城市恒壓供水系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)書5

1、河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文畢業(yè)設(shè) 計(jì)論文題目城市恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)姓名學(xué)院專業(yè)機(jī)電一體化年級機(jī)電 0902學(xué)號指導(dǎo)教師目錄摘要.3第 一 章緒論.41. 1本課題選題背景及現(xiàn)實(shí)意義 .41. 2設(shè)計(jì)目的 .41. 3變頻恒壓供水系統(tǒng)組成.5第 二 章恒壓供水中設(shè)備的選擇和論證.72. 1恒壓供水控制系統(tǒng)的基本控制策略 .72. 2恒壓供水系統(tǒng)的基本構(gòu)成.72. 3PLC 的選擇和論證.92. 4變頻器的選擇和論證.102. 5電機(jī)的選擇和論證.1215河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文2. 6壓力傳感器的選用.14第 三 章電控系統(tǒng)的原理圖.15第 四 章PLC 編程.164. 1P L C的 I/

2、O 接線圖.164. 2P L C程序 .16總結(jié).20致謝.21參考文獻(xiàn).22城市恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：如今城市的發(fā)展對其基礎(chǔ)設(shè)施的要求變高，傳統(tǒng)的供水方式已不能滿足人民的需求。節(jié)能的理念也日益體現(xiàn)在這些設(shè)施上，處于這些方面的考慮，設(shè)計(jì)出一個節(jié)能恒壓的供水系統(tǒng)成為城市供水設(shè)施的需要。本文主要介紹變頻調(diào)速在恒壓供水中的應(yīng)用，描述恒壓供水技術(shù)的原理， 以及它的系統(tǒng)構(gòu)成基礎(chǔ)。介紹了變頻器的一些基本原理和軟硬件的組成，在恒壓供水系統(tǒng)中變頻器種類的選擇和使用，全面介紹恒壓供水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。提出不同的控制方案，通過研究和比較來說明采用變頻器和PLC 組合構(gòu)成控制系統(tǒng)是最優(yōu)化的控制方案。關(guān)鍵字： PLC

3、 ；恒壓供水；水泵；變頻器Abstract: Today, the development of the urban infrastructure requirements, the traditional water already cannot satisfy the needs of the people. Energy-saving concepts are also increasingly reflected in these facilities, in these aspects into consideration, the reference to design a con

4、stant pressure water supply system of energy as urban water supply facilities.this paper mainly introduces the PLC programmable control technology and frequency conversion in the constant pressure water supply, the principle of constant pressure water supply system, and its foundation. This paper in

5、troduces the basic principles of PLC is with software and hardware, the constant pressure water supply system in the type selection and use of PLC, after a comprehensive introduction of constant pressure water supply system, and the structure of software program and PLC I/O point Settings. Put a dif

6、ferent control scheme, through research and comparison to illustrate using PLC and inverter constitute the system is optimized control scheme.Key words: PLC, Constant pressure water supply, Water pump, inverter15河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文第一章緒論1.1 本課題選題背景及現(xiàn)實(shí)意義隨著社會的發(fā)展和進(jìn)步，城市高層建筑的供水問題日益突出。一方面要求提高供水的質(zhì)量， 不要因?yàn)閴毫Φ牟▌佣斐?/p>

7、供水障礙；另一方面要求保證供水的可靠性和安全性，在發(fā)生火災(zāi)時能夠可靠供水。針對這兩方面的要求，新的供水方式應(yīng)運(yùn)而生，這就是PLC 控制的恒壓無塔供水系統(tǒng)。恒壓供水保證了供水的質(zhì)量，以PLC 為主機(jī)的控制系統(tǒng)豐富了系統(tǒng)的控制功能，同時又提高了系統(tǒng)的可靠性。我國長期以來在市政供水、高層建筑供水、工業(yè)生產(chǎn)循環(huán)供水等方面技術(shù)一直比較落后，工業(yè)自動化程度低。主要表現(xiàn)在用水高峰期，水的供給量常常低于需求量，出現(xiàn)水壓降低供不應(yīng)求的現(xiàn)象；而在用水低峰期，水的供給量常常高于需求量，出現(xiàn)水壓升高供過于求的情況， 此時會造成能量的浪費(fèi)，同時還有可能造成水管爆裂和用水設(shè)備的損壞。傳統(tǒng)調(diào)節(jié)供水壓力的方式， 多采用頻繁啟

8、停電機(jī)的控制和水塔二次供水調(diào)節(jié)的方式，前者產(chǎn)生大量能耗的， 而且對電網(wǎng)中其他負(fù)荷造成影響，設(shè)備不斷啟停會影響設(shè)備壽命；后者則需要大量的占地與投資。 且由于是二次供水，不能保證供水質(zhì)的安全與可靠性。而變頻調(diào)速式的運(yùn)行十分穩(wěn)定可靠， 沒有頻繁的啟動現(xiàn)象，啟動方式為軟啟動，設(shè)備運(yùn)行十分平穩(wěn)，避免了電氣、機(jī)械沖擊， 也沒有水塔供水所帶來的二次污染的危險(xiǎn)。由此可見， 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)具有供水安全、節(jié)約能源、節(jié)省鋼材、節(jié)省占地、節(jié)省投資、調(diào)節(jié)能力大、運(yùn)行穩(wěn)定可靠的優(yōu)勢，具有廣闊的應(yīng)用前景和明顯的經(jīng)濟(jì)效益與社會。1.2 設(shè)計(jì)目的機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是大學(xué)生在完成機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)等專業(yè)課學(xué)習(xí)后 ,

9、進(jìn)行綜合性實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，總的目的是在老師的指導(dǎo)下,使學(xué)生通過課程設(shè)計(jì),對所15河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文學(xué)課程理論知識進(jìn)行一次系統(tǒng)的回顧檢查復(fù)習(xí)和提高,并運(yùn)用所學(xué)理論,通過調(diào)研 ,設(shè)計(jì)一個機(jī)電控制方面的課題,受到從理論到實(shí)踐應(yīng)用的綜合訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立運(yùn)用所學(xué)理論解決具體問題的能力,具體有以下幾點(diǎn)：1、通過檢索查閱運(yùn)用有關(guān)手冊、標(biāo)準(zhǔn)及參考資料，培養(yǎng)起學(xué)生檢索查閱資料、使用資料的方法和能力。2、通過回顧查閱課程理論知識、運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)課,專業(yè)技術(shù)課和專業(yè)課知識，培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)實(shí)際問題正確設(shè)計(jì)總體方案, 分析具體問題、進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的能力。3、本例綜合了PLC 在多方面的應(yīng)用，既有開關(guān)量I/O 也

10、有模擬量I/O ；既有 PID 調(diào)節(jié)的典型應(yīng)用，又有復(fù)雜的邏輯控制。另外本例中使用的三菱的變頻器使電機(jī)實(shí)現(xiàn)軟啟動控制。通過一系列的學(xué)習(xí)，查找資料使得我們學(xué)到的知識加以鞏固。1.3、變頻恒壓供水系統(tǒng)組成小區(qū)變頻恒壓供水系統(tǒng)通常是由水池、離心泵（主泵+休眠泵）、壓力傳感器、PID調(diào)節(jié)器、變頻器（主泵+休眠泵）、管網(wǎng)組成。工作流程是利用設(shè)置在管網(wǎng)上的壓力傳感器將管網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)因用水量的變化引起的水壓變化，及時將信號（4-20mA 或 0-10V ）反饋 PID 調(diào)節(jié)器， PID 調(diào)節(jié)器對比設(shè)定控制壓力進(jìn)行運(yùn)算后給出相應(yīng)的變頻指令，改變水泵的運(yùn)行或轉(zhuǎn)速，使得管網(wǎng)的水壓與控制壓力一致。在選擇變頻恒壓供水系統(tǒng)

11、的參數(shù)時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)（ 1）、合理選取壓力控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)低能耗恒壓供水。這個目的的實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵就在于壓力控制參數(shù)的選取， 通常管網(wǎng)壓力控制點(diǎn)的選擇有兩個： 一個就是管網(wǎng)最不利點(diǎn)壓力恒壓控制，另一個就是泵出口壓力恒壓控制。選擇管網(wǎng)最不利點(diǎn)的最小水頭為壓力控制參數(shù)，形成閉環(huán)壓力自控系統(tǒng)，使得水泵的轉(zhuǎn)速與PID 調(diào)節(jié)器設(shè)定壓力相匹配，可以達(dá)到最大節(jié)能效果，而且實(shí)現(xiàn)了恒壓供水的目的。（ 2）、變頻器在投入運(yùn)行后的調(diào)試是保證系統(tǒng)達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)的必要手段。變頻器根據(jù)負(fù)載的轉(zhuǎn)動慣量的大小，在啟動和停止電機(jī)時所需的時間不相同，設(shè)定時間過短會導(dǎo)致變頻器在加速時過電流、在減速時過電壓保護(hù)；設(shè)定時間過長會導(dǎo)致變

12、頻器在調(diào)速運(yùn)行時使系統(tǒng)變得調(diào)節(jié)緩慢，反應(yīng)遲滯， 應(yīng)變能力差， 系統(tǒng)易處在短期不穩(wěn)定狀態(tài)中。為了不使變頻器誤跳閘保護(hù)， 現(xiàn)場使用當(dāng)中的許多變頻器加減速時間的設(shè)置過長，它所帶來的問題很容易被設(shè)備的外表的正常而掩蓋， 但是變頻器達(dá)不到最佳運(yùn)行狀態(tài)。所以現(xiàn)場使用時要根據(jù)所驅(qū)動的負(fù)載性質(zhì)不同，測試出負(fù)載的允許最短加減速時間，進(jìn)行設(shè)定。對于水泵電機(jī)，加減速15河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文時間的選擇在0.2-20 秒之間。變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備以其節(jié)能、安全、高品質(zhì)的供水質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，使我國供水行業(yè)的技術(shù)裝備水平從90 年代初開始經(jīng)歷了一次飛躍。恒壓供水調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水泵電機(jī)無級調(diào)速，依據(jù)用水量的變化自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)

13、的運(yùn)行參數(shù)，在用水量的變化自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，在用水。量發(fā)生變化時保持水壓恒定，以滿足用水要求，是當(dāng)今最先進(jìn)、合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)。15河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文第二章恒壓供水中設(shè)備的選擇和論證2.1 恒壓供水控制系統(tǒng)的基本控制策略采用電動機(jī)調(diào)速裝置與可編程控制器（PLC ）構(gòu)成控制系統(tǒng)，進(jìn)行優(yōu)化控制泵組的調(diào)速運(yùn)行， 并自動調(diào)整泵組的運(yùn)行臺數(shù)，完成供水壓力的閉環(huán)控制，在管網(wǎng)流量變化時達(dá)到穩(wěn)定供水壓力和節(jié)約電能的目的。系統(tǒng)的控制目標(biāo)是泵站總管的出水壓力，系統(tǒng)設(shè)定的給水壓力值與反饋的總管壓力實(shí)際值進(jìn)行比較，其差值輸入CPU 運(yùn)算處理后，發(fā)出控制指令，控制泵電動機(jī)的投運(yùn)臺數(shù)和運(yùn)行變量泵電動機(jī)的

14、轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到給水總管壓力穩(wěn)定在設(shè)定的壓力值上。恒壓供水就是利用變頻器的PID 或 PI 功能實(shí)現(xiàn)的工業(yè)過程的閉環(huán)控制。即將壓力控制點(diǎn)測的壓力信號直接輸入到變頻器中，由變頻器將其與用戶設(shè)定的壓力值進(jìn)行比較，并通過變頻器內(nèi)置 PID 運(yùn)算 將結(jié)果轉(zhuǎn)換為頻率調(diào)節(jié)信號調(diào)整水泵電機(jī)的電源頻率，從而實(shí)現(xiàn)控制水泵轉(zhuǎn)速。 供水系統(tǒng)選用原則水泵揚(yáng)程應(yīng)大于實(shí)際供水高度。水泵流量總和應(yīng)大于實(shí)際最大供水量。2.2 恒壓供水系統(tǒng)的基本構(gòu)成恒壓供水泵站一般需要設(shè)多臺水泵及電機(jī)，這比設(shè)單臺水泵電機(jī)節(jié)能而可靠。配單臺電機(jī)及水泵時，它們的功率必須足夠大，在用水量較少時運(yùn)行一臺較大電機(jī)肯定是浪費(fèi)的，電機(jī)選小了用水量大時供水量則

15、相應(yīng)的會不足。而且水泵與電機(jī)維修的時候， 備用泵是必要的。而恒壓供水的主要目標(biāo)是保持管網(wǎng)水壓的恒定，水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速要跟隨用水量的變化而變化的， 那么這就是要用變頻器為水泵電機(jī)供電。在此這里有兩種配置方案， 一種是為每一臺水泵電機(jī)配一臺相應(yīng)的變頻器，從解決問題方案這個比較簡單和方便，電機(jī)與變頻器間不須切換，但是從經(jīng)費(fèi)的角度來看的話這樣比較昂貴。另一種方案則是數(shù)臺電機(jī)配一臺變頻器，變頻器與電機(jī)間可以切換的，供水運(yùn)行時，一臺水泵變頻運(yùn)行，其余的水泵工頻運(yùn)行，以滿足不同的水量需求。如圖 2-1為恒壓供水泵的水的構(gòu)成。示15河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文壓力傳感器PSMCAFURM開關(guān)調(diào)節(jié)器變頻器P水泵用

16、戶水箱圖 2-1 恒壓供水泵的構(gòu)成圖中壓力傳感器用于檢測管網(wǎng)中的水壓，常裝設(shè)在泵站的出水口。當(dāng)用水量大時，水壓降低； 用水量小時， 水壓升高。 水壓傳感器將水壓的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏骰螂妷旱淖兓徒o調(diào)節(jié)器。 調(diào)節(jié)器是一種電子裝置，它具有設(shè)定水管水壓的給定值、接受傳感器送來得管網(wǎng)水壓的實(shí)測值、根據(jù)給定值與實(shí)測值的綜合依一定的調(diào)節(jié)規(guī)律發(fā)出的系統(tǒng)調(diào)接信號等功能。調(diào)節(jié)器的輸出信號一般是模擬信號， 4 20MA 變化的電流信號或 0 10V 間變化的電壓信號。信號的量值與前邊的提到的差值成正比例，用于驅(qū)動執(zhí)行器設(shè)備工作。在變頻器恒壓供水系統(tǒng)中，執(zhí)行設(shè)備就是變頻器，調(diào)節(jié)器是一種電子裝置，它具有設(shè)定水管水壓的給定

17、值、接受傳感器送來得管網(wǎng)水壓的實(shí)測值、 根據(jù)給定值與實(shí)測值的綜合依一定的調(diào)節(jié)規(guī)律發(fā)出的系統(tǒng)調(diào)接信號等功能。調(diào)節(jié)器的輸出信號一般是模擬信號，420MA變化的電流信號或010V 間變化的電壓信號。信號的量值與前邊的提到的差值成正比例，用于驅(qū)動執(zhí)行器設(shè)備工作。在變頻器恒壓供水系統(tǒng)中，執(zhí)行設(shè)備就是變頻器。用 PLC 代替調(diào)節(jié)器， 其控制性能和精度大大提高了，因此， PLC15河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文作為恒壓供水系統(tǒng)的主要控制器， 其主要任務(wù)就是代替調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)水壓給定值與反饋值的綜合與調(diào)節(jié)工作，實(shí)現(xiàn)數(shù)字 PID 調(diào)節(jié)；它還控制水泵的運(yùn)行與切換，在多泵組恒壓供水泵站中，為了使設(shè)備均勻的磨損，水泵及電機(jī)

18、是輪換的工作。如規(guī)定和變頻器相連接的泵為主泵（主泵也是輪流擔(dān)任的），主泵在運(yùn)行時達(dá)到的最高頻率時，須增加一臺工頻水泵投入運(yùn)行。PLC 則是泵組管理的執(zhí)行設(shè)備。PLC 同時還是變頻器的驅(qū)動控制。恒壓供水泵站中變頻器常常采用模擬量控制方式，這需采用PLC 的模擬量控制模塊， 該模塊的模擬量輸入端子接受到傳感器送來的模擬信號，輸出端送出經(jīng)給定值與反饋值比較并經(jīng)PID 處理后得出的模擬量信號，并依此信號的變化改變變頻器的輸出頻率。另外，泵站的其他控制邏輯也由PLC 承擔(dān)，如：手動、自動操作轉(zhuǎn)換，泵站的工作狀態(tài)指示，泵站的工作異常的報(bào)警，系統(tǒng)的自檢等等。2.3PLC 的選擇和論證PLC 的定義及特點(diǎn)在

19、PLC 的發(fā)展過程中，美國電氣制造商協(xié)會（NEMA ）經(jīng)過 4 年的調(diào)查，于1980 年把這種新型的控制器正式命名為可編程序控制器（Programmable Controller ），英文縮寫為PC，并作如下定義：“可編程序控制器是一種數(shù)字式電子裝置。它使用可編程序的存儲器來存儲指令，并實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、順序控制、計(jì)數(shù)、計(jì)時和算術(shù)運(yùn)算功能，用來對各種機(jī)械或生產(chǎn)過程進(jìn)行控制。 PLC 的特點(diǎn)如下：1、高可靠性(1) 所有的 I/O 接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與PLC 內(nèi)部電路之間電氣上隔離。(2) 各輸入端均采用R-C 濾波器，其濾波時間常數(shù)一般為1020ms.(3) 各模塊均采用屏

20、蔽措施，以防止輻射干擾。(4) 采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。(5) 對采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。(6) 良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況，CPU 立即采用有效措施，以防止故障擴(kuò)大。(7) 大型 PLC 還可以采用由雙CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU 構(gòu)成表決系統(tǒng),使可靠性更進(jìn)一步提高。15河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文2、豐富的I/O 接口模塊PLC 針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，如：交流或直流；開關(guān)量或模擬量；電壓或電流；脈沖或電位；強(qiáng)電或弱電等。有相應(yīng)的I/O 模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備，如：按鈕 行程開關(guān)接近開關(guān)傳感器及變送器電磁線圈控制閥直接連接。另外為了提高操作性能，它還有多

21、種人 -機(jī)對話的接口模塊; 為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。2.4 變頻器的選擇和論證變頻器主要由整流（交流變直流） 、濾波、再次整流（直流變交流） 、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成的。變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。我們現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交 直 交方式（ VVVF變頻或矢量控制變頻） ，先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機(jī)。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4 個部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT

22、 三相橋式逆變器，且輸出為PWM 波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲能和緩沖無功功率。變頻器容量是變頻器的最重要的參數(shù)，如何選擇變頻器容量是變頻器選型的關(guān)鍵。變頻器的容量有三種表示方法:額定電流 ;適配電動機(jī)的額定功率;額定視在功率。不管是哪一種表示方法，歸根到底還是對變頻器額定電流的選擇，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況根據(jù)電動機(jī)有可能向變頻器吸收的電流來決定。通常變頻器的過載能力有兩種:不管是哪一種表示方法，歸根到底還是對變頻器額定電流的選擇，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況根據(jù)電動機(jī)有可能向變頻器吸收的電流來決定.通常變頻器的過載能力有兩種: 12 倍的額定電流，可持續(xù)1 分鐘 : 1.5 倍的額定電流，可持續(xù)1 分鐘 :而

23、且變頻器的允許電流與過程時間呈反時限的關(guān)系。如12(1.5)倍的額定電流可持續(xù)lmin; 而 LS(2.0) 倍的額定電流，可持續(xù)0.5min 。這就意味著:不論任何時候向電動機(jī)提供在lmin 以上的電流都必須在某些范圍內(nèi)。過載能力這個指標(biāo)，對電動機(jī)來說，只有在啟動(加速 )過程中才有意義，在運(yùn)行過程中，實(shí)際上等同于不允許過載。下面討論如何根據(jù)電動機(jī)負(fù)載電流的情況來選擇變頻器帶一臺電機(jī)時的容量選擇。首先計(jì)算出負(fù)載電流，然后應(yīng)考慮三個方面的因素:用變頻器供電時，電動機(jī)電流的脈動相對工頻供電時要大些;電動機(jī)的啟動要求。即是由低頻低壓啟動，還是額定電壓、額15河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文定頻率直接啟

24、動.變頻器使用說明書中的相關(guān)數(shù)據(jù)是用該公司的標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)測試出來的。要注意按常規(guī)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的電機(jī)在性能上可能有一定差異.故計(jì)算變頻器的容量時要留適當(dāng)余量。.恒定負(fù)載連續(xù)運(yùn)行時變頻器容量的計(jì)算由低頻低壓啟動或由軟啟動器啟動，而變頻器只用來完成變頻調(diào)速時，要求變頻器的額定電流稍大于電動機(jī)的額定電流即可，即要求IFN 1.1IMN其中， IFN 變頻器額定電流，IMN 一 電動機(jī)額定電流.額定電壓、額定頻率直接啟動時，對三相電動機(jī)而言，由電動機(jī)的額定數(shù)據(jù)可知，啟動電流是額定電流的see7倍。因而得用下式來計(jì)算變頻器的頻定電流。IFN IMSTKFg式中 Imst 一電動機(jī)在額定電壓，額定頻率時的啟動電流K

25、Fg 一變頻器的過載倍數(shù)周期性變化負(fù)載連續(xù)運(yùn)行時變頻器容量的計(jì)算很多情況下電動機(jī)的負(fù)載具有周期性變化的特點(diǎn)。顯然，在此情況下，按最小負(fù)載選擇變頻器的容量，將出現(xiàn)過載，而按最大負(fù)載選擇，將是不經(jīng)濟(jì)的。由此推知，變頻器的容量可在最大負(fù)載與最小負(fù)載之間適當(dāng)選擇，以便變頻器得到充分利用而又不到過載。非周期性變化負(fù)載連續(xù)運(yùn)行時變頻器容量的計(jì)算。這種情形一般難以作出負(fù)載電流圖，可按電動機(jī)在輸出最大轉(zhuǎn)矩時的電流計(jì)算變頻器的額定電流，可用該式IFN IM(max) KFg式中 IM(max) 為電動機(jī)在輸出最大轉(zhuǎn)矩時的電流。三菱 FR-A700變頻器產(chǎn)品信息及性能特點(diǎn)功率范圍： 0.4 500kW閉環(huán)時可進(jìn)行

26、高精度的轉(zhuǎn)矩/速度 /位置控制無傳感器矢量控制可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩/速度控制內(nèi)置 PLC 功能（特殊型號）使用長壽命元器件，內(nèi)置EMC濾波器強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通訊功能15河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文而且支持 Device Net ， Mod bus 等協(xié)議，因此我們使用三菱FR-A700 變頻器。2.5 電機(jī)的選擇和論證水泵的選擇依據(jù)要正確選擇電動機(jī)的功率，必須經(jīng)過以下計(jì)算或比較：對于恒定負(fù)載連續(xù)工作方式，如果知道負(fù)載的功率(即生產(chǎn)機(jī)械軸上的功率)P10（ w)，可按式 21 計(jì)算所需電動機(jī)的功率P(kW) ：P=Pl ( 1 2)(2 1)式中， 1為生產(chǎn)機(jī)械的效率；2為電動機(jī)的效率，即傳動效率。按上式求出的

27、功率，不一定與產(chǎn)品功率相同。因此，所選電動機(jī)的額定功率應(yīng)等于或稍大于計(jì)算所得的功率。變頻恒壓供水的理論分析，電動機(jī)的功率應(yīng)根據(jù)小區(qū)內(nèi)所需要（樓高為六層）的功率來選擇，盡量使電動機(jī)在額定負(fù)載下運(yùn)行按2.2 計(jì)算。P= gH=1.0 103 9.8 3 6=I.764 105（ 2(Pa).2）選擇時應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：(1)如果電動機(jī)功率選得過小，就會出現(xiàn)“小馬拉大車 ”現(xiàn)象，造成電動機(jī)長期過載，使其絕緣因發(fā)熱而損壞，甚至電動機(jī)被燒毀。(2)如果電動機(jī)功率選得過大，就會出現(xiàn)“大馬拉小車 ”現(xiàn)象，其輸出機(jī)械功率不能得到充分利用，功率因數(shù)和效率都不高，不但對用戶和電網(wǎng)不利，而且還會造成電能浪費(fèi)。水泵的調(diào)

28、節(jié)方式水泵的調(diào)速運(yùn)行，是指水泵在運(yùn)行中根據(jù)運(yùn)行環(huán)境的需要，人為的改變運(yùn)行工作狀況點(diǎn)( 簡稱工況點(diǎn) )的位置，使流量、揚(yáng)程、軸功率等運(yùn)行參數(shù)適應(yīng)新的工作狀況的需要。水泵的工況點(diǎn)是由水泵的性能曲線和管網(wǎng)的特性曲線的交點(diǎn)確定的。因此，只要這兩條曲線之一的形狀或位置有了改變，工況點(diǎn)的位置也就隨之改變。所以， 水泵的調(diào)節(jié)從原理上講是通過改變水泵的性能曲線或管網(wǎng)特性曲線或二者同時改變來實(shí)現(xiàn)的。水泵的調(diào)節(jié)方式與節(jié)能的關(guān)系非常密切， 過去普遍采用改變閥門或擋板開度的節(jié)流調(diào)節(jié)方式，即改變裝置管網(wǎng)的特性曲線進(jìn)行調(diào)節(jié)。 這種調(diào)節(jié)方式雖然簡便易行，但往往造成很大的能量損失。大量的統(tǒng)計(jì)調(diào)查表明，一些在運(yùn)行中需要進(jìn)行調(diào)節(jié)

29、的水泵，其能量浪費(fèi)的主要原因，往往是由于采用不合適的調(diào)節(jié)方式。 因此，研究并改進(jìn)它們的調(diào)節(jié)方式，是節(jié)能最有效的途徑和關(guān)鍵所在，水泵的調(diào)節(jié)方式可分為恒速調(diào)節(jié)與變速調(diào)節(jié)水泵的調(diào)節(jié)方式。15河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文水泵的選定在小區(qū)供水時日常主供機(jī)組有三臺，其中備用電機(jī)有一臺，可以采用的變頻方式有一拖二 (即一臺變頻器帶二臺電機(jī))、一拖三、一拖四的三種方式。從經(jīng)濟(jì)角度考慮，拖的電機(jī)較多，變頻器和控制系統(tǒng)就會越復(fù)雜， 成本也會較高一些。 從國內(nèi)目前成熟的變頻器上考慮，采用一拖三的低壓變頻器成本較低， 技術(shù)也較成熟。 因此如果能滿足日常供水要求， 采用一拖三的方式更適宜于日常水廠。 在變頻電機(jī)選擇上，

30、 考慮日常水廠作為全城的輔助水廠， 在每天夜間會停機(jī)并在啟動點(diǎn)機(jī)后會有較長時間采用較小流量補(bǔ)水，這時采用小功率電機(jī)變頻，電機(jī)功率相對會低一些，因此，從經(jīng)濟(jì)與實(shí)用角度，采用變頻一拖三，帶一臺Y315 160kw 電機(jī)和兩臺Y280S 75kw 電機(jī)，其中備用電機(jī)既可以滿足最大供水量要求，也可以解決小流量時電耗問題，是比較適宜的變頻機(jī)泵的選擇方案。（見第三章主電路圖）2.6 壓力傳感器的選用根據(jù)我們的需要，考慮的小區(qū)的供水的可靠及穩(wěn)定性并結(jié)合它所具有的特點(diǎn)，我選用PTH503 壓力傳感器。 它采用全不銹鋼封焊結(jié)構(gòu)，具有良好的防潮能力及優(yōu)異的介質(zhì)兼容性。輸出信號 : 4 20mA( 二線制 )、 0

31、 5V 、 1 5V 、 0 10V( 三線制 ) 供電電壓 : 24DCV(9 36DCV) 。廣泛用于工業(yè)設(shè)備、水利、化工、醫(yī)療、電力、空調(diào)、金剛石壓機(jī)、冶金、車輛制動、樓宇供水等壓力測量與控制，具有高精度、高穩(wěn)定性、量程范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。15河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文第三章電控系統(tǒng)的原理圖主電路圖3-1 恒壓供水系統(tǒng)控制電路圖如圖 3-1 為電控系統(tǒng)的主電路圖。 三臺電機(jī)分別為 M1 ，M2 ，M3 。接觸器 KM1 ，KM3 ， KM5 分別控制電機(jī) M1 ，M2 ， M3 的工頻運(yùn)行；接觸器 KM2 ， KM4 ， KM6 分別控制電機(jī) M1 ， M2 ， M3 的變頻運(yùn)行； FR1，

32、 FR2， FR3 分別為三臺水泵電機(jī)的過載保護(hù)的熱繼電器；QS1，QS2， QS3， QS4 分別為變頻器和三臺水泵電機(jī)主電路的隔離開關(guān)；FU1 為主電路的熔斷器； FR-A700 為通用變頻器。15河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文第四章PLC 編程4.1 PLC 的 I/O 接線圖220VACK1K2K3K4K5K6SB4SB1SB3SDSB21LQ0.0Q0.1Q0.2Q0. 3 Q0.4Q0.5NL1S7-200 PLC1MI0.0I0.1I0.2I0.3I0.4ML+圖 4.1 PLC 的 I/0接線圖15河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文輸出端接中間繼電器控制電機(jī)的工頻與變頻工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，

33、輸入點(diǎn) I0.0控制系統(tǒng)電機(jī)的停止工作， I0.1控制系統(tǒng)電機(jī)工作及變頻器工作的開始。I0.2點(diǎn)用于在一號泵有故障時手動啟用三號泵代替一號泵的工作。I0.4為當(dāng)變頻器輸出頻率達(dá)到上限值時手動閉合，使電動機(jī)切換為工頻工作。4.2 PLC 程序啟動變頻器工作15河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文PLC 接收壓力變送器反饋的值，與設(shè)定值進(jìn)行以系列計(jì)算之后輸出一個值控制變頻器的輸出頻率，同時根據(jù)輸出AC0 的值判斷電動機(jī)工作的臺數(shù)與狀態(tài)。其中壓力變送器反饋值為 05，內(nèi)部數(shù)據(jù)為 0 32767，對應(yīng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換之后通過下面的程序進(jìn)行判斷，以控制電動機(jī)的運(yùn)行。15河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文判斷反饋值為H0.8，則使一號水泵定速工作，同時使二號水泵變速工作。判斷反饋值為 0.52 H0.64，則一號變頻器定速或變速，當(dāng)變頻器輸出頻率達(dá)到上限值時則手動輸入有效水泵變?yōu)槎ㄋ龠\(yùn)行，否則變速運(yùn)行。判斷反饋值為H0.52 時，則一號水泵變速運(yùn)行。15河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文停止按鈕按下，所有水泵停止供水此段程