【正文】 渤海石油職業(yè)學(xué)院電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)畢業(yè)論文 樓宇恒壓供水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 閆忠全 專業(yè)班級(jí)： 09電氣2班 指導(dǎo)教師： 袁勇 完稿日期： 2012年3月20日 目錄內(nèi)容摘要 3一、傳統(tǒng)供水系統(tǒng)的概況 4二、PLC、變頻恒壓供水系統(tǒng)方案分析及論證 41．變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)控制原理 52．變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)特點(diǎn)及適用范圍 63．傳統(tǒng)供水系統(tǒng)異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 74．PLC、變頻恒壓供水系統(tǒng)異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 8三、PLC、變頻恒壓供水系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì) 91．恒壓供水系統(tǒng)的基本構(gòu)成 92．恒壓供水的原理 113．系統(tǒng)功能 124．恒壓供水系統(tǒng)控制分析 125．水泵的轉(zhuǎn)速與其揚(yáng)程H、流量Q及功率的關(guān)系 136．變頻技術(shù)參數(shù)及調(diào)試參數(shù) 147．設(shè)備的選擇 168．模擬供水系統(tǒng)擬定 219．電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2110．PLC輸入輸出接線圖及程序 26四、故障處理的程序設(shè)計(jì) 29五、結(jié)束語(yǔ) 30參 考 文 獻(xiàn) 31樓宇恒壓供水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)閆忠全【內(nèi)容摘要】 隨著我國(guó)改革開放的不斷深入,我國(guó)的經(jīng)濟(jì)、文化、教育等各方面都在日新月異地向前發(fā)展?？茖W(xué)技術(shù)更是突飛猛進(jìn)。在高壓供水技術(shù)上，從80年代以來，我國(guó)變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備開發(fā)成功后，經(jīng)過多年的應(yīng)用，技術(shù)上已經(jīng)成熟，目前在消防用水、生活用水、工業(yè)用水、園林景觀用水等，以及各行生產(chǎn)企業(yè)運(yùn)用相當(dāng)廣泛！70、80年代建設(shè)的水塔水泵聯(lián)合供水或氣壓罐供水方式，在節(jié)能、環(huán)保和維護(hù)方面存在一些比較突出的問題，尤其是生活用水二次污染的控制難度很大。進(jìn)入90年代電力電子器件向著大容量、高頻率、響應(yīng)快、低損耗的方向發(fā)展。作為應(yīng)用現(xiàn)代電力電子器件與微計(jì)算機(jī)技術(shù)有機(jī)結(jié)合的交流變頻調(diào)速裝置，隨著產(chǎn)品的開發(fā)創(chuàng)新和推廣應(yīng)用，使得交流異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速領(lǐng)域發(fā)生一場(chǎng)巨大的技術(shù)革命。目前自動(dòng)恒壓供水系統(tǒng)應(yīng)用的電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置均采用交流變頻技術(shù)，而系統(tǒng)的控制裝置采用PLC控制器，因PLC不僅可實(shí)現(xiàn)泵組、閥門的邏輯控制，并可完成系統(tǒng)的數(shù)字PID調(diào)節(jié)功能，可對(duì)系統(tǒng)中的各種運(yùn)行參數(shù)、控制點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并完成系統(tǒng)運(yùn)行工況的CRT畫面顯示、故障報(bào)警及打印報(bào)表等功能。自動(dòng)恒壓供水系統(tǒng)具有標(biāo)準(zhǔn)的通訊接口，可與城市供水系統(tǒng)的上位機(jī)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)城區(qū)供水系統(tǒng)的優(yōu)化控制，為城市供水系統(tǒng)提供了現(xiàn)代化的調(diào)度、管理、監(jiān)控及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的手段。改造原有供水設(shè)備，充分發(fā)揮其社會(huì)效益的同時(shí)，最大限度的提高供水設(shè)備的經(jīng)濟(jì)效益。不但管理單位或部門比較重視，作為現(xiàn)代化企業(yè)更應(yīng)該為此努力！【關(guān)鍵詞】樓宇自控系統(tǒng) 生活給水 樓宇自動(dòng)化 恒壓供水一、傳統(tǒng)供水系統(tǒng)的概況 隨著社會(huì)的迅速發(fā)展，人們對(duì)生活用水需求的不斷提高，而目前世界水資源緊缺，傳統(tǒng)的供水方式離不開蓄水池、水箱等儲(chǔ)水設(shè)施，而蓄水池中的水一般由自來水管網(wǎng)供給，這樣，原來有壓力的水進(jìn)入水池后就變成了零壓力，然后再?gòu)牧銐毫﹂_始加壓，造成大量電力資源的浪費(fèi)；另外還須建筑面積比較大的專用泵房；電機(jī)運(yùn)行存在噪音污染和振動(dòng)，給住宅小區(qū)的居民生活帶來很大的不便；而且當(dāng)供電線路停電時(shí)無法保持供水；特別是在用水高峰期間產(chǎn)生自來水水壓低、水流小的不穩(wěn)定現(xiàn)象使得住宅小區(qū)、賓館、辦公樓的生活用水無法得到保證；對(duì)于離市區(qū)較偏、自來水壓較低的工礦企業(yè)生活、生產(chǎn)用水也無法得到相應(yīng)的供應(yīng)。圖11 傳統(tǒng)供水系統(tǒng)原理圖二、PLC、變頻恒壓供水系統(tǒng)方案分析及論證傳統(tǒng)的供水方式普遍存在不同程度的浪費(fèi)且效率低、可靠性差、自動(dòng)化程度低等缺點(diǎn)，嚴(yán)重影響了居民用水和工業(yè)用水。隨著變頻技術(shù)的發(fā)展和人們對(duì)生活飲用水要求的不斷提高，變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)以其環(huán)保、節(jié)能和高品質(zhì)的供水特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于住宅小區(qū)及高層建筑的生活、消防中。變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)水泵電動(dòng)機(jī)無級(jí)調(diào)速，依據(jù)用水量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，在用水量發(fā)生變化時(shí)保持水壓恒定以滿足不同的用水要求，是比較合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)之一。在實(shí)際應(yīng)用中如何充分利用變頻器內(nèi)置的各種功能，對(duì)合理設(shè)計(jì)變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備、降低成本、保證供水質(zhì)量等有著重要的意義。變頻調(diào)速恒壓供水方式與過去的水塔或高位水箱以及氣壓供水方式相比，不論是設(shè)備的投入，運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)合理性，還是系統(tǒng)的穩(wěn)定性、自動(dòng)化程度等方面都具有很大的優(yōu)勢(shì)，而且具有顯著的節(jié)能效果。1 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)控制原理設(shè)備投入運(yùn)行前，首先應(yīng)設(shè)定設(shè)備的工作壓力等相關(guān)參數(shù)，設(shè)備運(yùn)行時(shí)，由壓力傳感器連續(xù)采集供水管網(wǎng)中的水壓及水壓變化信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳送至變頻器控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)將反饋回來的信號(hào)與設(shè)定壓力進(jìn)行比較和運(yùn)算，如果實(shí)際壓力比設(shè)定壓力低，則發(fā)出指令控制水泵加速運(yùn)行，如果實(shí)際壓力比設(shè)定壓力高，則控制水泵減速運(yùn)行，當(dāng)達(dá)到設(shè)定壓力時(shí)，水泵就維持在該運(yùn)行頻率上。當(dāng)用水量不是很大時(shí)，一臺(tái)泵在變頻器的控制下穩(wěn)定運(yùn)行；當(dāng)用水量大到變頻器全速運(yùn)行也不能保證管網(wǎng)的壓力穩(wěn)定時(shí)，控制器的壓力下限信號(hào)與變頻器的高速信號(hào)同時(shí)被PLC檢測(cè)到，變頻器自動(dòng)將原工作在變頻狀態(tài)下的水泵，投入到工頻運(yùn)行，以加大管網(wǎng)的供水量，保證壓力穩(wěn)定。若兩臺(tái)泵運(yùn)行仍不能保證管網(wǎng)的壓力穩(wěn)定，則依次將變頻工作狀態(tài)下的水泵投入到工頻運(yùn)行，而將下一臺(tái)泵投入變頻運(yùn)行。當(dāng)用水量減少時(shí)，首先表現(xiàn)為變頻器已工作在最低速信號(hào)有效，這時(shí)壓力上限信號(hào)如果仍出現(xiàn)，PLC首先將工頻運(yùn)行的水泵停掉，以減少供水量。當(dāng)上述兩個(gè)信號(hào)仍存在時(shí)，PLC再停下一臺(tái)工頻運(yùn)行的水泵，直到最后一臺(tái)水泵用主變頻器恒壓供水。如果一臺(tái)水泵連續(xù)運(yùn)行時(shí)間超過3小時(shí)，則切換下一臺(tái)水泵，這樣可以避免某一臺(tái)水泵因長(zhǎng)期工作時(shí)間過長(zhǎng)而降低壽命，同時(shí)也進(jìn)一步提高了工作效率，節(jié)約了能源。變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)由變頻器、泵組電機(jī)、供水管網(wǎng)、儲(chǔ)水箱、(智能PID調(diào)節(jié)器)、壓力變送器、PLC控制單元等部分組成，控制系統(tǒng)原理圖如圖21所示。其中變頻器的作用是為電機(jī)提供可變頻率的電源，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無級(jí)調(diào)速，從而使管網(wǎng)水壓連續(xù)變化，同時(shí)變頻器還可作為電機(jī)軟啟動(dòng)裝置，限制電機(jī)的啟動(dòng) 電流。壓力變送器的作用是檢測(cè)管網(wǎng)水壓。智能PID調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)水壓的PLC調(diào)節(jié)。PLC控制單元?jiǎng)t是泵組管理的執(zhí)行設(shè)備，同時(shí)還是變頻器的驅(qū)動(dòng)控制，根據(jù)用水量的實(shí)際變化，自動(dòng)調(diào)整其它工頻泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)。變頻器和PLC的應(yīng)用為水泵轉(zhuǎn)速的平滑性連續(xù)調(diào)節(jié)提供了方便。水泵電機(jī)實(shí)現(xiàn)變頻軟啟動(dòng),消除了對(duì)電網(wǎng)、電氣設(shè)備和機(jī)械設(shè)備的沖擊，延長(zhǎng)電機(jī)設(shè)備的使用壽命。如圖21所示：圖21　恒壓供水系統(tǒng)控制原理框圖一智能PID調(diào)節(jié)器屬于PLC擴(kuò)展模塊，可以與AD\DA模塊一起使用，起到過程控制模塊的效果，同時(shí)它的功能可以被變頻器的某些功能代替，達(dá)到同樣的控制效果，其控制原理圖如圖22所示。圖22　恒壓供水系統(tǒng)控制原理框圖二2 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)特點(diǎn)及適用范圍（1）系統(tǒng)特點(diǎn):高效節(jié)能。按需要設(shè)定供水壓力，根據(jù)管網(wǎng)用水量來變頻調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，使水泵始終保持高效運(yùn)行，同普通的水塔供水設(shè)備相比，節(jié)能效果明顯。對(duì)電網(wǎng)沖擊小，保護(hù)功能完善。消除了水泵電機(jī)直接起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊和干擾，并且設(shè)備控制系統(tǒng)具有短路、過流、過壓、過載、欠壓、 過熱等多種保護(hù)功能，大大提高了工作效率，延長(zhǎng)了水泵的使用壽命。人機(jī)界面觸摸面板操作，設(shè)計(jì)參數(shù)靈活方便?？伸`活設(shè)定頻率下限、加速時(shí)間、減速時(shí)間、換泵時(shí)間等各種