【文章內(nèi)容簡介】 ..................................................................................................................... 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） 用 紙 佳木斯大學繼續(xù)教育學院 第 11 頁 定義動畫連接 ................................................................................................................ 36 運行和調(diào)試 .................................................................................................................... 37 通訊方式 .............................................................................................................................. 37 系統(tǒng)功能實現(xiàn) ...................................................................................................................... 37 結(jié) 論 ........................................................................................................................................... 39 致 謝 ........................................................................................................................................... 40 參考文獻 ....................................................................................................................................... 41 畢 業(yè) 論 文 （設(shè) 計） 用 紙 佳木斯大學繼續(xù)教育學院 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)的不斷擴建與改造，樓房層數(shù)的不斷加高，我國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調(diào)節(jié)水泵電機的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)管網(wǎng)水壓的閉環(huán)調(diào)節(jié) (PID)，使供水系統(tǒng)自動穩(wěn)于設(shè)定的壓力值。即用水量增加時，頻率升高，水泵轉(zhuǎn)速加快，供水量相應(yīng)增大，當用水量超過一臺泵的供水量時，通過控制器調(diào)節(jié) 。用水量減少時，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)量以及變頻器對水泵的調(diào)速，來實現(xiàn)恒壓供水。同時達到供水效率的目的 “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斷水，可能影響產(chǎn)品質(zhì)量，嚴重時使產(chǎn)品報廢和設(shè)備損壞。又如發(fā)生火災(zāi)時，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)濟和社會 意義。 變頻技術(shù)的發(fā)展 變頻調(diào)速技術(shù)是集電子、自動控制、微電子、電機學等技術(shù)之人成的一項先進技術(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)用在各個領(lǐng)域，是電氣傳動的發(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算機技術(shù)有機結(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 動機調(diào)速領(lǐng)域發(fā)生一場巨大的畢 業(yè) 論 文 （設(shè) 計） 用 紙 佳木斯大學繼續(xù)教育學院 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，而且在改善機械性能、實現(xiàn)完善的自動控制、環(huán)境保護等多方面都有顯著的效果?，F(xiàn)代樓宇自動控制中，采用變頻調(diào)速技術(shù)將會改善系統(tǒng)的品質(zhì)，并產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。 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)計階段可以降低對供水壓力計算準確度的要求，因為隨時可以方便地改變供水壓力。但在選泵時應(yīng)注意 ，泵的揚程宜大一些，因為變頻調(diào)速其最大 壓力受水泵限制 。最低使用壓力也不應(yīng)太小，因為水泵不允許在低揚程大流量下長期超負荷工作，否則應(yīng)加大變頻器和水泵電機的容量， 以防止發(fā)生過載。 ，變頻器技術(shù)已很成熟，在市場上有很多國內(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)。變頻器已在國民經(jīng)濟各部門廣泛使用。任何品牌的變頻器與 變頻供水控制器配合，即可實現(xiàn)多泵并聯(lián)恒壓供水。因為建 筑供水的應(yīng)用廣泛，有些變頻器設(shè)計生產(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。 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，對于用水流量經(jīng)常變化的場合 (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。我國國家科委和國家經(jīng)貿(mào)委在《中國節(jié)能技術(shù) 政策大綱》中把泵和風機的調(diào)速技術(shù)列為國家九五計劃重點推廣的節(jié)能技術(shù)項目。應(yīng)當指出，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，只要其中一臺泵是變頻泵，其余全是工頻泵，可以實現(xiàn)恒壓變量供水 。在變頻恒壓變量供水當中，變頻泵的流量是變化的，當變頻泵是各并聯(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。因為采用多泵并聯(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） 用 紙 佳木斯大學繼續(xù)教育學院 第 14頁 當多泵并聯(lián)恒壓供水系統(tǒng)采用具有自動睡眠功能的變頻器 ，當用水流量接近于零，變頻泵能自動睡眠停泵，從而可以做到不用水時自動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：當用水流量小于一臺泵在工頻恒壓條件下的流量，由一臺變頻泵調(diào)速恒壓供水；當用水流量增大，變頻泵的轉(zhuǎn)速自動上升；當變頻泵的轉(zhuǎn)速上升到工頻轉(zhuǎn)速，為用水流量進一步增大，由變頻供水控制器控制，自動啟動一臺工頻泵投入，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 )；當頻率下降到零流量的時候，變頻供水控制器發(fā)出一個指令，自動關(guān)閉一臺工頻泵使之超出并聯(lián)供水。為了減少工頻泵自動投入或超出時的沖擊 (水力的或電流的沖擊 )。在投入時，變頻泵的轉(zhuǎn)速自動下降，然后慢慢上升以滿足恒壓供水的要求。在超出時，變頻泵的轉(zhuǎn)速應(yīng)自動上升，然后慢慢下降以滿足恒壓供水的要求。上述頻率自動上升，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)狀啟動并先開先停的工作模式。在 這種供水模式中，當供水流量少于變頻泵在恒壓工頻下的流量時，由變頻泵自動調(diào)速供水，當用水流量增大，變頻泵的轉(zhuǎn)速升高。當變頻泵的轉(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 )。變頻器則另外啟動一臺并聯(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投入。這就是循環(huán)軟啟動投入方式。 當用水流量減少，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算機 控制。 由上述可見，對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投入或超出的。因為變頻泵固定不變，當用水流量變化，變頻泵始終處于運行狀態(tài)，因此變頻泵的運行時間最長。為了均衡各水泵的 運行時間，對于變頻泵固定運行方式，可以設(shè)計成變頻泵定時輪換運行方式。即當某一臺變頻泵運行一定時間后，由變頻 控制器控制變頻泵自動進行輪換。例如：開始時 1 泵變頻， 2 泵工頻，當 1泵變頻運行 T 時間后 (T 可按序設(shè)定 )自動輪換為 2 泵變頻， 1 泵工頻；在此狀態(tài)下運行 T 時間后自動輪換為 1 泵變頻， 2 工頻 ， …… 。如此反覆進行定時輪換。 顯然，具有變頻泵自動輪換控制的變頻恒壓變量供水系統(tǒng) ，變頻泵是定時改變畢 業(yè) 論 文 （設(shè) 計） 用 紙 佳木斯大學繼續(xù)教育學院 第 15頁 的，即任何一臺并聯(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，對于變頻恒壓供水并 變頻泵自動定時輪換的水機，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，在運行中的變頻器不允許在其輸出端 進行切換；否則在切換過程中會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。在變頻泵自動輪換過程中，要在變頻器的輸出端進行切 換；為了保護變頻器，在進行自動切換之前應(yīng)使變頻器停止運行。在變頻器停止運行的條件下，在其輸出端進行切換。在切換好后再重新啟動變頻器而恢復正常運行。因此，自動輪換控制的電路比較復雜，會增加變頻 控制柜的造價并降低其使用可靠性。 當變頻恒壓變量供水系統(tǒng)具有變頻泵自動輪換功能，其優(yōu)點是各并聯(lián)泵可定時輪換到變頻運行，使各并聯(lián)泵的磨損均衡 。但是，在任一臺泵變頻運行時，萬一水泵故障有可能使變頻器保護跳閘而停止工作。各并聯(lián)水泵是由變頻器控制運行的 ；當變頻器跳閘，必然使所有并聯(lián)水泵停機而中斷供水。 因此 ，當水泵的可靠性一定，具有自動輪換控制功能的變頻恒壓供水機的供水可靠性將低于不具備自動輪換控制功能的 變頻恒壓供水機。筆者認為，供水可靠性是主要矛盾。因此我們不主張采用具有自動輪換控制功能的變頻恒壓給水系統(tǒng)。多泵并聯(lián)，循環(huán)軟啟動的變頻恒壓給水系統(tǒng)，同樣存在上 述變頻恒壓自動輪換工作模式的缺點。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，不主張采用自動輪換和變頻循環(huán)軟啟動的工作模式。清華紫光集團自動化工程部在 其《 ABB 恒壓供水系統(tǒng)用戶手冊》中說， “循環(huán)軟啟動 !這是一個 危險的誘惑，很多搞恒壓供水的人熱衷于發(fā)展此項技術(shù)，但我們的建議是否定的。 ……” 我贊同清華紫光集團自動化工程部的上述學術(shù)見解，不熱衷于搞變頻循環(huán)軟啟動供水。 由水泵－管路供水原理可知，當節(jié)流損耗等于零，則供水系統(tǒng)具有最佳的節(jié)能效果，此時水泵的供水揚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