【正文】 因此，變頻器的最高頻率只能與水泵額定頻率相等。中間繼電器 KA 的常開觸點(diǎn)接 PLC 的 XO，控制自動(dòng)變頻運(yùn)行程序的執(zhí)行。 控制電路中還考慮了電機(jī)和閥門的當(dāng)前工作狀態(tài)指示的設(shè)計(jì)，為了節(jié)省 PLC 的輸出端口 ，在電路中可以采用 PLC 輸出端子的中間繼電器的相應(yīng)常開觸點(diǎn)的斷開和閉合來(lái)控制相應(yīng)電機(jī)和閥門的指示燈的亮和熄滅，指示當(dāng)前系統(tǒng)電機(jī)和閥門的工作狀態(tài)。圖 給出了供水系統(tǒng)電氣控制主回路的主要聯(lián)線關(guān)系。 5．其余器件型號(hào) 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 表 器件型號(hào)表 元件 型號(hào) 參數(shù) 備注 自動(dòng)開關(guān) DW10200/3 脫扣器 150A 3 個(gè) DZ450/320 脫扣器 50A 1 個(gè) DZ425/320 脫扣器 25A 1 個(gè) 接觸器 CJ1060 7 個(gè) 熔斷器 RM10100/80 1 個(gè) RM10200/125 4 個(gè) RM10600/500 1 個(gè) 按鈕開關(guān) LA1911 規(guī)格：５００Ｖ 14 個(gè) 指示燈 XD6 24V, 4 紅， 8 綠 中間繼電器 DZ53/220 24V, 14 個(gè) 高低水位控制器 EQ 1 個(gè) 主令控制 器 SA 1 個(gè) 熱繼電器 JR1660/3D 熱元件 32A， 45A 1 個(gè) 32A， 3 個(gè) 45A 主電路方案設(shè)計(jì) 三臺(tái)大容量的主水泵 (1,2 ,3 )根據(jù)供水狀態(tài)的不同，具有變頻、工頻兩種運(yùn)行方式，因此每臺(tái)主水泵均要求通過(guò)兩個(gè)接觸器分別與工頻電源和變頻電源輸出相聯(lián)；輔助泵只運(yùn)行在工頻狀態(tài)，通過(guò)一個(gè)接觸器接入工頻。 綜合以上因素，系統(tǒng)選用專為風(fēng)機(jī)、泵用負(fù)載設(shè)計(jì)的普通功能型 u/f 控制方式的森蘭變頻器，型號(hào) BT12S22KWI,變頻器內(nèi)置 PID 控制模塊，可用于閉環(huán)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)恒壓供水。 多泵變頻循環(huán)工作方式的可靠切換，是實(shí)現(xiàn)多泵分級(jí)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵，可選用編程靈活、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、調(diào)試方便、維護(hù)工作量小的 PLC 通過(guò)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)。 間歇型指一天內(nèi)有多段用水低谷時(shí)間，流量很小或?yàn)榱恪? 由圖 ，水泵在直接起動(dòng)過(guò)程時(shí)，因動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩很大，造成了強(qiáng)烈的水錘效應(yīng)，通過(guò)變頻起動(dòng)，可有效地降低動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩消除水錘效應(yīng)。 實(shí)際上，水錘出現(xiàn)在起泵和停泵兩種情況下。由于在水管內(nèi)部，管內(nèi)壁是光滑的，水流動(dòng)自如。 (3) 不同控制方式時(shí)的工作效率 閥門控制法方式，因轉(zhuǎn)速不變， *n =1，比值**nQ = *Q ，隨著流量的減小， *Q 減小，水泵工作的效率 *p? 降低十分明顯。但在實(shí)際運(yùn)行中，管網(wǎng)用水量常常低于最不利工況，這時(shí)，如降低轉(zhuǎn)速相對(duì)于恒速泵供水運(yùn)行，能使水泵的軸功率大大減少。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 根據(jù)以上理論，選用三菱 FRA540系列變頻器。變頻 器與電動(dòng)機(jī)的匹配主要是電動(dòng)機(jī)的額定電壓及電流，如果電動(dòng)機(jī)額定電流小于同功率的變頻器額定電流，一般來(lái)說(shuō)用同等功率的就足夠了，但如果大了，只好用大一級(jí)的變頻器。負(fù)載電流不超過(guò)變頻器額定電流是選擇變頻器容量的基本原則。在變頻器選型前應(yīng)掌握傳動(dòng)系統(tǒng)的以下參數(shù) : （ 1）電動(dòng)機(jī)的極數(shù)。 變頻調(diào)速過(guò)程的特點(diǎn)： 靜差率小，調(diào)速范圍大，調(diào)速平滑性好，而且，很關(guān)鍵的一點(diǎn)是調(diào)速過(guò)程中，其轉(zhuǎn)差率不變。在改變輸出頻率的同時(shí)也改變輸出電壓，以保證電機(jī)磁通基本不變，其關(guān)系為 11fu = 常數(shù) 式中 1u 一一變頻器 輸出電壓， 1f 一一變頻器輸出頻率。22 3 () 該損耗和電機(jī)的轉(zhuǎn)差率成正比，又稱為轉(zhuǎn) 差功率，以電阻發(fā)熱方式消耗。水泵通過(guò)聯(lián)軸器由三相異步電動(dòng)機(jī)來(lái)拖動(dòng)，因此水泵轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，實(shí)質(zhì)就是需要調(diào)節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。所以，流量是供水系統(tǒng)的基本控制對(duì)象。表明了如果全揚(yáng)程小于實(shí)際揚(yáng)程的話，將不能供水。 用水量一定時(shí)，即 UQ 不變，轉(zhuǎn)速越低，水泵的供水能力越低，供水系統(tǒng)的全揚(yáng)程就越小。但各參數(shù)之間不是靜止孤立的， 相互間存在一定的內(nèi)在聯(lián)系和變化規(guī)律。 主要參數(shù)有 ： 1． 流量 Q 單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)管道內(nèi)某一截面的水流量，常用單位是 3m /min； 2． 揚(yáng)程 H 也稱水頭，是供水系統(tǒng)把水從一個(gè)位置上揚(yáng)到另一位置時(shí)水位的變化量，數(shù)值上等于對(duì)應(yīng)的水位差，常用單位是 m； 3． 實(shí)際揚(yáng)程 BH 供水系統(tǒng)中，實(shí)際的最高水位 2h 與最低水位 1h 之間的水位差，即供水系統(tǒng)實(shí)際提高的水位?；诤銐?、節(jié)能及安全性考慮，采取變頻調(diào)速恒壓供水方式是一種不錯(cuò)的選擇。由此可見(jiàn)變頻調(diào)速供水方式比氣壓罐供水方式將節(jié)省大量占地面積。氣壓罐方式依靠壓力罐中的壓縮空氣送水，氣壓罐配套水泵運(yùn)行時(shí)，水泵在額定轉(zhuǎn)速、額定流量的條件下工作。 變頻恒壓供水系統(tǒng)同其它供水方式相比較，除了具有顯著的節(jié)能效果外，還有以下顯而易見(jiàn)的優(yōu)勢(shì)： 恒壓供水技術(shù)因采用變頻器改變電動(dòng)機(jī)電源頻率，而達(dá)到調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速改變水泵出口壓力，比靠調(diào)節(jié)閥門的控制水泵出口壓力的方式，具有降低管道阻力大大減少截流損失的效能。 變頻恒壓供水是在變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展之后逐漸發(fā)展起來(lái)的。 PLC 的 I/O 端子分配及接線圖 ...................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 單臺(tái)水泵工況的調(diào)節(jié)是通過(guò)變頻器來(lái)改變電源的頻率 f 來(lái)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速 n,從而改變水泵的 流量 Q 來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 2）系統(tǒng)原理圖、軟件框圖及仿真軟件。 發(fā)題時(shí)間： 二零一二 年 二 月 十八 日 指導(dǎo)教師（簽名）： 孫昌躍 學(xué) 生（簽名）： iii 湖 南 科 技 大 學(xué) 瀟湘學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)人評(píng)語(yǔ) [主要對(duì)學(xué)生畢業(yè) 設(shè)計(jì) （ 論文 ）的 工作態(tài)度 ， 研究?jī)?nèi)容 與方法， 工作量 ，文獻(xiàn)應(yīng)用， 創(chuàng)新性 ，實(shí) 用性 ，科學(xué)性， 文本 （圖紙） 規(guī)范 程度， 存在的不足 等進(jìn)行 綜合評(píng)價(jià) ] 指導(dǎo)人： （簽名） 年 月 日 指導(dǎo)人評(píng)定成績(jī)： iv 湖 南 科 技 大 學(xué) 瀟湘學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)閱人評(píng)語(yǔ) [主要對(duì)學(xué)生畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文）的 文本 格式 、圖紙 規(guī)范 程度， 工作量 ，研究?jī)?nèi)容與 方法 ，實(shí)用性與科學(xué)性， 結(jié)論 和 存在的不足 等進(jìn)行 綜合評(píng)價(jià) ] 評(píng)閱人： （簽名） 年 月 日 評(píng)閱人評(píng)定成績(jī)： v 湖 南 科 技 大 學(xué) 瀟湘學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 答辯記錄 日期： 學(xué)生： 學(xué)號(hào)： 班級(jí)： 題目： 提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 答辯委員會(huì)下列材料： 1 設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 共 頁(yè) 2 設(shè)計(jì)（論文）圖 紙 共 頁(yè) 3 指導(dǎo)人、評(píng)閱人評(píng)語(yǔ) 共 頁(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 答辯委員會(huì) 評(píng)語(yǔ)： [主要對(duì)學(xué)生畢業(yè) 設(shè)計(jì) （論文） 的 研究 思路， 設(shè)計(jì) （ 論文 ） 質(zhì)量 ，文本圖紙規(guī)范程度 和 對(duì)設(shè)計(jì)（論文）的介紹，回答問(wèn)題情況 等 進(jìn)行 綜合評(píng)價(jià) ] 答辯委員會(huì)主任： （簽名） 委員： （簽名） （簽名） （簽名） （簽名） 答辯成績(jī)： 總評(píng)成績(jī)： vi 摘 要 本文介紹水泵在高層建筑恒壓供水系統(tǒng)中的 PLC 和變頻控制以及監(jiān)控組態(tài)設(shè)計(jì)過(guò)程。分析水泵的能耗比較圖，可以看出利 用變頻器實(shí)現(xiàn) 變頻 調(diào)速恒壓供水，當(dāng) 水泵電機(jī) 轉(zhuǎn)速降低時(shí)，流量與轉(zhuǎn)速成正比，功率以轉(zhuǎn)速的三次方下降，與傳統(tǒng)供水方式閥門節(jié)流控制相比，可以 大幅度降低 能耗， 本系統(tǒng) 節(jié)能效果 明顯。 變頻器功能設(shè)定及接線圖 ............................................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。國(guó)內(nèi)有不少公司在做變頻恒壓供水的工程，大多采用國(guó)外的變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速，水管管網(wǎng)壓力的閉環(huán)調(diào)節(jié)及多臺(tái)水泵的循環(huán)控制，有的采用可編 程控制器 (PLC)及相應(yīng)的軟件予以實(shí)現(xiàn) 。 由 于變量泵工作在變頻工況，在其出口流量小于額定流量，泵轉(zhuǎn)速降低，減少了軸承的磨損和發(fā)熱，延長(zhǎng)泵和電動(dòng)機(jī)的機(jī)械使用壽命。當(dāng)系統(tǒng)所需水量下降時(shí)，供水壓力將超出系統(tǒng)所需要的壓力從而造成能量的浪費(fèi)。在運(yùn)行效果上，氣壓罐 方式與調(diào)速式相比也存在著一定差距。據(jù) 統(tǒng)計(jì)采用變頻調(diào)速技術(shù)調(diào)節(jié)流量實(shí)現(xiàn)恒壓供水，可節(jié) 2050%，節(jié)能效果相當(dāng)顯著。即 ： BH = 2h 1h ； 4． 全揚(yáng)程 TH 水泵能夠泵水上揚(yáng)的最高水位 3h 與吸入口的水位 0h 之間的水位差。這種聯(lián)系和變化規(guī)律可用供水系統(tǒng)的特性曲線直觀地反映，主要有揚(yáng)程特性曲線和管組特性曲線，如圖 。 2． 管阻特性 以水泵的轉(zhuǎn)速不改變?yōu)榍疤幔y門在某一開度下，全揚(yáng)程與流量間的關(guān)系曲線)(QfHT ? ，稱為管阻特性曲線。因此，實(shí)際揚(yáng)程也就是能夠供水的基本揚(yáng)程。而流量的大小又取決于揚(yáng)程，而揚(yáng)程難以進(jìn)行具體測(cè)量和控制。由三相異步電動(dòng)機(jī)的 )1(60)1(1 sp fsnn ???? () 由式（ ） 可知 調(diào)速方法有變極調(diào)速、變轉(zhuǎn)差調(diào)速和變頻調(diào)速。電動(dòng)機(jī)工作在額定狀態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)差率 s 很小，相應(yīng)的轉(zhuǎn)子銅損耗小，電機(jī)效率高。 變頻調(diào)速方式時(shí)，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性表達(dá)式 ])()[(2/239。電機(jī)的運(yùn)行效率高，適合于恒壓供 水方式中的轉(zhuǎn)速控制法。一般電動(dòng)機(jī)極數(shù)以不多于 4極為宜，否則變頻器容量要適當(dāng)加大； （ 2）轉(zhuǎn)矩特性。 變頻器的額定功率 指的是它適用的 4級(jí)交流異步電動(dòng)機(jī)的功率。對(duì)于鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，變頻器的容量選擇應(yīng)以變頻器的額定電流大于電動(dòng)機(jī)的最大正常工作電流 ，這樣可以最大限度地節(jié)約資金。該變頻器采用先進(jìn)磁通矢量控制方式，實(shí)現(xiàn)在線自動(dòng)調(diào) 整功能，調(diào)速比可達(dá) 1： 120（ ～ 60Hz）；可拆御風(fēng)扇和接線端子，維護(hù)方便；柔性 PWM，實(shí)現(xiàn)更低噪音運(yùn)行；內(nèi)置 RS485通信口，可插擴(kuò)展卡符合全世界主要通信標(biāo)準(zhǔn)； PID等各種功能適合各種應(yīng)用場(chǎng)合。 可見(jiàn) ，在供水系統(tǒng)中根據(jù)用水量的大小，通過(guò)變頻方式調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)供水具有很好的節(jié)能效果。 轉(zhuǎn)速控制方式時(shí)，因閥門開度不變，由式 ()，流量 *Q 和轉(zhuǎn)速 *n 是成正比的，比值**nQ 不變。當(dāng)打開的閥門突然關(guān)閉或給水泵停車，水流對(duì)閥門及管壁，主要是閥門或泵會(huì)產(chǎn)生一個(gè)壓力。停泵時(shí)，如果是揚(yáng)程很高，泵通過(guò)關(guān)斷電源自然停止，水會(huì)逆向砸下來(lái)，形成水錘。 停機(jī) 過(guò)程效果類似。 采用變頻調(diào)速方式來(lái)實(shí)現(xiàn)低流量時(shí)的恒壓供水節(jié)能效果比較明顯，與通常的工頻氣壓給水設(shè)備相比平均節(jié)能可達(dá) 30%。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 供水系統(tǒng)的恒壓通過(guò)壓力變送器、 PID 調(diào)節(jié)器和變頻 器組成的閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制。 其主要參數(shù)及性能介紹如下 ： 額定容量： 30KVA；額定電壓： 380V；額定電流：