【正文】 對整個補水、供水系統(tǒng)的過程來說，系統(tǒng)的可擴展性好，可根據(jù)不同季節(jié)、不同用水高峰的用水情況，選擇不同的壓力設(shè)定值，既節(jié)約了用水，又能節(jié)約電能，達到更優(yōu)的節(jié)能方式，實現(xiàn)了供水的最優(yōu)化控制和穩(wěn)定性控制。由于本設(shè)計中最大電機的功率分別為15KW、流過的電流大致為30A、40A、44A，我們根據(jù)最經(jīng)濟、最適合使用角度出發(fā)。在我們的設(shè)計中，我們選擇ND1系列的指示燈，： ND1系列指示燈 電流互感器的選擇電流互感器是由閉合的鐵心和繞組組成的，原理是電磁感應(yīng)。它是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)和被控制系統(tǒng)，通常應(yīng)用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關(guān)”。在本設(shè)計中我們采用長信萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)，LW2620 D0414/2型號。在低壓設(shè)備中主要適用于建筑、民宅等低壓終端配電系統(tǒng)。根據(jù)經(jīng)驗值，最大電機的功率為22KW，其三倍為66KW，+66=，此時相應(yīng)的變壓器容量選擇160KVA，對比相同容量的變壓器，NDK系列的變壓器最滿足要求，我們選擇NDKBK型號。其主要的特點是體積小、準(zhǔn)確度高、質(zhì)量輕、溫度特性好，而且功耗小、可靠性高。要用合適的液位傳感器進行—個具體的測量工作，也有很多方面的影響因素，比如被測量介質(zhì)、使用條件、傳感器來源、價錢等。如今，我們使用的變頻器大部分都采用采用交—直—交控制方式。線圈KM7得電吸合，其主觸點閉合，4加壓泵變頻運行，指示燈HL13點亮，若在此運行頻率下能夠滿足用戶用水要求，只由4電機變頻供水，若不能滿足用水要求，變頻器頻率繼續(xù)上升，直至上限頻率50Hz，在變頻器內(nèi)部設(shè)定1min的延時時間，當(dāng)沒到一分鐘時，就已經(jīng)滿足了用戶的用水要求，頻率會下降，此時，4泵仍然變頻運行，查到1min時，變頻器仍然以50HZ的頻率運行，此時中間繼電器KV4線圈得電吸合，切掉4的變頻，緊接著同時啟動4的工頻，KM7線圈得電吸合，5電機開始變頻運行。當(dāng)按下停止按鈕SBS4時，系統(tǒng)失電，4加壓水泵斷開工頻運行。系統(tǒng)啟動、運行和停止的操作不能直接斷開主電路，而必須通過變頻器實現(xiàn)軟啟動和軟停。兩臺加壓泵分別為MM5它們分別帶動水泵5。此時HL3指示燈點亮。具體的過程為：當(dāng)水位在超高水位時，限位開關(guān)FT1閉合時，其常開觸點閉合，指示燈HL8點亮。當(dāng)2電機過載時，熱繼電器FR2的常閉觸點斷開，2電機停止運行，起到了保護電機的作用，同時當(dāng)2電機過載時，指示燈HL6點亮。此時，按下運行按鈕SB1，線圈KM1得電吸合，使其主觸點在主回路吸合，而且常開觸點閉合，使得在松開運行按鈕SB1時，線路自鎖，1電機啟動。上述幾種離散型PID算法中，工業(yè)上最常采用的是增量型算法。在此種場合，為使比例動作振蕩衰減與系統(tǒng)穩(wěn)定，可使用比例為分進行控制。僅用P進行控制時，不能完全的消除偏差。若只有一個調(diào)節(jié)器的參數(shù)可調(diào)整，那么只能滿足其中一個品質(zhì)的指示，通常取衰減比當(dāng)作指標(biāo)。②依據(jù)以往的經(jīng)驗，把和置于適當(dāng)?shù)臄?shù)值，再主要對值完成湊試，得到最合宜的數(shù)值。如果控制系統(tǒng)的壓力傳感器的測量范圍原來是0~ MPa，改為0~1MPa，則應(yīng)降到原來的3/5。PID控制器參數(shù)的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應(yīng)曲線法和衰減法。(2)在使用計算機、PLC或單片機實現(xiàn)時，等效的TI和TD可在更大范圍內(nèi)實現(xiàn)自由選擇，但是在模擬式的調(diào)節(jié)器中，因為線路與元件在性能上的限制，可以調(diào)整的范圍要小得多。因此，比例+積分(PI)控制器，可以使系統(tǒng)在進入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。(1)比例（P）控制比例控制是一種最簡單的控制方式。它更適用于流量的控制、壓力的控制、溫度的控制等過程量的控制。閉環(huán)控制系統(tǒng)的例子很多?？刂破鞯妮敵鼋?jīng)過輸出接口、執(zhí)行機構(gòu)，加到被控系統(tǒng)上；控制系統(tǒng)的被控量，經(jīng)過傳感器，變送器，通過輸入接口送到控制器。根據(jù)變頻器拖動第二組執(zhí)行機構(gòu)中，加壓水泵運行情況的不同，變頻器的輸出有兩種工作方式，即變頻循環(huán)和變頻固定兩種模式。其中，控制器是整個供水系統(tǒng)的核心。它將和PLC可編程控制器和PID調(diào)節(jié)器硬件設(shè)備都集成在了變頻器的供水基板上，通過設(shè)置變頻器內(nèi)部的指令代碼來實現(xiàn)PLC和PID等的功能。一般主要由異步電動機驅(qū)動加壓水泵旋轉(zhuǎn)來供水，并且把水泵和電機做成一體，通過變頻器參數(shù)調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速，從而控制加壓泵出水量來實現(xiàn)恒壓供水。從水源井群中抽出來的水先儲存在水池中再通過加壓泵組恒壓供給每一個用戶。所以水錘效應(yīng)產(chǎn)生的根本原因是在啟動和制動過程中動態(tài)轉(zhuǎn)矩太大。 電機直接啟動和變頻調(diào)速軟啟動的對比 電機直接啟動和變頻調(diào)速軟啟動的對比對比內(nèi)容直接啟動變頻調(diào)速啟動啟動電流額定電流的5～7倍在額定電流以下啟動對電網(wǎng)的沖擊巨大無啟動對變壓器的沖擊巨大無啟動對開關(guān)、接觸器等電器的沖擊巨大無啟動對電纜的沖擊巨大無啟動對電機的沖擊巨大無啟動對聯(lián)結(jié)軸的沖擊巨大無啟動對變速箱的沖擊巨大無啟動和運行的可靠性低高54內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 水錘效應(yīng)的產(chǎn)生原因及其消除方法在進行全電壓啟動時。若管路中閥門開度和加壓泵轉(zhuǎn)速都恒定不變，此時流量的大小主要取決于實時用水用戶的多少和用水的情況，因此，用水流量Q(u)和揚程H之間的關(guān)系反映的是揚程特性。(3)水泵的電氣控制柜，同時具有遠(yuǎn)程和就地控制的功能，數(shù)據(jù)通訊接口能與控制信號或者軟件相連，對供水的實時數(shù)據(jù)進行傳送，以便實現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示、監(jiān)控以及報表的打印等功能。本設(shè)計中有1個貯水池，3臺潛水泵，2臺加壓泵，變頻器根據(jù)供水管網(wǎng)的壓力，自動控制各個水泵之間、不同水泵之間的工、變頻切換，并且根據(jù)當(dāng)前壓力檢測值和給定值之間的偏差進行PID運算，結(jié)果輸出給變頻器的端子，作用他的輸出頻率，調(diào)節(jié)供水的流量，使供水的壓力恒定。補水的時候根據(jù)水池水位對3臺潛水泵進行控制，在水池水位設(shè)超高、高、低、超低4個水位，潛水泵控制應(yīng)能根據(jù)水池水位的高低控制所啟動的潛水泵臺數(shù)，從3眼井組成的水源井群中抽水注入加壓站的蓄水池中。(2)出現(xiàn)了自診斷功能，在接通電源時將會自動進行自檢,在工作中實現(xiàn)了運行檢查。它的的發(fā)展大體經(jīng)歷了以下四個階段：(1)壓力變送器在早期采用大位移式的工作原理，精度低、而且本身笨重。但在這行業(yè)領(lǐng)域中，外企的優(yōu)勢更為明顯，比重達到了67%。 給排水的常用儀表及其作用在供水，排水等系統(tǒng)中，儀表是不可或缺的儀器。這樣的變頻器雖有了重大的突破，但還有很多的缺點，它輸出接口的擴展功能不靈活，系統(tǒng)的整體性能不好，允許帶負(fù)載的容量也受到了限制，與網(wǎng)絡(luò)、計算機、通訊設(shè)備等系統(tǒng)很難實現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的通訊，在實際應(yīng)用中，范圍在很大程度上受到了限制。利用變頻恒壓供水系統(tǒng)進行供水不僅可以提高供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，易于實現(xiàn)供水系統(tǒng)的集中管理與監(jiān)控；而且有良好的節(jié)能性，同時提高供水效率。自從通用變頻器問世以來，變頻調(diào)速技術(shù)在實際應(yīng)用中得到了很大的發(fā)展。先把水源井中的水注入加壓站的蓄水池中，然后由加壓泵從蓄水池通過變頻調(diào)速控制為用戶供水。蓄水池包含三臺潛水泵電機控制水位，依據(jù)水位的不同，啟動不同臺數(shù)的潛水泵，功率大一臺的應(yīng)采用降壓啟動。變頻器是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)的集中技術(shù)電氣，通過改變電機工作頻率方式來控制交流電動機的電力控制設(shè)備，擁有強大且多種內(nèi)置功能。所以，設(shè)計基于變頻調(diào)速的恒壓供水系統(tǒng)，在滿足人民的生活需求的基礎(chǔ)上，降低了耗能，具有廣闊的應(yīng)用前景和顯著的經(jīng)濟效益與社會效益。系統(tǒng)的動態(tài)性能、穩(wěn)定性及抗擾性等方面，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達到用戶的要求。它在系統(tǒng)中起到了舉足輕重的作用，集檢測、顯示、觀察與控制為一體的控制器。我國國有企業(yè)和民營企業(yè)所占比重僅僅為33%。(2)20世紀(jì)中期，隨著力平衡式差壓變送器的出現(xiàn)，他的精度有所提高，但是反饋力很小，結(jié)構(gòu)、性能等均不高。(3)微處理器和基本傳感器之間具有雙向通信的功能，構(gòu)成了閉環(huán)工作系統(tǒng)。當(dāng)水位為超高水位的時候，應(yīng)停止所有的潛水泵；當(dāng)水位為高水位的時候，只啟動一臺潛水泵，當(dāng)水位為低水位的時候，啟動兩臺潛水泵，當(dāng)水位為超低水位的時候，同時啟動三臺潛水泵。根據(jù)上述的控制要求，進行系統(tǒng)方案整體的設(shè)計。(4)由于在變頻器控制的恒壓供水系統(tǒng)中，由于始終存在泵的起、停。以加壓泵的轉(zhuǎn)速保持不變、閥門在某一特定開度下保持不變?yōu)榍疤岱从车氖枪茏杼匦?，此時揚程H與流量Q之間的關(guān)系H f (Qc )。這就意味著，水管里水的流量從零增到額定流量。在拖動系統(tǒng)中，決定加速過程的是動態(tài)轉(zhuǎn)矩 水泵在直接啟動過程中，加速過程很快。此設(shè)計研究的對象是村鎮(zhèn)供水廠的恒壓供水系統(tǒng)。因此，變頻恒壓供水系統(tǒng)的實質(zhì)是變頻器反饋給異步電動機的變頻調(diào)速。在微化電路結(jié)構(gòu)的同時也降低了設(shè)備的成本，在壓力設(shè)定值和壓力反饋值的換算下，變換輸出信號，實現(xiàn)恒壓供水，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性?？梢灾苯訉υ谙到y(tǒng)中檢測到的信號進行集中的采集，對這些數(shù)據(jù)信息在進一步進行分析、同時實施控制算法，得出一個更好的控制方案，傳給我們所用的變頻調(diào)速器和接觸器，在對執(zhí)行機構(gòu)的運行進行控制；變頻器是對加壓水泵的轉(zhuǎn)速控制的動作發(fā)出者，根據(jù)壓力變送器反饋回來的信號進一步改變加壓水泵的運行頻率，實時完成對加壓水泵的轉(zhuǎn)速控制。變頻循環(huán)式就是變頻器拖動任意一臺加壓水泵作為變頻調(diào)速泵，當(dāng)這一臺加壓水泵運行的頻率達到工頻50Hz時，此時的供水量仍不能滿足用戶用水的要求，變頻器會給電機一個信號，經(jīng)過一定的延時之后，這臺電機脫出變頻器的控制，工頻運行，同時變頻器在變頻軟啟動第二臺加壓水泵；變頻固定式就是變頻器拖動任意一臺加壓水泵作為變頻調(diào)速泵，當(dāng)這一臺加壓水泵運行的頻率達到工頻50Hz時，此時的供水量仍不能滿足用戶用水的要求，系統(tǒng)會直接變頻軟啟動另外一臺加壓水泵，此時變頻器對第一臺加壓泵不做任何切換。不同的控制系統(tǒng)，其傳感器、變送器、執(zhí)行機構(gòu)是不一樣的。比如人就是一個具有負(fù)反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)，眼睛便是傳感器，充當(dāng)反饋，人體系統(tǒng)能通過不斷的修正最后作出各種正確的動作。在供水系統(tǒng)中常見的PID控制實現(xiàn)的方法主要有兩種：(1)硬件型通用PID控制器，當(dāng)使用時只需進行線路之間的連接及P、I、D參數(shù)和設(shè)定值的設(shè)定便可。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關(guān)系。(3)微分（D）控制在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。(3)積分和微分控制作用某些改進，較之常規(guī)的調(diào)節(jié)器更為靈活。三種方法各有其特點，其共同點都是通過試驗，然后按照工程經(jīng)驗公式對控制器參數(shù)進行整定。(2)在動態(tài)參數(shù)的方面，可取作為特征值。以上兩條途徑從表面上來看是截然相反的，但是它們都是以承認(rèn)比例作用作為主體、作為前提的。若兩個參數(shù)可調(diào)整，可在衰減比之外，另外添加一個指標(biāo)。為了能消除殘留的偏差，一般都采用增加I的P+I的控制。也就是說這種控制方式適用在過程本身沒其它有制動作用的負(fù)載。 補水部分的設(shè)計 硬件電路圖某村鎮(zhèn)供水廠基于電氣及儀表控制的恒壓供水系統(tǒng)補水部分的主電路如上圖31所示。此時HL2指示燈點亮。當(dāng)按下運行按鈕SB3時，線圈KM4和線圈KM5同時得電吸合，其主觸點在主回路得電閉合，常開觸點KM4閉合，使運行按鈕SB3自鎖，3號電機降壓啟動，同時時間繼電器KT1得電，開始延時，延時到達設(shè)定值1min時，其延時斷開常閉觸點斷開，延時閉合常開觸點閉合，使得KMKM5線圈同時失電，其主觸點及常開觸點斷開、常閉觸點閉合，同時，KM3線圈得電吸合，主觸點閉合、常閉觸點斷開、常開觸點閉合，此時的常開觸點KM3對啟動按鈕進行自鎖，3電機全壓啟動。當(dāng)水位在高水位時，限位開關(guān)FT2閉合時，其常開觸點閉合，中間繼電器KV1線圈得電，其常閉觸點打開。當(dāng)2電機正在運行時，水池中的液位上升，使限位開關(guān)FT3斷開，線圈KM2失電釋放,2電機停止運行。KM6為變頻器通電的控制接觸器。為提高變頻器的功率因數(shù)，必須接電抗器。在此過程中，若1加壓水泵發(fā)生故障，熱繼電器FR4的常閉觸點打開，系統(tǒng)失電。若頻率開始下降，當(dāng)下降到下限0HZ時，變頻器延時1min，若此時變頻器仍然為0HZ，則KV5中間繼電器線圈得電吸合，斷開4的工頻，只有5變頻運行。先通過整流器把工頻交流電源轉(zhuǎn)換成為直流電源，然后再轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可以控制的交流電源來供給電動機。綜合考慮上述因素，本設(shè)計選用HWP系列的智能數(shù)字顯示儀表。在選擇壓力變送器的時候我們應(yīng)同時考慮以下因素：要測量的壓力、壓力的大小、精度、穩(wěn)定性、壓力介質(zhì)、溫度范圍、輸出的信號、外部環(huán)境及價格、產(chǎn)地等。 為NDKBK變壓器。在此設(shè)計中， WG250/3型號的隔離開關(guān)。： 萬能轉(zhuǎn)換開關(guān) 熱繼電器的選擇 熱繼電器是由電流流入熱元件產(chǎn)生熱量，使有不同膨脹系數(shù)的雙金屬片發(fā)生變化，當(dāng)形變達到一定程度時，就推動連桿動作斷開控制電路，從而使接觸器失電，主電路斷開，實現(xiàn)電動機的過載保護。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、擴展接線端子、轉(zhuǎn)換電路等作用。電流互感器的作用是可以把數(shù)值較大的一次電流通過一定的變比轉(zhuǎn)換為數(shù)值較小的二次電流，用來進行保護、測量等用途。如下圖42425和426所示： BLV16mm導(dǎo)線 BV10導(dǎo)線第五章 結(jié)束語本設(shè)計針對農(nóng)村供水廠的特點，設(shè)計了一套電氣及儀表的的變頻恒壓供水控制系統(tǒng)。目前，在國內(nèi)外變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的研究中，在不同的用水場合，結(jié)合現(xiàn)代控制技術(shù)、通訊技術(shù)同時兼顧的系統(tǒng)兼容性的變頻恒壓供水系統(tǒng)的水壓閉環(huán)控制等方面的研究還是不夠的。能夠?qū)崿F(xiàn)給用戶供水的恒壓自動控制，不需要操作人員頻繁的操作，節(jié)省了人力，減輕了勞動強度，提高了供水質(zhì)量，節(jié)約了管理費用。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，疊加的層次就越多。 指示燈的選擇 在控制電路中我們經(jīng)常加一些指示燈來顯示線路的接通與斷開，省去了我們用電棒或者別的檢驗產(chǎn)品檢查的麻煩。 JS14P型號 中間繼電器的選擇 JQX38F中間繼電器，為JQX38F型的中間繼電器。萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)還可以用于直接控制小容量電動機的