【正文】 缺武漢理工大學畢業(yè)設計 （論文） 23 水保護電路如圖 44所 示， HL11為指示燈， HK1為蜂鳴器， KA1為中間繼電器。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 2 3 M a y 20 0 8 S he e t o f F i l e : E : \ 2 00 8 年畢業(yè)論文 \ d e v i n 的畢業(yè)設計 \ G r a d ua t i on T h e s i s \系統(tǒng)接線 P R O T E L 圖 \系統(tǒng)接線圖 .d dbD r a w n B y:L1FUL2L3RSTUVWS T FRTSDFUOLACSE1 0E10254GNDFRA540Q S1Q S3K M5Q S4K M4K M3K M6Q S2K M1K M2FR3M3M1FR1M2FR2頻率設定壓力變送器接 P L C 圖 42 系統(tǒng)電氣控制主電路圖 系統(tǒng)控制電路 如圖 43為系統(tǒng)控制電路圖，圖中 SA為手動 /自動轉(zhuǎn)換開關， SA打在 1位置為手動控制狀態(tài)，打在 2的位置為自動控制狀態(tài)。低壓電器和電氣控制柜為系統(tǒng)各種功能的實現(xiàn)提供條件，同時控制柜的接地必須良好。 軟啟動器、自耦變壓器 當系統(tǒng)采用手動或 變頻固定方式運行時 ，如果電機的功率較大，不允許直接啟動時，需采用 軟啟動器 或自耦變壓器進行降壓啟動。由于電位器設置在齒輪傳動機構(gòu)上，因此當齒輪傳動機構(gòu)中的扇形齒輪產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)時，固定在扇形齒輪軸上的電刷也相應地在滑線電阻上滑行，從而使被測壓力的變化轉(zhuǎn)換為電阻值的變化，傳至二次儀表上，指示出相應的壓力值，同時現(xiàn)場儀表也指示相應的壓力值。因為在儀表內(nèi)部設置一 個 滑線電阻式發(fā)送器，故可把被測值以電量值傳至遠離測量點的二次儀表上 ，以實現(xiàn)集中檢測和遠距離控制。 在此主泵選用山東淄博博山大通水泵有限公司生產(chǎn)的型號為 500LX5的離心式清水泵 ，揚程 61m，流量 ，軸功率 ；電機型號為 Y132S4，容量為 ,額定電壓為 380V,額定電流為 ，轉(zhuǎn)速為 1450r/min。因此不可只從適應水量的變化出發(fā)，使用數(shù)量較多的小泵。因此在深埋式的地下泵站可優(yōu)先考慮立式泵，半地下式和地面式泵站可用臥式泵。 水泵及其電動機的選型 工作水泵型號和臺數(shù)的選擇，應根據(jù)逐時、逐日、逐季的用水量變化，要求的水壓，機組的效率和功率因素等確定。適用環(huán)境條件差，有水，塵及一定腐蝕氣體的場合。 3） 變頻器箱體結(jié)構(gòu)的選用 變頻器的箱體結(jié)構(gòu)要與環(huán)境條件相適應，即必須考慮溫度，濕度，粉塵，酸堿度，腐蝕性氣體等因素，這些因素與能否長期安全、可靠運行有很大的關系。若以電動機額定電流為依據(jù)來選擇變頻器的容量，留有富裕量太大，造成經(jīng)濟上浪費，而可靠性并沒有因此而得到提高。隨著電動機極數(shù)的增多，電動機額定電流增大。選擇變頻器時，只有變頻器的額定電流量是一個反映半導體變頻器裝置負載能力的關鍵量。為減少主電源千擾，使用時可在中間或變頻器輸入電路中增加電抗器，或安裝前置隔離變壓器。對于風機，泵類等平方轉(zhuǎn)矩，低速負載轉(zhuǎn)矩較小，通?？蛇x擇普通功能型的變頻器。 變頻器選型 變頻器的選擇包括變頻器的型式選擇、容量選擇和變頻器箱體結(jié)構(gòu)的選擇三個方面。由于目前 I/O點數(shù)較多的 PLC價格也較高，若備用的 1/O點是數(shù)量太多，將使成本增加。 1） PLC機型選擇 機型選擇的基本原則是在滿足控 制功能要求的前提下，保證系統(tǒng)工作可靠，維護使用方便及最佳的性能價格比。 6） PLC用隔離變壓器、低壓電器以及控制柜 可編程控制器 (PLC)選型 可編程控制器（ Programmable Logic Controller）是計算機技術與自動化控制技術相結(jié)合而開發(fā)的一種適用工業(yè)環(huán)境的新型通用自動控制裝置，是作為傳統(tǒng)繼電器的替換產(chǎn)品而出現(xiàn)的。設計中可設置為變頻自啟動方式，在電源恢復后， PLC控制報警器報警，然后按自動運行方式變頻啟動水泵，直到穩(wěn)定地運行在給定水壓值。這種切泵的方式顯然存在供水水壓的劇烈變化。由 PLC控制變頻調(diào)速裝置，通過測量給水母管的壓力，將其轉(zhuǎn)換成 4～ 20mA的模擬量信號，進而控制變頻器的輸出頻率，調(diào)節(jié)水泵電機轉(zhuǎn)速，使其自動適應水量變化，穩(wěn)定供水壓力。如果該臺調(diào)速泵調(diào)到最大供水量 (即對應于 50Hz的最高頻率 )仍達不到壓力給定值，則延時一段時間 (避免瞬時干擾信號 )控制第一臺水泵進入工頻運行，變頻器頻率從 50Hz迅速下降到 OHz，同時使第二臺泵變頻啟動，如水壓仍不能滿足要求，則重復上述過程啟動第三臺泵。當消防用水完畢后，水流檢測器常開觸點斷開或者手動按下消防水泵停止按鈕，則重新進入試機循環(huán)。 如遇火情，生活供水狀態(tài)立即轉(zhuǎn)人消防供水。水泵運行遵循先入先出的原則，即先接通先斷開，用水量增加時先將原變頻工作的水泵切換為工頻運行，同時增加一臺水泵為變頻運行；用水量減少時，將先啟動的水泵停機。若兩臺水泵運行仍不能滿足用水量的需要時，則 PLC自動將第三臺水泵（ 3水泵）投入變頻運行，將原工作在變頻狀態(tài)下的第二臺水泵（ 2水泵）切換為工頻運行，三臺水泵運行以進一步加大管網(wǎng)的供水量保持壓力穩(wěn)定?；馂慕Y(jié)束后，三臺水泵再改為生活供水使用。水池的高 /低水位信號也直接送給 PLC，作為水位報警。當水泵工作在自動狀態(tài)，為防止當水池沒水時水泵空載運行，燒壞水泵電機，系統(tǒng)設計一個缺水保護電路。 c、 運 行的水泵在斷開電源后，利用其運行的慣性切換到工頻，可避免切換過程中產(chǎn)武漢理工大學畢業(yè)設計 （論文） 12 生過電流 . d、 電動機的熱保護。遠傳壓力表將主水管網(wǎng)壓力信號經(jīng) PLC的擴展模塊 PID運算送給變頻器，并給出信號直接控制水泵電動機的轉(zhuǎn)速以使管網(wǎng)的壓力穩(wěn)定。 3） 停止 轉(zhuǎn)換開關置于停止位置，設備進入停機狀態(tài)，任何設備不能啟動。 供水 系統(tǒng)要求實現(xiàn)的功能 系統(tǒng)要求實現(xiàn)如下功能 : 1） 全自動運行 合上自動開關后， 1泵電機通電，變頻器輸出頻率從 OHz上升，同時 PID調(diào)節(jié)程序?qū)⒔邮?到自遠傳壓力表的信號，經(jīng)運算與給定壓力參數(shù)進行比較，將調(diào)節(jié)參數(shù)送給變頻器，如壓力不夠，則頻率上升，直到 50Hz, 1水泵由變頻切換為工頻，同時對 2水泵進行變頻啟動，變頻器頻率逐漸上升至需要值，加泵依次類推；如用水量減小 (壓力過大 )，變頻器下限頻率持續(xù)出現(xiàn)，則將先啟動的水泵先切除。（觸模屏） 5） 通訊接口 通訊接口是本系統(tǒng)的一個重要組成部分，通過該接口，系統(tǒng)可以和組態(tài)軟件以及其他的工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換 。用于在供水控制器的控制下完成對水泵的切換、手 /自動切換及就地 /集中等工作。變頻器跟蹤供水控制器送來的控制信號改變調(diào)速泵的運行頻率，完成對調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速控制。 3） 控制系統(tǒng) 供水控制系統(tǒng)一般安裝在供水控制柜中，包括供水控制器 (PLC系統(tǒng) )、變頻器和電控設備三個部分。 液位信號 :它反映水泵的進水水源是否充足。 2） 信號檢測 在系統(tǒng)控制過程中，需要檢測的信號包括水 壓信號、液位信號和報警信號 : 武漢理工大學畢業(yè)設計 （論文） 10 水壓信號 :它反映的是用戶管網(wǎng)的水壓值，它是恒壓供水控制的主要反饋信號。其中控制參量的 PID算法可消除控制參量的靜態(tài)誤差、突變、滯后等現(xiàn)象，縮短系統(tǒng)穩(wěn)定的時間。因此，變頻調(diào)速是交流異步電機一種比較合理和理想的調(diào)速方法，它被廣泛地應用十對水泵 (風機 )電機的調(diào)速。變頻調(diào)速時，從高速到低速，都可以保持有限的轉(zhuǎn)差率，因而變頻調(diào)速只有高效率、高精度、調(diào)速范圍廣、平滑性較高 、機械特性較硬的優(yōu)點，調(diào)速性能可與直流電動機調(diào)速系統(tǒng)相媲美。 因此，供水系統(tǒng)變頻的實質(zhì)是異步電動機的變頻調(diào)速。 根據(jù)水泵變速運行的相 似定律，變速前后流量 Q、揚程 H，功率 P與轉(zhuǎn)速 N之間關系為 : Q2/Q1=N2/N1； H2/H1=（ N2/N1） 2； P2/P1=（ N2/N1） 2 （ 25） 式中， Q H P1為變速前的流量、揚程、功率， Q H P2為變速后的流量、揚程、功率。 武漢理工大學畢業(yè)設計 （論文） 7 圖 22 水泵的 HQ特性曲線 當用閥門控制時，若供水量高峰期水泵工作在 E點，流量為 Q1，揚程為 H0，當供水量從 Q1減小到 Q2，時，必須關小閥門，這時閥門的摩擦阻力變大，阻力曲線從 , β 3移到β 1，揚程特性曲線不變。因此，揚程特性將隨水泵轉(zhuǎn)速的改變而改變，但管阻特性不變。閥門控制法是通過調(diào)節(jié)閥門開度的大小來調(diào)節(jié)流量，水泵電機轉(zhuǎn)速保持不變。因此，管阻特性所反映的是揚程與供水流量 Qg之間的關系 H=f(Qg)。而管阻特性是以水泵的轉(zhuǎn)速不變?yōu)榍疤?，表明閥門在某一開度下，揚程 H與流量 Q之間的關系H=f(Qu)。通常用揚程與流量間的關系曲線來描述。 3） 全揚程 全揚程也稱為總揚程或水泵揚程，全揚程是說明水泵的泵水能力的物理量。揚程主要包括三個方面 :第一是提高水位所需的能量；第二是克服水在管網(wǎng)中流動時所需的能量；第三是使水流具有一定流速所需的能量。 4） 通過內(nèi)置 PID功能 三菱 FRA540變頻器 基本原理的介紹，采用 PID算法控制水泵電機轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)變頻調(diào)速恒壓供水。在變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)中， 水泵工況的調(diào)節(jié)是通過改變水泵性能曲線得以實現(xiàn)的。變頻恒壓供水系統(tǒng)主要由變頻器、可編程控制器、各種傳感器等組成。這類系統(tǒng)一般變頻器和控制器要求較高，多數(shù)采用了國外進口變頻器和控制系統(tǒng)。 2） 國內(nèi)中小型供水廠變頻恒壓供水系統(tǒng) 這類變頻供水系統(tǒng)主要用于中小供水廠或大中城市的輔助供水廠。因此，有待于 進一步研究改善變頻恒壓供水系統(tǒng)的性能，使其能被更好的應用于生活、生產(chǎn)實踐。但在系統(tǒng)的動態(tài)性能、穩(wěn)定性能、抗干擾性能以及開放性等多方面的綜合技術指標來說，還遠遠沒能達到所有用戶的要求。隨著變頻技術的發(fā)展和變頻恒壓供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性以及自動化程度高等方面的優(yōu)點以及顯著 的節(jié)能效果被大家發(fā)現(xiàn)和認可后，國外許多生產(chǎn)變頻 器的廠家開始重視并推出具有恒壓供水功能的變頻器，像日本 Samco公司，就推出了恒壓供水基板，備有“變頻泵固定方式”，“變頻泵循環(huán)方式”兩種模式。 圖 11 傳統(tǒng)供水機泵示意圖 圖 12 變頻調(diào)速供水機泵示 意圖 變頻恒壓供水系統(tǒng)的國內(nèi)研究現(xiàn)狀 變頻恒壓供水是在變頻調(diào)速技術的發(fā)展之后逐漸發(fā)展起來的。目前各供水廠的供水機泵設計按最大揚程與最大流量這一最不利條件設計，水泵大多數(shù)時間在設計效率以下運行。且由于是二次供水，不能保證供水質(zhì)的安全與可靠性。主要表現(xiàn)生產(chǎn)生活中的用水量常隨時間而變化，季節(jié)、晝夜相差很大。保持管網(wǎng)的水壓恒定供水，可使供水和用水之間保持平衡，不但提高了供水的產(chǎn)量和質(zhì)量，也確保了供水生產(chǎn)以及電機運行的安全可靠性。這種情況造成用水高峰期時供水壓力不足，用水低峰期時供水壓力過高，不僅十分浪費能源而且存在事故隱患（例如壓力過高容易造成爆管事故） ， 采用各種自動化手段來節(jié)約用水、節(jié)約用電已經(jīng)成為我們國家發(fā)展的當務之急。 s method fits water supply system and data transmission very well. Then constant pressure supply water controller is designed by PID. The design of the system39。然后用 PID對系統(tǒng)中的恒壓控制器進行設計，最后對系統(tǒng)的軟硬件設計進行了詳細的介紹，該變頻恒壓供水系統(tǒng)可運用于許多實際的供水控制系統(tǒng)中，并能夠取得穩(wěn)定可靠的運行效果和良好的節(jié)能效果。武漢理工大學畢業(yè)設計 （論文） I 畢業(yè)設計論文 目錄 摘要 ................................................................................................................................................... I ABSTRACT .......................................................................................................................................II 1 緒論 ............................................................................................................................................... 1 高層建筑供水方式的發(fā)展 ......................................................................................................... 1 變頻恒壓供水系統(tǒng)的國內(nèi)研究現(xiàn)狀