【正文】 頻調(diào)速控制時(shí)，管路性能曲線 R1 保持不變，水泵的特性取決于轉(zhuǎn)速。 由 (2－ 12)求出運(yùn)行在 B點(diǎn)的泵的軸功率 ?11HkQNB ? ，運(yùn)行在 C點(diǎn)時(shí)泵的軸功率 ?21HkQNC ? ， 兩者之差： ?121 )( kQHHNNN CB ????? (2－ 18) 也就是說，采用閥門控制流量時(shí)有 N?的功率被白白浪費(fèi)了，而且損耗隨著閥門的關(guān)小而增加。 啟動頻率一般來說，水泵在低速運(yùn)行的意義并不大，有的水泵并不能從 0Hz 開始啟動，所以，應(yīng)該預(yù)置運(yùn)轉(zhuǎn)開始頻率一下，變頻器處于待機(jī)狀態(tài)，一利于更好的節(jié)能。因此，變頻器的工作頻率是不允許超過額定轉(zhuǎn)矩的，其最高頻率只能與額定頻率相等， fmax＝ fN＝ 50Hz。 ： 本章介紹了傳統(tǒng)的供水方法與現(xiàn)代變頻調(diào)速恒壓供水，闡述了各種供水方法的優(yōu)點(diǎn)，對各種方法進(jìn)行了比較，凸顯了變頻調(diào)速恒壓供水的優(yōu)勢。所以本章對啟動頻率和頻率上下限做了簡單的闡述，從而為預(yù)置變頻器做了準(zhǔn)備。本章重點(diǎn)對變頻調(diào)速恒壓供水 張北泰生花園小區(qū)無塔上水變頻調(diào)速恒壓供水及消防用水電氣設(shè)計(jì) 13 系統(tǒng)中水泵能耗機(jī)理進(jìn)行深入研究，得出了以下結(jié)論： 水泵的工作點(diǎn)就是在同一坐標(biāo)系中水泵的性能曲線和管路性能曲線的交點(diǎn)。 考察水泵的效率曲 線 ?Q,，水泵轉(zhuǎn)速的工況調(diào)節(jié)必須限制在一定范圍之內(nèi)，也就是不要使變頻器頻率下降得過低，避免水泵在低效率段運(yùn)行。 具體方案如下： （ 1）生活泵電機(jī)四臺，為變頻調(diào)速電機(jī)，故采用變頻器控制調(diào)速運(yùn)行； （ 2）消防泵電機(jī)因不會長時(shí)間使用，只是定期維護(hù)，且限于電子產(chǎn)品的壽命，所以消防泵電機(jī)采用繼電器星角啟動控制； （ 3）在手動過程中，生活泵電機(jī)功率很大，所以采用星角啟動繼電器控制。 系統(tǒng)的控制原理及組成 系統(tǒng)的控制方式圖（附圖三） 系統(tǒng)控制原理 通過比較強(qiáng)將反饋壓力信號與給定壓力進(jìn)行比較，產(chǎn)生一個(gè)壓差值，把壓差值傳給壓力調(diào)節(jié)器，由壓力調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)變頻器輸出頻率，當(dāng)壓力不能滿足要求時(shí)，通過 控制切換裝置將原來運(yùn)行在變頻狀態(tài)下的水泵切換到工頻運(yùn)行，把另一臺水泵投入到變頻運(yùn)行，之后，重復(fù)上述操作，在變頻器發(fā)生故障時(shí)傳信號給可編程控制器PLC 報(bào)警，切除變頻器，由 PLC 控制手動泵水。一般情況下，水泵電機(jī)都處于這四種工作狀態(tài)之中 ，當(dāng)管網(wǎng)壓力突變時(shí)，四種工作狀態(tài)就要發(fā)生相應(yīng)轉(zhuǎn)換，因此這四種工作狀態(tài)對應(yīng)著四個(gè)切換過程。 Ⅲ 當(dāng)管網(wǎng)壓力仍不滿足設(shè)定要求而變頻器輸出已到達(dá)工頻 50Hz 以后，變頻器將 2＃ 泵投入工頻運(yùn)行，將 3＃ 泵投入變頻運(yùn)行：首先，管網(wǎng)反饋壓力送給變頻器后壓力仍不滿足要求而變頻器已輸出上限頻率，變頻器 2K2 輸出高電平信號 2K1 輸出低電平，交流接觸器 2KM2 斷開， 2KM3 處于吸合狀態(tài)， 2＃ 泵在工頻運(yùn)行狀態(tài)，然后變頻器 3K1 輸出高電平， 3KM2 處于吸合狀態(tài)， 3＃泵投入變頻運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)， 1＃ ， 2＃ 張北泰生花園小區(qū)無塔上水變頻調(diào)速恒壓供水及消防用水電氣設(shè)計(jì) 16 泵處于工頻運(yùn)行狀態(tài)， 3＃ 泵處于變頻運(yùn)行狀態(tài)。 變頻器如果發(fā)生故障，變頻器 30A 與 30B 之間接通，中間繼電器 KA 吸合，接觸器 KM1 線圈處于吸合狀態(tài)下，常閉觸點(diǎn) KM1 斷開，從而切除變頻器的電源而停機(jī)，而且， HL2 信號燈點(diǎn)亮，電鈴 HAB 發(fā)聲。按下 SB11， 1KM4 閉合， 1KM5 閉合， 1＃ 電機(jī)星型啟動， 10 秒后， 1KM5斷開， 1KM6 吸合， 1＃電機(jī)處于角型連接， 1＃泵啟動完畢，在工頻下運(yùn)行，在值班人員的監(jiān)視下，如果壓力不滿足要求，再按下 SB13， SB15， SB17 按鈕，把 2＃ ， 3＃ ，4＃ 水泵分別投入運(yùn)行，相應(yīng)的指示燈點(diǎn)亮。新建筑或生活小區(qū)已經(jīng)由專業(yè)設(shè)計(jì)人員算出，不用單獨(dú)計(jì)算，對于改造類型需重新計(jì)算。 供水的揚(yáng)程計(jì)算： 在供水系統(tǒng)中，一般把最遠(yuǎn)最高層作為計(jì)算依據(jù)。根據(jù)公式，兩臺水泵并聯(lián)時(shí)流量為單臺的 190％，三臺水泵并聯(lián)時(shí)，流量為單臺的 251％，四臺水泵并聯(lián)流量為單臺的 320％。 IS100— 80— 160 型水泵參數(shù)如下：流量為 120M3/h，揚(yáng)程為 30M，轉(zhuǎn)速為 2900r/min，效率為 78％，氣蝕余量 ，軸功率為 ，電動機(jī)功率為 15KW，重量為 195Kg。 消防泵參數(shù)：流量 60M3/h,揚(yáng)程 54M，轉(zhuǎn)速 2940r/min，效率 61％，軸功率 ，電動機(jī)功率 22KW。 Y360M— 2 型三相異步電動機(jī)額定功率為 22KW，額定電壓為 380V，滿載時(shí)，電流為43A，轉(zhuǎn)速為 2940r/min，效率為 88％，功率因數(shù)為 ，最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的2 倍。生活泵電動機(jī)功率 15KW，電壓 380V，定子電流 29A，容量為 S＝ U I＝ 380 29＝ 根據(jù)電動機(jī)功 率，容量與定子電流值選森蘭 SB60P＋ 型變頻器。 其它電氣元件的選擇： 熔斷器： 選擇熔斷器的條件： （ 1）熔斷器的額定電壓不低于線路的額定電壓； （ 2）熔斷器的額定電流應(yīng)不小于它所裝熔體的額定電流； （ 3）熔斷器類型應(yīng)符合安裝條件（戶內(nèi)或戶外）及被保 護(hù)設(shè)備，對保護(hù)的要求根據(jù) INfe》＝ I30， INfe》 ，啟動 K＝ ～ 。 交流接觸器的選擇： 該控制系統(tǒng)中的接觸器均選交流接觸器。 變頻器故障輸出電路中 KA 選用 JZ7－ 80，其參數(shù)為吸引線圈額定電壓 AC220V，額定電流 ?？蛇x用型號為 SST－ 1A型。一般情況下，可 按電動機(jī)額定電流選取若繼電器，熱繼電器的整定值為電動機(jī)額定電流的 ～ 倍，則生活水泵電機(jī)額定電流為 29A，消防泵電機(jī)額定電流為 43A。當(dāng)需要引起操作者注意時(shí)（如報(bào)警），可采用紅色信號燈，表示準(zhǔn)備好或安全用綠色指示燈，所有信號燈都選取 AD16－ 22 型信號燈。 其中： SB1， SB4 停止按鈕，選 LAY37 型紅色按鈕； SB5， SB6， SB7， SB11， SB13， SB15， SB17， SB9 啟動按鈕，選用 LAY37綠色按鈕； SB2， SB3 為聯(lián)動按鈕，選 LA25－ 11 型綠色按鈕。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中有如下認(rèn)識： 在變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)中，單臺水泵工況的調(diào)節(jié)是通過變頻器來改變電源的頻率 f 來改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速 n，從而改變水泵性能曲線得以實(shí)現(xiàn)的。系統(tǒng)采用一臺變頻器拖動 4 臺電動機(jī)的啟動、運(yùn)行與調(diào)速，四臺電機(jī)采用循環(huán)使用的方式運(yùn)行。 ：在本次設(shè)計(jì)中，我們組的成員在一起共同討論，一起研究，一起相互提問，相互學(xué)習(xí)，有時(shí)有些同學(xué)不經(jīng)意間的話 語都對設(shè)計(jì)有很大幫助。所以我要感謝所 有的任課老師，是您們的教育和培養(yǎng)，才使我學(xué)有所獲。另外，在整個(gè)設(shè)計(jì)的過程中，還得到了同組其他同學(xué)尤其是喬正組長的真誠幫助，在此一并表示感謝！ 回顧這四年多的學(xué)習(xí)和生活，還有許多的朋友和同學(xué)在各個(gè)方面給予了我很多的幫助和支持，讓我堅(jiān)持到了最后。這種情況造成用水高峰期時(shí)供水壓力不足，用水低峰期時(shí)供水壓力過高，不僅十分浪費(fèi)能源而且存在事故隱患（例如壓力過高容易造成爆管事故）。 張北泰生花園小區(qū)無塔上水變頻調(diào)速恒壓供水及消防用水電氣設(shè)計(jì) 29 在相當(dāng)比較大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)供水系統(tǒng)，變頻調(diào)速恒壓供水有它自身的特點(diǎn)：（一天時(shí)間內(nèi)）變化大，這種變化在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)甚至是幾倍或上十倍。 PLC 在供水行業(yè)中的應(yīng)用 作為高性能的調(diào)速傳動，直流發(fā)電機(jī)－電動機(jī)調(diào)速控制方法長期以來一直應(yīng)用廣泛。但是因?yàn)楦鞣N各樣的缺點(diǎn)沒有得到廣泛的應(yīng)用。到 80 年代末，交流電機(jī)的變頻調(diào)速技術(shù)迅速發(fā)展成為一項(xiàng)成熟的技術(shù)，它將供給交流電機(jī)的工頻交流電源經(jīng)過二極管整流變成直流，再由 IGBT或 GTR 模塊等器件逆變成頻率可調(diào)的交流電源，以此電源拖動電機(jī)在變速狀態(tài)下運(yùn)行，并自動適應(yīng)變負(fù)荷的條件。尤其當(dāng)它應(yīng)用于風(fēng)機(jī)、水泵等大容量負(fù)載時(shí)，可以獲得其它調(diào)速方式無法比擬的節(jié)能效果。恒壓供水調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水泵電機(jī) 張北泰生花園小區(qū)無塔上水變頻調(diào)速恒壓供水及消防用水電氣設(shè)計(jì) 30 無級調(diào)速，依據(jù)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(shí)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)。 新型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)備的投資，運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，還是系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、自動化程度等方面都具有無法比擬的優(yōu)勢，而且具有顯著的節(jié)能效果。 在短短的幾年內(nèi)，變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)經(jīng)歷了一個(gè)逐步完善的發(fā)展過程，早期的單泵調(diào)速恒壓系統(tǒng)逐漸被多泵調(diào)速系統(tǒng)所代替。 1969 年，美國數(shù)字設(shè)備公司 (DEC)研制出世界上第一臺可編程控制器。 早期的可編程序控制器 (Programmable Logic Controller， PLC)，主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。目前該產(chǎn)品正向著高可靠性、全數(shù)字化微機(jī)控制，多品種系列化的方向發(fā)展。隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，變頻器的功能也越 來越強(qiáng)。 自從通用變頻器問世以來，變頻調(diào)速技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)代變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于電力水泵供水系統(tǒng)中，較為傳統(tǒng)的運(yùn)行方式是可節(jié)電 40％～ 60％，節(jié)水 15％～ 30％ [2]。晶體管變頻器不但克服了以往交流調(diào)速的許多缺點(diǎn)，而且調(diào)速性能可以和直流電動機(jī)的調(diào)速性能相媲美。使異步電機(jī)實(shí)現(xiàn)性能好的調(diào)速一直是人們的理想。 ，供水系統(tǒng)的水流量受到水消耗量的控制，而水流量又是通過供水水泵的輸出來提供的。并在此基礎(chǔ)之上配備相應(yīng)的系統(tǒng)管理軟件，改變傳統(tǒng)的落后管理方式，使管理工作規(guī)范化，提高水廠的業(yè)務(wù)管理水平。在用水量高峰期時(shí)供水量普遍不足，造成城市公用管網(wǎng)水壓浮動較大。在此，我將感謝系領(lǐng)導(dǎo)和班主任張志榮老師，是他們教會我做人的道理。建筑給水排水 ，任何設(shè)計(jì)沒有硬件支持到都是空談，在本次設(shè)計(jì)中，我對所用器件進(jìn)行了選擇，這是以前所沒有涉及的。水泵轉(zhuǎn)速的工況調(diào)節(jié)必須限制在一定范圍之內(nèi)，也就是不要使變頻器頻率下降得過低，避免水泵在低效率段運(yùn)行。選用 HB962 型 遠(yuǎn)傳壓力表選 YST－ 150 型 液位繼電器選用 HHY11PG 型，適用于排水給水， AC220V 電鈴，選用直徑 d＝ 75mm，額定電壓為 AC220V 由于供水系統(tǒng)工作在潮濕環(huán)境，所以對于導(dǎo)線的選擇應(yīng)選擇防水型導(dǎo)線。 控制按鈕的選擇： 按鈕是短時(shí)切換小電流控制電路的開關(guān)，依據(jù)控制功能，選擇按鈕的結(jié)構(gòu)形式及顏色，如果急操作選擇蘑菇形鈕帽的緊急按鈕，特殊需要選擇帶指示燈的按鈕，停止按鈕用紅色，啟動按鈕用綠色。經(jīng)查閱資料， 1～ 4FR1 選 JR16－ 30/3,FR2 選 JR16－ 45/3。時(shí)間繼電器得延時(shí)時(shí)間整定值在現(xiàn)場調(diào)試時(shí)可按工藝得具體要求設(shè)定。 本系統(tǒng)中時(shí)間繼電器的延時(shí)方式均為得電延時(shí)型。 主觸頭額定電流經(jīng)驗(yàn)公式 ICN＝ PN 103/KUN 通常 KUN取 1～ ICN 為主觸頭額定電流（ A） PN為被控制器件額定功率（ KW） 通過計(jì)算選擇： KM1， 1～ 4KM2， 1～ 4KM3， 1～ 4KM4， 1～ 4KM5， 1～ 4KM6， 1～ 4KM8， KM11，均選 CJ10－ 40 型接觸器； KM9， KM10 選擇 CJ10－ 5型接觸器； KM12， KM16 選擇 CJ10－ 150 型接觸器； KM13， KM14， KM15 選擇 CJ10－ 60 型接觸器。 熔斷器額定電壓與線路電壓相同。 可編程控制器 PLC 的選擇： 根據(jù)供水系統(tǒng)的控制要求，列出該系統(tǒng)的輸入 /輸出表： 輸出 點(diǎn) 表 4－ 1 工位名稱 代號 輸出口（ O） 1＃ ～ 4＃ 號電機(jī)在自動狀態(tài)下接成角型 1KM8～ 4KM8 Y4 變頻器故障輸出 KM1 Y12 變頻器輸出正轉(zhuǎn) KM9 Y14 開 1＃ 手動泵 1KM4 Y0 手動 1＃ 泵星形接法 1KM5 Y1 張北泰生花園小區(qū)無塔上水變頻調(diào)速恒壓供水及消防用水電氣設(shè)計(jì) 20 續(xù)表 4－ 1 手動 1＃ 泵角接法 1KM6 Y2 開 2＃ 泵手動 2KM4 Y3 手動 2＃ 泵星形接法 2KM5 Y4 手動 2＃ 泵角形接法 2KM6 Y5 開 3＃ 泵手動 3KM4 Y6 手動 3＃ 泵星形接法 3KM5 Y7 手動 3＃ 泵角形接法 3KM6 Y15 開 4＃ 泵手動 4KM4 Y16 手動 4＃ 泵星形 接法 4KM5 Y10 手動 4＃ 泵角形接法 4KM6 Y11 電機(jī)正轉(zhuǎn) KM9 Y13 電機(jī)角接 1～ 4KM8 Y17 輸出備用 Y20,Y21,Y22,Y23,Y24,Y25,Y26,Y27 輸入口 表 4－ 2 工位名稱 代號 輸入口（ I） 液位高低 KM16 X1 開變頻器 SB7 X3 關(guān)變頻器 SB8 X2 變頻器故障 KA X13 停正轉(zhuǎn) SB9 X14 開正轉(zhuǎn) SB10