【正文】 額定頻率為變頻器的最高工作頻率。 電機選定之后 s 和 p則為定值，電機轉(zhuǎn)速 n和交流電頻率 f 成正比，使用變頻器來改變交流電頻率，即可實現(xiàn)對電機變頻無級調(diào)速。 例如設(shè)定當(dāng)前流量為水泵額定流量的６０％，則采用變頻調(diào)速時Ｐ 變 ＝Ｑ３Ｐ 額 ＝０ .２１６Ｐ 額 ，而采用閥門控制時Ｐ 閥 ＝（０ .４ +０ .６Ｑ）Ｐ 額 ＝０ .７６Ｐ 額 ，節(jié)電＝（Ｐ 閥 Ｐ 變 ）／Ｐ 閥 １００％＝７１ .６％。 生活小區(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 8 感器、 PID調(diào)節(jié)器、變頻器（主泵 +休眠泵）、管網(wǎng)組成。而泵出口壓力恒壓控制時，則 Ha不變，用水量由 QMAX減少到 Q1 與 Ha交于 B 點，用水管路特性曲線 A上移并通過 B點，管網(wǎng)最不利點壓力變?yōu)?Hb， Hb H0的揚程差即為能量浪費，所以選擇管網(wǎng)最不利點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，而且實現(xiàn)了恒壓供水的目的。所以使用時要根據(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，進行設(shè)定。 ② 變頻恒壓供水系統(tǒng)實現(xiàn)了系統(tǒng)供水壓力穩(wěn)定而流量可在大范圍內(nèi)連續(xù)變化，從而可以保證用戶任何時候的用水壓力，不會出現(xiàn)在用水高峰期熱水器不能正常使用的情況。變頻器的無級調(diào)速運行，實現(xiàn)了機泵軟啟動，避免了電機開停時的大電流對電機線圈和電網(wǎng)的沖擊，消除了水泵的水錘效應(yīng)。該技術(shù)能實現(xiàn)水泵的軟起動，減小水泵起動時的沖擊 電流，使水泵的使用壽命延長，在調(diào)節(jié)水泵流量時，可以節(jié)約可觀的能量。 根據(jù)水泵理論的相似定律，當(dāng)水泵的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時，它的揚程 H、流量 Q及水泵功率 P 也隨之變化，它們之間的關(guān)系可以表示為： Q2/Q1=n2/n1 H2/H1=(n2/n1)178。 變頻 恒壓供水系統(tǒng) 的 特點 ① 節(jié)電 : 優(yōu)化的節(jié)能控制軟件，使水泵實現(xiàn)最大限度地節(jié)能運行； ② 節(jié)水：根據(jù)實際用水情況設(shè)定管網(wǎng)壓力，自動控制水泵出水量，減少了水 的 跑 、 漏 現(xiàn)象； 11 ③ 運行可靠：由變頻器實現(xiàn)泵的軟起動，使水泵實現(xiàn)由工頻到變頻的無沖擊切換， 防止管網(wǎng)沖擊、避免管網(wǎng)壓力超限，管道破裂 ； ④ 聯(lián)網(wǎng)功能：采用全中文工控組態(tài)軟件，實時監(jiān)控各個站點，如電機的電壓、電 流、工作頻率、管網(wǎng)壓力及流量等。傳統(tǒng)的利用閥門控制的水泵，由于要減小流量，關(guān)小閥門，使閥門的摩擦阻力變大，阻力曲線從 R1轉(zhuǎn)移到 R1′，揚程則從 H0升到 H1，流量從 Qn減小到 Q1，運行工況點從 D點轉(zhuǎn)移到 A 點。此時，運行工況點從 D 點轉(zhuǎn)移到 C點，揚程從 H0下降到 H3，流量從 Qn減小到 Q1。由于變頻器的價格較高，因此不建議使用變 12 頻器的雙余度備份，但可在保護和故障容錯中做一定投資，以更好地保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。 為了保持供水管道的壓力恒定，就必須實時檢測管道壓力并回饋給供水控制器，使其構(gòu)成壓力閉環(huán)控制系統(tǒng)。壓力檢測值與壓力給定值差距越大，該輸出信號變化就越大。 一般情況下， PID 方式的調(diào)節(jié)器就能夠滿足供水管 壓力的穩(wěn)定調(diào)節(jié)。 恒壓供水的起動與停機：在水泵出口母管處裝設(shè)壓力變送器和流量變送器，將壓力和流量信號送入控制器，控制器 將接收到的信號進行比較、運算，并發(fā)出 13 指令，對變頻器進行控制。依此類推，直到管網(wǎng)壓力滿足壓力設(shè)定要求。改造提高了系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性，得到了良好的 控 制 效果 。生活用水和消防用水共用二臺泵，平時電磁閥 YV2處于失電狀態(tài)，關(guān)閉消防管網(wǎng)，二臺泵根據(jù)生活用水的多少，按一定的 控制 邏輯運行，維持生活用水低恒壓。 ② 二臺泵根據(jù)恒壓的需要，采取先開先停的原則接入和退出 。 ⑥ 對泵的操作要有手動 控制 功能 ， 手動只在應(yīng)急或檢修時使用。在本 設(shè)計 中選用 JDBP3237F(37kW)風(fēng)光 供水 變頻器拖動用戶水泵。它的特點有： 型號 65— 315（ I） A 流量 56m3/h 揚程 110m 效率 56% 轉(zhuǎn)速 2900r/min 電機功率 37kw 15 ① 可靠性高。 ③ 編程方便，易于使用。 ⑤ 具有各種接口，與外部設(shè)備連接非常方便。 ⑧ 可根據(jù)生產(chǎn)工藝要求或運行情況，隨時對程序進行在線修改，不用更改硬件接線，靈活性大，適應(yīng)性強。 電氣控制系統(tǒng)原理圖 電氣 控制 系統(tǒng)原理圖包括主電路圖、 控制 電路圖及 PLC 外圍接線圖三部分。FRFR2 分別為二臺水泵電機過載保護用 的熱繼電器 。 (2) 控制 電路圖 圖 所示為電控系統(tǒng)電路。圖 中的 HL8 為自動運行狀態(tài)電源指示燈。每個邏輯行開始于左母線，一般來說，觸點要放在左側(cè)，線圈和指令盒放在右側(cè)，線圈和指令盒右側(cè)不能有觸點，整個梯形圖形成階梯形結(jié)構(gòu)。 控制系統(tǒng)的 I/O 點及地址分配 根據(jù)圖 1所示及控制要求， 統(tǒng)計 控制 系統(tǒng)的輸入、輸出信號的名稱， 代碼及地址 編號如下表所示。壓力低、壓力高信號分別由變頻器內(nèi)部主控板 14 腳、 15腳給出。 27 參考文獻(xiàn) [1] 謝莉萍 ,梁慧冰 ,沈起奮 . 自來水加壓站 PLC控制恒壓供水系統(tǒng) [J].電氣傳動， 1998年05期 . [2] 李全 . 恒壓供水自動控制系統(tǒng) [J].五邑大學(xué)學(xué)報 (自然科學(xué)版 )， 1997年 02期 . [3] 謝仕宏 ,孟彥京 ,李寧 . 恒壓供水軟啟動節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計 [J].中國給水排水， 2020年07期 . [4] 王曉珺 ,曹懷軍 . 變頻恒壓自動供水系統(tǒng) [J].青?？萍?， 1999年 01 期 . [5] 魏召剛等 編著 .工業(yè)變頻器原 理及應(yīng)用 .電子工業(yè)出版社， 2020 年 9月 . [6] 吳忠智 ， 吳加林 編著 .變頻器原理及應(yīng)用指南 .中國電力出版社 ， 2020年 9月 . [7] 王廷才 編著 .變頻器原理及應(yīng)用 .機械工業(yè)出 版社 ， 2020年 7月 . [8] 姚融融，張帆，周爭鳴 .電氣控制技術(shù)及實訓(xùn)教程 . 中國電力出版社， 2020年 06月 . [9] 程周 編著 .電氣控制技術(shù)與應(yīng)用 . 福建科學(xué)技術(shù)出版社， 2020年 01月 . [10] 劉華波 編著 .西門子 S7200 PLC編程及應(yīng)用案例精選 .機械工業(yè)出版社 ， 2020年 3. [11] 鐘肇新，王灝主編 .可編程控制器入門教程 (SIMATIC S7200).華南理工大學(xué)出版社 ， . [12] 李長久 編著 .PLC原理及應(yīng)用 . 機械工業(yè)出版社， [13] 廖常初編著 .大中型 PLC應(yīng)用教程 .機械工業(yè)出版社， 2020年 1月 . [14] 吳中俊等編著 .可編程序控制器原理及應(yīng)用 .機械工 業(yè)出版社， 2020年 7月 . [15] 袁紅斌，劉斐，牛雙國等 .西門子 S7200 PLC應(yīng)用教程 .機械工業(yè)出版社， 2020年 1月 . [16] Rajashekara K,. Sensorless Control of AC Motor rives. New York: IEEE Press,1955. [17] Murphy Electronic Control of AC :Pergamon,1998. [18] 鄭鳳翼 編著 .圖解西門子 S7200系列 PLC入門 .電子工業(yè)出版社 ， 2020年 4月 . [19] 戴仙金 主編 .西門子 S7200系列 PLC應(yīng)用與開發(fā) .水利水電出版社 ， 2020年 4月 . [20] S7200系 統(tǒng)軟件和標(biāo)準(zhǔn)功能參考手冊， 2020. 28 致謝 首先，感謝我的指導(dǎo)老師吳志堅老師，在做畢業(yè)論文的這段時間里，是吳老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和踏實精干的精神一直影響著我、也鼓舞著我。 29 附錄 元件清單表 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 /符號 設(shè)備數(shù)量（單位 ) 變頻器 JDBP32XF 1臺 PLC SIMATIC S7200 1臺 水泵 —— 2臺 電動機 M 2臺 PLC 處理器 CPU222 1個 擴展模塊 EM222 1個 指示燈 HL 8個 HA 1個 熱繼電器 FR 2個 熔斷器 FU 6個 接觸器 KM 4個 隔離開關(guān) QS 3個 手動 /自動轉(zhuǎn)換開關(guān) SA 1個 按鈕 SB 6個 中間繼電器 KA 2個 壓力傳感器 —— 1個