變頻恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文

1、交流電機(jī)變頻調(diào)速課程設(shè)計(jì)目錄一、題目：變頻恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)2二、摘要：2三、設(shè)計(jì)要求:3四、正文：31系統(tǒng)總設(shè)計(jì)：31.1異步電動(dòng)機(jī)采用變頻器調(diào)速的原理是：31.2水泵供水系統(tǒng)具有管網(wǎng)特性：31.3系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)：32系統(tǒng)各部分設(shè)計(jì)：42.1水泵電動(dòng)機(jī)容量選擇：42.2主電路的設(shè)計(jì)：42.3控制電路的設(shè)計(jì)：52.4軟件設(shè)計(jì)63操作說明書7五、 結(jié)束語8一、 題目：變頻恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)二、 摘要： 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，綠色、節(jié)能、環(huán)保已成為社會(huì)建設(shè)的主題。對(duì)于一個(gè)城市的建設(shè)，供水系統(tǒng)的建設(shè)是其中重要的一部分。供水的可靠性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性直接影響到居民的生活質(zhì)量。近年來，隨著自動(dòng)化技術(shù)、控制技術(shù)的發(fā)

2、展，以及這些技術(shù)在供水系統(tǒng)的應(yīng)用，高性能、高節(jié)能的變頻恒壓控制的供水系統(tǒng)已成為現(xiàn)在城市供水管理的必然趨勢。經(jīng)過一學(xué)期對(duì)交流電機(jī)變頻調(diào)速的學(xué)習(xí)，以及以前對(duì)PLC控制器的了解。本次課程設(shè)計(jì)采用OMRON C系列小型PLC控制器結(jié)合富士FRENIC 5000G11S系列變頻器控制兩臺(tái)水泵，實(shí)現(xiàn)變頻恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并結(jié)合一些輔助控制器件實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的保護(hù)，使得系統(tǒng)控制可靠，操作方便。關(guān)鍵字：變頻器 PLC 恒壓供水三、 設(shè)計(jì)要求:一樓宇供水系統(tǒng)，正常供水量為35m3/小時(shí)，最大供水量45m3/小時(shí)，揚(yáng)程50米。采用變頻調(diào)速技術(shù)組成一閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，控制水泵的運(yùn)行，保證用戶水壓恒定。當(dāng)用水量增大或減小時(shí)

3、，水泵電動(dòng)機(jī)速度發(fā)生變化，改變了流量，以保證水壓恒定。四、 正文：1 系統(tǒng)總設(shè)計(jì)：1.1 異步電動(dòng)機(jī)采用變頻器調(diào)速的原理是：通過整流橋?qū)⒐ゎl交流電壓變?yōu)橹绷麟妷?，再由逆變橋變換為頻率可調(diào)的交流，作為交流異步電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電源，使電動(dòng)機(jī)獲得無級(jí)調(diào)速所需的電壓、電流和頻率。1.2 水泵供水系統(tǒng)具有管網(wǎng)特性：通道管網(wǎng)的流量與所消耗的能量之間的關(guān)系，如圖1所示，它同時(shí)表明水泵的能量用來克服泵系統(tǒng)的水位及壓力差，液體在管道中流動(dòng)的阻力。水泵運(yùn)行工作點(diǎn)位置與水泵負(fù)載有關(guān)，在水泵負(fù)載經(jīng)常變化的情況下，水泵不能總處在高效區(qū)域里工作。為使水泵適應(yīng)外界負(fù)載變化的要求。我們可采用變速調(diào)節(jié)，即在管網(wǎng)特性曲線基本不變時(shí)，

4、采用改變水泵轉(zhuǎn)速來改變泵的QH特性曲線。從而改變它的工作點(diǎn)，達(dá)到既改變流量又能保證水泵恒定和輸入功率減少的目的。圖1水泵變速運(yùn)行圖1.3 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)：本系統(tǒng)選擇兩臺(tái)水泵進(jìn)行供水，采用遠(yuǎn)傳壓力表采集水泵出口處的壓力信號(hào)，應(yīng)用變頻器調(diào)頻實(shí)現(xiàn)水泵的恒壓供水，通過PLC控制水泵的切換以及系統(tǒng)的整體控制與保護(hù)，系統(tǒng)原理框圖圖2。圖2 變頻恒壓供水系統(tǒng)原理框圖根據(jù)原理圖，設(shè)計(jì)水泵機(jī)組的切換如圖3 。圖3 水泵自動(dòng)調(diào)節(jié)原理框圖2 系統(tǒng)各部分設(shè)計(jì)：2.1 水泵電動(dòng)機(jī)容量選擇：根據(jù)水泵的最大容量45m3/h，揚(yáng)程50m因此電動(dòng)機(jī)總?cè)萘繛?.25KW，因此我們選擇兩臺(tái)3.5KW的電動(dòng)機(jī)。2.2 主電路的設(shè)計(jì)：主

5、電路如圖4所示，選擇兩臺(tái)功率為3.5KW的水泵，用壓力傳感器采集水泵出口處的壓力信號(hào)，并將壓力信號(hào)送入PID調(diào)節(jié)器，通過PID調(diào)節(jié)后，將一路420mA的信號(hào)送入變頻器，通過變頻器控制水泵的變頻供水，并在PID調(diào)節(jié)器上設(shè)定壓力上下限，將此開關(guān)量信號(hào)送入PLC控制器，從而實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)水泵之間的工頻變頻切換。圖4 變頻恒壓供水系統(tǒng)主電路2.3 控制電路的設(shè)計(jì)：控制電路如圖5所示，SB1控制系統(tǒng)的啟動(dòng)，SB2控制系統(tǒng)的停止，F(xiàn)R1為水泵的過載保護(hù)，當(dāng)水泵機(jī)組過載時(shí)，F(xiàn)R1觸點(diǎn)閉合，HL6燈亮，警鈴報(bào)警，當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，HL7燈亮，警鈴報(bào)警。當(dāng)出現(xiàn)過載或者變頻器故障，整個(gè)系統(tǒng)停止工作，待檢修。當(dāng)SB1按

6、下，HL1亮，系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)，HL2為泵1的變頻運(yùn)行指示燈，HL3為泵1的工頻運(yùn)行，指示燈HL4為泵2的變頻運(yùn)行指示燈，HL5為泵2的工頻運(yùn)行指示燈。PLC控制器的I/O口分布如表1 。表1 PLC IO口分布表 輸入 輸出 啟動(dòng)按鈕0002VVVF電源控制接觸器（KM1）0500停止按鈕0003泵1變頻控制接觸器（KM2）0501FR1(水泵過載保護(hù))觸點(diǎn)0004泵1工頻控制接觸器（KM3）0502壓力上限信號(hào)0005泵2工頻控制接觸器（KM4）0503壓力下限信號(hào)0006泵2變頻控制接觸器(KM5)0504VVVF故障信號(hào)0007泵機(jī)組過載報(bào)警指示燈（HL6）0505VVVF故障報(bào)警指示

7、燈（HL7）0506系統(tǒng)故障報(bào)警警鈴0507圖5 變頻恒壓供水系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì)2.4 軟件設(shè)計(jì)要通過PLC控制器實(shí)現(xiàn)水泵的切換與系統(tǒng)的故障檢測，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)為：系統(tǒng)啟動(dòng)后，泵1首先進(jìn)入變頻運(yùn)行，當(dāng)出現(xiàn)壓力上限時(shí)，變頻泵切換為工頻，啟動(dòng)另一臺(tái)泵變頻運(yùn)行，當(dāng)出現(xiàn)壓力下限時(shí)，工頻泵切除，僅又變頻泵工作，系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)流程圖如圖6。圖6 變頻恒壓供水系統(tǒng)梯形圖設(shè)計(jì)流程圖3 操作說明書u SB1為啟動(dòng)按鈕u SB2為停機(jī)按鈕u HL1（綠燈）為泵1變頻運(yùn)行u HL2（紅燈）為泵1工頻運(yùn)行u HL3（紅燈）為泵2工頻運(yùn)行u HL4（綠燈）為泵2變頻運(yùn)行u HL5為水泵機(jī)組過載報(bào)警指示燈u HL6為VVVF故障

8、報(bào)警指示燈u HR1為系統(tǒng)故障報(bào)警警鈴u 水泵機(jī)組啟動(dòng)后，泵1首先進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)u 當(dāng)上述故障出現(xiàn)其一，系統(tǒng)立即停止，并報(bào)警五、 結(jié)束語通過一周的努力終于完成了本次課程設(shè)計(jì)，在這一周中，經(jīng)過分析系統(tǒng)、與同學(xué)討論，不斷的請教老師，設(shè)計(jì)出了此方案：以PLC作為主控制器件，控制水泵工作狀態(tài)的切換，通過VVVF變頻控制書泵機(jī)組，并加一些輔助保護(hù)，實(shí)現(xiàn)了兩臺(tái)水泵的變頻恒壓供水這一系統(tǒng)。這次課設(shè)后，自己對(duì)變頻器的功能有了更深刻的理解，以及對(duì)之前學(xué)習(xí)的電氣控制技術(shù)進(jìn)行了一次回顧，能夠更好的講學(xué)過的知識(shí)加以綜合利用。并且深刻的體會(huì)到做一個(gè)系統(tǒng)并不是那么容易，設(shè)計(jì)師沒那么好當(dāng)，認(rèn)識(shí)到將自己平時(shí)學(xué)習(xí)的零碎知識(shí)要加以綜合的必要性。還有做為一個(gè)工科學(xué)生，要多看一些技術(shù)報(bào)告，多看一些產(chǎn)品說明，使自己對(duì)自己專業(yè)領(lǐng)域所應(yīng)到的東西有一個(gè)