交流电转换成频率和电压可调的交流电，通过改变交流电动机定子绕组的供电频率，在改变变频率的同时也改变电压，从而达到调节电动机转速的目的。此处变频调速是根据用户在单位时间内用水量的的多少来调速。在水流量小的时候变频控制水泵的转速缓慢，或变频器处于睡眠状态。一旦水流量大时，变频器则控制水泵快速运行，以达到管网压力一直处于稳定状态。始终保持供求关系为：供水=用水。2.2 变频恒压供水系统原理分析 变频恒压控制系统以供水出口管网水压为控制目标，在控制上实现出口总管网的实际供水压力跟随设定的供水压力。设定的供水压力可以是一个常数，也可以是一个时间分段函数，在每一个时段内是一个常数。所以，在某个特定时段内，恒压控制的目标就是使出口总管网的实际供水压力维持在设定的供水压力上。2.2.
