【導(dǎo)讀】近年來我國中小城市發(fā)展迅速，集中用水量急劇增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，從1990年到1998. 在用水量高峰期時(shí)供水量普遍不足，造成城市公用管網(wǎng)水壓浮動(dòng)較大。驗(yàn)進(jìn)行人工手動(dòng)調(diào)節(jié)很難及時(shí)有效的達(dá)到目的。壓力過高容易造成爆管事故）。供水廠希望通過對原有系統(tǒng)的技術(shù)改造，提高生產(chǎn)過程的自動(dòng)化水平?；A(chǔ)之上配備相應(yīng)的系統(tǒng)管理軟件，改變傳統(tǒng)的落后管理方式，使管理工作規(guī)范化，由于水廠原有的供水控制系統(tǒng)是一個(gè)完全依靠值班人員。和提高生產(chǎn)管理水平的目的。但是直流電動(dòng)機(jī)由于換向器和電刷維護(hù)保養(yǎng)很麻煩，價(jià)格也相當(dāng)昂貴。面占有明顯的優(yōu)勢。定轉(zhuǎn)速的單一運(yùn)行方式，從而達(dá)到節(jié)能目的。恒壓供水調(diào)速系統(tǒng)的這些優(yōu)越性，引起國。內(nèi)幾乎所有供水設(shè)備廠家的高度重視，并不斷投入開發(fā)、生產(chǎn)這一高新技術(shù)產(chǎn)品。目前該產(chǎn)品正向著高可靠性、全數(shù)字化微機(jī)控制，多品種系列化的方向發(fā)展。用于PLC，使得PLC的功能大大增強(qiáng)。外，還增加了模擬量模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊和各種特殊功能模塊。

　　

【正文】 4KM6, 1～ 4KM8,KM11 交流繼電器 26 CJ1040 線圈電壓 220VAC KM9,KM10 交流接觸器 2 CJ105 線圈電壓 220VAC KM12,KM16 交流接觸器 2 CJ10150 線圈電壓 220VAC KM13,KM14,KM15 交流接觸器 3 CJ1060 線圈電壓 220VAC SB5,SB6,SB7,SB9,SB11, SB13,SB15,SB17 啟動(dòng)按鈕 8 LAY37 綠色 SB1,SB4,SB8,SB10,SB12, SB14,SB16,SB18,SB19 停止按鈕 9 LAY37 紅色 SB2,SB3 停止按鈕 2 LA2511 紅色聯(lián)動(dòng)按鈕 QF 低壓斷路器 1 DZ10200/33 脫扣電流值為 170A 1～ 3FU1 熔斷器 3 RC1A200 熔體 150A 1～ 3FU2 熔斷器 3 RC1A150 熔體 100A FU3 熔斷器 1 RC1A5 熔體 2A（控制電路） 1～ 4FR1 熱繼電器 4 JR1630/3 根據(jù)電機(jī)額定電 流整定 FR2 熱繼電器 1 JR1645/3 根據(jù)電機(jī)額定電 流整定 張北泰生花園小區(qū)無塔上水變頻調(diào)速恒壓供水及消防用水電氣設(shè)計(jì) 25 續(xù)表 4－ 3 M1～ M4 電動(dòng)機(jī) 4 Y160M2 三相交流異步電動(dòng)機(jī)（生活泵用） M5 電動(dòng)機(jī) 1 Y360M— 2 三相交流異步電動(dòng)機(jī)（消防泵用） SL 液位繼電器 1 HHY11PG 適用于排水供 水， 220VAC SP 遠(yuǎn)傳壓力表 1 YST－ 150型 A 電流表 1 42L6A HZ 頻率表 1 HB962型 HBA 電鈴 1 AC220V,d=75mm A1～ A8 三相電線 24 BBLX3*50 IC=101A B0～ B2 三相電線 9 BBLX3*150 IC=208A C 三相電線 3 BBLX3*95 IC=163A 張北泰生花園小區(qū)無塔上水變頻調(diào)速恒壓供水及消防用水電氣設(shè)計(jì) 26 全 文 總 結(jié) 本文在分析和比較用于供水行業(yè)的控制系統(tǒng)的發(fā)展和現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國中小城市供水廠的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了一套以變頻調(diào)速技術(shù)為基礎(chǔ)的恒壓供水自動(dòng)控制系統(tǒng)。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中有如下認(rèn)識： 在變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)中，單臺水泵工況的調(diào)節(jié)是通過變頻器來改變電源的頻率 f 來改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速 n，從而改變水泵性能曲線得以實(shí)現(xiàn)的。分析水泵工況點(diǎn)節(jié)流調(diào)節(jié)和變速調(diào)節(jié)能耗比較圖，可以看出利用變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)恒壓供水，當(dāng)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，與恒速泵供水方式中用閘閥增加阻力的節(jié)流方式相比，在一定程度上可以減少能量損耗，能夠明顯節(jié)能。水泵轉(zhuǎn)速的工況調(diào)節(jié)必須限制在一定范圍之內(nèi)，也就是不要使變頻器頻率下降得過低，避免水泵在低效率段運(yùn)行。 變頻調(diào)速恒壓供水控制系統(tǒng)由 可編程控制器 、變頻器、水泵電機(jī)組、 遠(yuǎn)傳壓力表以及接觸器控制柜等構(gòu)成。系統(tǒng)采用一臺變頻器拖動(dòng) 4 臺電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、運(yùn)行與調(diào)速，四臺電機(jī)采用循環(huán)使用的方式運(yùn)行。 PLC 控制四臺水泵的手動(dòng)裝置，遠(yuǎn)傳壓力表采集管網(wǎng)壓力信號，把此信號反饋到變頻器的模擬輸入端，通過變頻器內(nèi)部的 PID 控制器進(jìn)行內(nèi) 部調(diào)整，從而輸出適當(dāng)?shù)念l率，調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制水泵電機(jī)的工頻和變頻之間的切換。 ，任何設(shè)計(jì)沒有硬件支持到都是空談，在本次設(shè)計(jì)中，我對所用器件進(jìn)行了選擇，這是以前所沒有涉及的。所有器件選擇都要遵循一定的規(guī)范，使我認(rèn)識到任何設(shè)計(jì)都要以現(xiàn)行器件為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)中出現(xiàn)了現(xiàn)在沒有的器件，當(dāng)然在現(xiàn)行條件下是不能實(shí)現(xiàn)的，不能立即轉(zhuǎn)化為先進(jìn)的生產(chǎn)力。 ：在本次設(shè)計(jì)中，我們組的成員在一起共同討論，一起研究，一起相互提問，相互學(xué)習(xí)，有時(shí)有些同學(xué)不經(jīng)意間的話 語都對設(shè)計(jì)有很大幫助。 張北泰生花園小區(qū)無塔上水變頻調(diào)速恒壓供水及消防用水電氣設(shè)計(jì) 27 參 考 文 獻(xiàn) [1] 張燕賓 . 變頻調(diào)速應(yīng)用實(shí)踐 . 第一版 . 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 [2] 姚錫祿 . 變頻器控制技術(shù)與應(yīng)用 . 第一版 . 福州：福建科學(xué)技術(shù)出版社， 2021 [3] 核工業(yè)第二研究設(shè)計(jì)院 . 給水排水設(shè)計(jì)手冊建筑給水排水第二冊 . 第二版 . 北京：中國建筑工業(yè)出版社， 2021 [4] 建設(shè)部建筑設(shè)計(jì)院，龐傳貴，李陸峰 . 建筑工程各類水泵電氣控制圖集 . 北京：中國水利水電出版社， 2021 [5] 張燕賓，胡綱衡，唐瑞球 . 實(shí)用變頻 調(diào)速技術(shù)培訓(xùn)教程 . 第一版 . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2021 [6] 范永勝、王岷 . 編 .《電氣控制與 PLC應(yīng)用》 .第一版 . 北京： 中國電力出版社， 2021 [7] 劉美俊 . 通用變頻器應(yīng)用技術(shù) . 福州：福建科學(xué)技術(shù)出版社， 2021 [8]王廷才，王偉 . 變頻器原理及應(yīng)用 . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 [9] 張燕賓 . SPWM變頻調(diào)速應(yīng)用技術(shù) . 第三版 . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 [10]張占松，楊宜民，許立梓 . 現(xiàn)代電工手冊 . 廣州： 廣東科技出版社， 2021 [11]易泓可 . 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與范例 . 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 [12]李亞峰，蔣白懿 . 高層建筑給水排水工程 .北京：化學(xué)工業(yè)出版社， [13]馬小軍 . 建筑電氣控制技術(shù) .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， [14]朱林根 . 注冊電氣工程師設(shè)計(jì)手冊（建筑電氣部分） .北京：中國電力出版社， 2021 [15]SIEMENS MICRO . MASTER/MIDI MASTER OPERATING INSTRUCTIONS . EDITION . [16]Katsuhiko Control York： Prentice － Hall， 1970 張北泰生花園小區(qū)無塔上水變頻調(diào)速恒壓供水及消防用水電氣設(shè)計(jì) 28 致 謝 在即將畢業(yè)之際，畢業(yè)設(shè)計(jì)已接近尾聲，我想借此機(jī)會對關(guān)心和支持我的所有人表示感謝！ 四年來，我認(rèn)真地學(xué)習(xí)了專業(yè)課程基礎(chǔ)知識，具有一定的設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)和獨(dú)立設(shè)計(jì)能力，由于畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是一種整體性的，系統(tǒng)性的設(shè)計(jì)，我真的是很努力地在做，但還是感到力不從心，因而這次設(shè)計(jì)在深度和廣度上都有一定的局限性，不過，我認(rèn)為還是提高了認(rèn)識，學(xué)到了東西。所以我要感謝所 有的任課老師，是您們的教育和培養(yǎng)，才使我學(xué)有所獲。 大學(xué)生活即將結(jié)束，我感到自己樹立了正確的世界觀、人生觀、價(jià)值觀。在此，我將感謝系領(lǐng)導(dǎo)和班主任張志榮老師，是他們教會我做人的道理。 特別要感謝電氣系的各位老師尤其是我的指導(dǎo)老師張志榮老師，他勞心勞力，在他的悉心指導(dǎo)下，我才得以完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。另外，在整個(gè)設(shè)計(jì)的過程中，還得到了同組其他同學(xué)尤其是喬正組長的真誠幫助，在此一并表示感謝！ 回顧這四年多的學(xué)習(xí)和生活，還有許多的朋友和同學(xué)在各個(gè)方面給予了我很多的幫助和支持，讓我堅(jiān)持到了最后。在此我要感謝所有關(guān)心和愛護(hù)我 的人，今后我會繼續(xù)努力，不辜負(fù)您們對我的期望！ 到 升，增長了 %，與此同時(shí)我國城市家庭人均日生活用水量也在逐年提高 [1]。在用水量高峰期時(shí)供水量普遍不足，造成城市公用管網(wǎng)水壓浮動(dòng)較大。由于每天不同時(shí)段用水對供水壓力的要求變化較大，僅僅靠供水廠值班人員依據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行人工手動(dòng)調(diào)節(jié)很難及時(shí)有效的達(dá)到目的。這種情況造成用水高峰期時(shí)供水壓力不足，用水低峰期時(shí)供水壓力過高，不僅十分浪費(fèi)能源而且存在事故隱患（例如壓力過高容易造成爆管事故）。 供水廠希望通過對原有系統(tǒng)的技術(shù)改造，提高生產(chǎn)過程的自動(dòng)化水平。并在此基礎(chǔ)之上配備相應(yīng)的系統(tǒng)管理軟件，改變傳統(tǒng)的落后管理方式，使管理工作規(guī)范化，提高水廠的業(yè)務(wù)管理水平。由于水廠原有的供水控制系統(tǒng)是一個(gè)完全依靠值班人員手動(dòng)控制的系統(tǒng)，所以對該系統(tǒng)技術(shù)改造的要求是在原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)進(jìn)行，設(shè)計(jì)一套取水和供水的自動(dòng)控制系統(tǒng)，克服由于采用單純手動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制帶來的控制不方便、控制系統(tǒng)對供水管網(wǎng)中壓力和水位變化反應(yīng)遲鈍的問題，降低能源消耗和資源浪費(fèi)，提高設(shè)備的可維護(hù)性和運(yùn)行的可靠性，以達(dá)到降低自來水的生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn) 管理水平的目的。 張北泰生花園小區(qū)無塔上水變頻調(diào)速恒壓供水及消防用水電氣設(shè)計(jì) 29 在相當(dāng)比較大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)供水系統(tǒng)，變頻調(diào)速恒壓供水有它自身的特點(diǎn)：（一天時(shí)間內(nèi)）變化大，這種變化在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)甚至是幾倍或上十倍。 ，供水的壓力隨供水的流量的變化而變化，甚至少量的水消耗都需要一定的管道壓力。 ，供水系統(tǒng)的水流量受到水消耗量的控制，而水流量又是通過供水水泵的輸出來提供的。 從上即可結(jié)論：以變頻器為主體構(gòu)成的恒壓供水系統(tǒng)不僅能夠最大程度滿足需要，也提高整個(gè)系統(tǒng)的效率，延長系統(tǒng)壽命、節(jié)約能源、而且能夠構(gòu)成復(fù)雜的功能強(qiáng)大的 供水系統(tǒng)。 PLC 在供水行業(yè)中的應(yīng)用 作為高性能的調(diào)速傳動(dòng)，直流發(fā)電機(jī)－電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制方法長期以來一直應(yīng)用廣泛。但是直流電動(dòng)機(jī)由于換向器和電刷維護(hù)保養(yǎng)很麻煩，價(jià)格也相當(dāng)昂貴。使異步電機(jī)實(shí)現(xiàn)性能好的調(diào)速一直是人們的理想。異步電機(jī)的調(diào)速方法很多，例如變極調(diào)速、有極調(diào)速、定子調(diào)壓調(diào)速、串級調(diào)速、變頻調(diào)速等。但是因?yàn)楦鞣N各樣的缺點(diǎn)沒有得到廣泛的應(yīng)用。 70年代以后，由于微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)和微處理機(jī)技術(shù) 的發(fā)展，促使晶體管變頻器的誕生。晶體管變頻器不但克服了以往交流調(diào)速的許多缺點(diǎn)，而且調(diào)速性能可以和直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能相媲美。三相異步電動(dòng)機(jī)具有維修方便、價(jià)格便宜、功率和轉(zhuǎn)速適應(yīng)面寬等優(yōu)點(diǎn)，其變頻調(diào)速技術(shù)在小型化、低成本和高可靠性方面占有明顯的優(yōu)勢。到 80 年代末，交流電機(jī)的變頻調(diào)速技術(shù)迅速發(fā)展成為一項(xiàng)成熟的技術(shù)，它將供給交流電機(jī)的工頻交流電源經(jīng)過二極管整流變成直流，再由 IGBT或 GTR 模塊等器件逆變成頻率可調(diào)的交流電源，以此電源拖動(dòng)電機(jī)在變速狀態(tài)下運(yùn)行，并自動(dòng)適應(yīng)變負(fù)荷的條件。它改變了傳統(tǒng)工業(yè)中電機(jī)啟動(dòng)后只能 以額定功率、定轉(zhuǎn)速的單一運(yùn)行方式，從而達(dá)到節(jié)能目的。現(xiàn)代變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于電力水泵供水系統(tǒng)中，較為傳統(tǒng)的運(yùn)行方式是可節(jié)電 40％～ 60％，節(jié)水 15％～ 30％ [2]。 由于變頻調(diào)速具有調(diào)速的機(jī)械特性好，效率高，調(diào)速范圍寬，精度高，調(diào)整特性曲線平滑 [3]，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的、平穩(wěn)的調(diào)速，體積小、維護(hù)簡單方便、自動(dòng)化水平高等一系列突出的優(yōu)點(diǎn)而倍受人們的青睞。尤其當(dāng)它應(yīng)用于風(fēng)機(jī)、水泵等大容量負(fù)載時(shí)，可以獲得其它調(diào)速方式無法比擬的節(jié)能效果。變頻調(diào)速系統(tǒng)主要設(shè)備是提供變頻電源的變頻器，變頻器可分成交流－直流－交流變頻器和交流 －交流變頻器兩大類，目前國內(nèi)大都使用交－直－交變頻器。 自從通用變頻器問世以來，變頻調(diào)速技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備以其節(jié)能、安全、高品質(zhì)的供水質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，使我國供水行業(yè)的技術(shù)裝備水平從 90 年代初開始經(jīng)歷了一次飛躍。恒壓供水調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水泵電機(jī) 張北泰生花園小區(qū)無塔上水變頻調(diào)速恒壓供水及消防用水電氣設(shè)計(jì) 30 無級調(diào)速，依據(jù)用水量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，在用水量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，在用水量發(fā)生變化時(shí)保持水壓恒定以滿足用水要求，是當(dāng)今最先進(jìn)、合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)。在實(shí)際應(yīng)用中得到了很大的發(fā)展。隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，變頻器的功能也越 來越強(qiáng)。充分利用變頻器內(nèi)置的各種功能，對合理設(shè)計(jì)變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備，降低成本，保證產(chǎn)品質(zhì)量等方面有著非常重要的意義。 新型供水方式與過去的水塔或高位水箱以及氣壓供水方式相比，不論是設(shè)備的投資，運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，還是系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、自動(dòng)化程度等方面都具有無法比擬的優(yōu)勢，而且具有顯著的節(jié)能效果。恒壓供水調(diào)速系統(tǒng)的這些優(yōu)越性，引起國內(nèi)幾乎所有供水設(shè)備廠家的高度重視，并不斷投入開發(fā)、生產(chǎn)這一高新技術(shù)產(chǎn)品。目前該產(chǎn)品正向著高可靠性、全數(shù)字化微機(jī)控制，多品種系列化的方向發(fā)展。追求高度智能化，系列標(biāo)準(zhǔn)化是未來供水設(shè)備 適應(yīng)城鎮(zhèn)建設(shè)成片開發(fā)、 智能樓宇、網(wǎng)絡(luò)供水調(diào)度和整體規(guī)劃要求的必然趨勢。 在短短的幾年內(nèi)，變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)經(jīng)歷了一個(gè)逐步完善的發(fā)展過程，早期的單泵調(diào)速恒壓系統(tǒng)逐漸被多泵調(diào)速系統(tǒng)所代替。雖然單泵調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡易可靠，但由于單泵電機(jī)深度調(diào)速造成水泵、電機(jī)運(yùn)行效率低，而多泵調(diào)速系統(tǒng)投資更為節(jié)省，運(yùn)行效率高，被實(shí)際證明是最優(yōu)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，很快發(fā)展成為主導(dǎo)產(chǎn)品。 早期的可編程序控制器 (Programmable Logic Controller， PLC)，主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的迅速發(fā)展，可編程序控制器將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)與新興的計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，具有可靠性高、功能強(qiáng)、應(yīng)用靈活、編程簡單、使用方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，以及良好的工業(yè)環(huán)境工作性能和自動(dòng)控制目標(biāo)實(shí)現(xiàn)性能，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。 1969 年，美國數(shù)字設(shè)備公司 (DEC)研制出世界上第一臺可編程控制器。早期的可編程控制器由分離元件和中小規(guī)模集成電路組成，主要功