【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ..................................................................................................................... 36 制作圖形畫面 ................................................................................................................ 36 構(gòu)造數(shù)據(jù)庫 .................................................................................................................... 36 畢 業(yè) 論 文 （設(shè) 計(jì)） 用 紙 佳木斯大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 第 11 頁 定義動(dòng)畫連接 ................................................................................................................ 36 運(yùn)行和調(diào)試 .................................................................................................................... 37 通訊方式 .............................................................................................................................. 37 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn) ...................................................................................................................... 37 結(jié) 論 ........................................................................................................................................... 39 致 謝 ........................................................................................................................................... 40 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................................................... 41 畢 業(yè) 論 文 （設(shè) 計(jì)） 用 紙 佳木斯大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 第 12頁 第 1 章 緒 論 交流 變 頻恒壓供水控制器的研究背景及意義 課題提出的背景和意義 近年來，隨著居民區(qū)的不斷擴(kuò)建與改造，樓房層數(shù)的不斷加高，我國(guó)民用水難問題越來越突出，特別是高層建筑居民，原有的 自來水管網(wǎng)的壓力出現(xiàn)不足，大部分地區(qū)普遍存在著用水高峰期高層供不上水，高層居民經(jīng)常出現(xiàn)用水難問題，給生活帶來極大不便。這種用水難問題在大城市表現(xiàn)尤為突出。針對(duì)上述問題，本文研制了變頻調(diào)速供水控制器，該控制器是以管網(wǎng)水壓為設(shè)定參數(shù)，通過控制變頻器的輸出頻率從而自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)水壓的閉環(huán)調(diào)節(jié) (PID)，使供水系統(tǒng)自動(dòng)穩(wěn)于設(shè)定的壓力值。即用水量增加時(shí)，頻率升高，水泵轉(zhuǎn)速加快，供水量相應(yīng)增大，當(dāng)用水量超過一臺(tái)泵的供水量時(shí)，通過控制器調(diào)節(jié) 。用水量減少時(shí)，頻率降低，水泵轉(zhuǎn)速減慢，供水量相應(yīng)減小。也就是根 據(jù)用水量的大小，由供水控制器控制水泵數(shù)量以及變頻器對(duì)水泵的調(diào)速，來實(shí)現(xiàn)恒壓供水。同時(shí)達(dá)到供水效率的目的 “用多少水，供多少水 ”。采用該供水系統(tǒng)不需建造高位水箱，水塔，水質(zhì)無二次污染，是一種理想的現(xiàn)代化建筑供水方案。此外，恒壓供水系統(tǒng)對(duì)于某些上業(yè)或特殊用戶是非常重要的。例如在某些生產(chǎn)過程中，若自來水供水因故壓力不足或短時(shí)斷水，可能影響產(chǎn)品質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)使產(chǎn)品報(bào)廢和設(shè)備損壞。又如發(fā)生火災(zāi)時(shí)，若供水壓力不足或無水供應(yīng)，不能迅速滅火，可能引起重大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。所以，某些用水區(qū)采用恒壓供水系統(tǒng)，具有較大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì) 意義。 變頻技術(shù)的發(fā)展 變頻調(diào)速技術(shù)是集電子、自動(dòng)控制、微電子、電機(jī)學(xué)等技術(shù)之人成的一項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)。言以其優(yōu)異的調(diào)速性能、顯著的節(jié)能效果被廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，是電氣傳動(dòng)的發(fā)展方向。隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電力電子器件的理論研究和制造工藝水平的不斷提高，電力電子器件在容量、耐壓、特性等方面得到了很大的發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)己日臻完善。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)巨大的畢 業(yè) 論 文 （設(shè) 計(jì)） 用 紙 佳木斯大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 第 13頁 技術(shù)革命。交流變頻調(diào)速裝置不僅僅可以大幅度節(jié)能，而且在改善機(jī)械性能、實(shí)現(xiàn)完善的自動(dòng)控制、環(huán)境保護(hù)等多方面都有顯著的效果?，F(xiàn)代樓宇自動(dòng)控制中，采用變頻調(diào)速技術(shù)將會(huì)改善系統(tǒng)的品質(zhì)，并產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 關(guān)于變頻給水的原理 目前，變頻調(diào)速生活給水在建筑給水中應(yīng)用越來越廣，其主要原因是： ，可以方便地滿足各種供水 壓力的需要。在設(shè)計(jì)階段可以降低對(duì)供水壓力計(jì)算準(zhǔn)確度的要求，因?yàn)殡S時(shí)可以方便地改變供水壓力。但在選泵時(shí)應(yīng)注意 ，泵的揚(yáng)程宜大一些，因?yàn)樽冾l調(diào)速其最大 壓力受水泵限制 。最低使用壓力也不應(yīng)太小，因?yàn)樗貌辉试S在低揚(yáng)程大流量下長(zhǎng)期超負(fù)荷工作，否則應(yīng)加大變頻器和水泵電機(jī)的容量， 以防止發(fā)生過載。 ，變頻器技術(shù)已很成熟，在市場(chǎng)上有很多國(guó)內(nèi)外品牌 的變頻器，這為變頻調(diào)速供水提供了充份的技術(shù)和物質(zhì)基礎(chǔ)。變頻器已在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門廣泛使用。任何品牌的變頻器與 變頻供水控制器配合，即可實(shí)現(xiàn)多泵并聯(lián)恒壓供水。因?yàn)榻? 筑供水的應(yīng)用廣泛，有些變頻器設(shè)計(jì)生產(chǎn)廠家把變頻供水控制器直接做在供水專用變頻器中；這種變頻器具有可靠性好， 使用方便的優(yōu)點(diǎn)。 水具有優(yōu)良的節(jié)能效果。由水泵－管道供水原理可知，調(diào)節(jié)供水流量，原則上有二種方法；一是節(jié)流調(diào)節(jié)，開大供水閥，流量上升；關(guān)小供水閥 ，流量下降。調(diào)節(jié)流量的第二種方法是調(diào)速調(diào)節(jié)，水泵轉(zhuǎn)速升高，供水流量增加；轉(zhuǎn)速下降，流量降低，對(duì)于用水流量經(jīng)常變化的場(chǎng)合 (例如生活用水 )，采用調(diào)速調(diào)節(jié)流量，具有優(yōu)良的節(jié)能效果。我國(guó)國(guó)家科委和國(guó)家經(jīng)貿(mào)委在《中國(guó)節(jié)能技術(shù) 政策大綱》中把泵和風(fēng)機(jī)的調(diào)速技術(shù)列為國(guó)家九五計(jì)劃重點(diǎn)推廣的節(jié)能技術(shù)項(xiàng)目。應(yīng)當(dāng)指出，變頻恒壓供水節(jié)能的效果主要取決于用水流量的變化情況及水泵的合理選配，為了使變頻恒壓供水 具有優(yōu)良的節(jié)能效果，變頻恒壓供水宜采用多泵并聯(lián)的供水模式。由多泵并聯(lián)恒壓變頻供水理論可知多泵并聯(lián)恒壓供水，只要其中一臺(tái)泵是變頻泵，其余全是工頻泵，可以實(shí)現(xiàn)恒壓變量供水 。在變頻恒壓變量供水當(dāng)中，變頻泵的流量是變化的，當(dāng)變頻泵是各并聯(lián)泵中最大，即可保證恒壓供水。多泵并聯(lián)恒壓供水，在設(shè)計(jì)上可做到在恒壓條件下各工頻泵的效率不變 (因工況不變 )，并使之處于高效率區(qū)工作，變頻泵的流量是變化的 ，其工作效率隨流量而改變。因?yàn)椴捎枚啾貌⒙?lián)恒壓供水，變頻泵的功率降低，從而可以降低多泵并聯(lián)變頻恒壓供水系統(tǒng)的能耗，改善節(jié)能狀況。 畢 業(yè) 論 文 （設(shè) 計(jì)） 用 紙 佳木斯大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 第 14頁 當(dāng)多泵并聯(lián)恒壓供水系統(tǒng)采用具有自動(dòng)睡眠功能的變頻器 ，當(dāng)用水流量接近于零，變頻泵能自動(dòng)睡眠停泵，從而可以做到不用水時(shí)自動(dòng)停泵而沒有能量損耗，具有最佳的節(jié)能效果。多泵并聯(lián)變頻恒壓變量供水的工作模式通常是這樣的：當(dāng)用水流量小于一臺(tái)泵在工頻恒壓條件下的流量，由一臺(tái)變頻泵調(diào)速恒壓供水；當(dāng)用水流量增大，變頻泵的轉(zhuǎn)速自動(dòng)上升；當(dāng)變頻泵的轉(zhuǎn)速上升到工頻轉(zhuǎn)速，為用水流量進(jìn)一步增大，由變頻供水控制器控制，自動(dòng)啟動(dòng)一臺(tái)工頻泵投入，該工頻泵提供的流量是恒定的 (工頻轉(zhuǎn)速恒壓下的流量 )，其余各并聯(lián)工頻泵按相同的原理投入。 在多泵并聯(lián)變頻恒壓變量的供水情況下，當(dāng)用水流量下降 ，變頻調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速下降 (變頻器供電頻率下降 )；當(dāng)頻率下降到零流量的時(shí)候，變頻供水控制器發(fā)出一個(gè)指令，自動(dòng)關(guān)閉一臺(tái)工頻泵使之超出并聯(lián)供水。為了減少工頻泵自動(dòng)投入或超出時(shí)的沖擊 (水力的或電流的沖擊 )。在投入時(shí)，變頻泵的轉(zhuǎn)速自動(dòng)下降，然后慢慢上升以滿足恒壓供水的要求。在超出時(shí)，變頻泵的轉(zhuǎn)速應(yīng)自動(dòng)上升，然后慢慢下降以滿足恒壓供水的要求。上述頻率自動(dòng)上升，下降由供水變頻控制器控制。 另一種變頻供水模式通常叫做恒壓變量循環(huán)狀啟動(dòng)并先開先停的工作模式。在 這種供水模式中，當(dāng)供水流量少于變頻泵在恒壓工頻下的流量時(shí)，由變頻泵自動(dòng)調(diào)速供水，當(dāng)用水流量增大，變頻泵的轉(zhuǎn)速升高。當(dāng)變頻泵的轉(zhuǎn)速升高到工頻轉(zhuǎn)速，由變頻供水控制器控制把該臺(tái)水泵切換到由工頻電網(wǎng)直接供電 (不通過變頻器供電 )。變頻器則另外啟動(dòng)一臺(tái)并聯(lián)泵投入工作。隨用水流量增大，其余各并聯(lián)泵均按上述相同的方式軟啟動(dòng)投入。這就是循環(huán)軟啟動(dòng)投入方式。 當(dāng)用水流量減少，各并聯(lián)工頻泵按次序關(guān)泵超出，并泵超出的順序按先投入先關(guān)泵超出的原則由變頻控制器單板計(jì)算機(jī) 控制。 由上述可見，對(duì)于變頻恒壓變量給水通常有兩 種工作模式 ，一是變頻泵固定方式，二是變頻循環(huán)軟啟動(dòng)工作方式。在變頻泵固定方式中，各并聯(lián)水泵是按工頻方式自動(dòng)投入或超出的。因?yàn)樽冾l泵固定不變，當(dāng)用水流量變化，變頻泵始終處于運(yùn)行狀態(tài)，因此變頻泵的運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)。為了均衡各水泵的 運(yùn)行時(shí)間，對(duì)于變頻泵固定運(yùn)行方式，可以設(shè)計(jì)成變頻泵定時(shí)輪換運(yùn)行方式。即當(dāng)某一臺(tái)變頻泵運(yùn)行一定時(shí)間后，由變頻 控制器控制變頻泵自動(dòng)進(jìn)行輪換。例如：開始時(shí) 1 泵變頻， 2 泵工頻，當(dāng) 1泵變頻運(yùn)行 T 時(shí)間后 (T 可按序設(shè)定 )自動(dòng)輪換為 2 泵變頻， 1 泵工頻；在此狀態(tài)下運(yùn)行 T 時(shí)間后自動(dòng)輪換為 1 泵變頻， 2 工頻 ， …… 。如此反覆進(jìn)行定時(shí)輪換。 顯然，具有變頻泵自動(dòng)輪換控制的變頻恒壓變量供水系統(tǒng) ，變頻泵是定時(shí)改變畢 業(yè) 論 文 （設(shè) 計(jì)） 用 紙 佳木斯大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 第 15頁 的，即任何一臺(tái)并聯(lián)泵都有可能成為變頻泵。由變頻恒壓變量供水理論可知，為了保證恒壓供水，變頻泵必須是各并聯(lián)泵中的最大者。為此，對(duì)于變頻恒壓供水并 變頻泵自動(dòng)定時(shí)輪換的水機(jī)，各并聯(lián)水泵的大小應(yīng)相同以保 證恒壓供水。 按變頻器工作原理，在運(yùn)行中的變頻器不允許在其輸出端 進(jìn)行切換；否則在切換過程中會(huì)使變頻器中的某些電子器件受 到大電流沖擊而降低其壽命。在變頻泵自動(dòng)輪換過程中，要在變頻器的輸出端進(jìn)行切 換；為了保護(hù)變頻器，在進(jìn)行自動(dòng)切換之前應(yīng)使變頻器停止運(yùn)行。在變頻器停止運(yùn)行的條件下，在其輸出端進(jìn)行切換。在切換好后再重新啟動(dòng)變頻器而恢復(fù)正常運(yùn)行。因此，自動(dòng)輪換控制的電路比較復(fù)雜，會(huì)增加變頻 控制柜的造價(jià)并降低其使用可靠性。 當(dāng)變頻恒壓變量供水系統(tǒng)具有變頻泵自動(dòng)輪換功能，其優(yōu)點(diǎn)是各并聯(lián)泵可定時(shí)輪換到變頻運(yùn)行，使各并聯(lián)泵的磨損均衡 。但是，在任一臺(tái)泵變頻運(yùn)行時(shí)，萬一水泵故障有可能使變頻器保護(hù)跳閘而停止工作。各并聯(lián)水泵是由變頻器控制運(yùn)行的 ；當(dāng)變頻器跳閘，必然使所有并聯(lián)水泵停機(jī)而中斷供水。 因此 ，當(dāng)水泵的可靠性一定，具有自動(dòng)輪換控制功能的變頻恒壓供水機(jī)的供水可靠性將低于不具備自動(dòng)輪換控制功能的 變頻恒壓供水機(jī)。筆者認(rèn)為，供水可靠性是主要矛盾。因此我們不主張采用具有自動(dòng)輪換控制功能的變頻恒壓給水系統(tǒng)。多泵并聯(lián)，循環(huán)軟啟動(dòng)的變頻恒壓給水系統(tǒng)，同樣存在上 述變頻恒壓自動(dòng)輪換工作模式的缺點(diǎn)。為了保證恒壓供水，同樣要求各并聯(lián)泵的大小相同。 綜上可述，為保證供水可靠性，不主張采用自動(dòng)輪換和變頻循環(huán)軟啟動(dòng)的工作模式。清華紫光集團(tuán)自動(dòng)化工程部在 其《 ABB 恒壓供水系統(tǒng)用戶手冊(cè)》中說， “循環(huán)軟啟動(dòng) !這是一個(gè) 危險(xiǎn)的誘惑，很多搞恒壓供水的人熱衷于發(fā)展此項(xiàng)技術(shù)，但我們的建議是否定的。 ……” 我贊同清華紫光集團(tuán)自動(dòng)化工程部的上述學(xué)術(shù)見解，不熱衷于搞變頻循環(huán)軟啟動(dòng)供水。 由水泵－管路供水原理可知，當(dāng)節(jié)流損耗等于零，則供水系統(tǒng)具有最佳的節(jié)能效果，此時(shí)水泵的供水揚(yáng)程完全消耗在供水高度和供水流阻損失上。這種變頻調(diào)整供水稱為理態(tài)的變壓變量供水，這種供水系統(tǒng)的揚(yáng)程－流量曲線和管路系統(tǒng)的流 阻 —流量曲線重合。在理想的變壓變量供水系統(tǒng)中