【正文】 6SA8 水泵流量 、揚程 50m、轉(zhuǎn)速 2950r／ min，適配電動機Y200L22/37kw，其功率 37kw、效率 92%、轉(zhuǎn)速 2950r／ min、額定電流 、電壓 380V。 （ 4）附屬小泵選型（ M4） 為了適應(yīng)夜間用水量很小的情況，還需要一臺 Y200L22/37kw 電機帶動6SA8水泵作為附屬小泵，即： M4。 根據(jù)本章式 可計算出適配的電動機功率： （ 25） 其中： 1P —— 生產(chǎn)機械軸上的功率； 1? —— 為生產(chǎn)機械的效率（取 80%）； 2? —— 為電動機的效率，即傳動效率（取 %）。 理論上，若要獲得 10m 揚程則需要 的壓力，因此，本設(shè)計給定水壓應(yīng)為： （ 24） 3600 00 190 ( / ) 114 000 00( / ) 114 00( m / )DdQ m q L L? ? ? ? ? ?天 天 天33114002 . 3 ( / h ) 1 0 9 2 . 5 ( / h )24DHH K m mT? ? ? ? ?a a aH 3 7P M P M P 0 .3 7 M P1 0 0 1 0 0???（ ） （ ） （ ） 12 其中： H —— 實際供水高度，即樓高 37m。 （ 2）供水揚程及給定水壓計算 在供水系統(tǒng)中，計算揚程一般把最不利點（最遠或最高層）作為計算依據(jù)。由于六盤水屬中小城市，所以最大生活用水量按Ⅲ類住宅用水定額標準（ 190L/人 /天）計算。所以，水泵的調(diào)節(jié)從原理上講是通過改變水泵的性能曲線或管網(wǎng)特性曲線或二者同時改變來實現(xiàn)的。水泵的工況點是由水泵的性能曲線和管網(wǎng)的特性曲線的交點確定的。因此，所選電動機的額定功率應(yīng)等于或稍大于計算所得的功率。 要正確選擇電動機的功率，必須經(jīng)過以下計算或比較： 對于恒定負載連續(xù)工作方式，如果知道負載的功率 (即生產(chǎn)機械軸上的功率 )P1（ kw），可按式 計算所需電動機的功率 P(kw)： （ 21） 其中： 1? —— 為生產(chǎn)機械的效率； 2? —— 為電動機的效率，即傳動效率 。選擇時應(yīng)注意以下兩點： (1)如果電動機功率選得過小，就會出現(xiàn)“小馬拉大車”現(xiàn)象，造成電動機長期過載，使其絕緣因發(fā)熱而損壞，甚至電動機被燒毀。 供水電機驅(qū)動離心泵運行，和離心泵共同組成了供水系統(tǒng)的整體，電機的配置主要以水泵供水負載來決定。液體由葉輪中心流向外緣時，在葉輪中心形成了一定的真空，由于貯 槽液面上方的壓力大于泵入口處的壓力，液體便被連續(xù)壓入葉輪中。在蝸殼中，液體由于流道的逐漸擴大而減速，又將部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能。 在泵啟動前，泵殼內(nèi)灌滿被輸送的液體：啟動后，葉輪由軸帶動高速轉(zhuǎn)動，葉片間的液體也必須隨著轉(zhuǎn)動。因此，變頻器正常運轉(zhuǎn)時，必需保證 BXCM 斷開。其中 FWD 控制變頻器啟動 /停止； BX 控制變頻器緊急停止； RST 控制變頻器故障復(fù)位； CM則是外控端子的信號公共端。 圖 供水主電路原理圖 圖中 M1～ M3 為三臺主供水電機泵， M4 為附屬小電機泵； BP 為變頻器；QS1～ QS6為斷路器； KM1～ KM13為接觸器，分別用于控制 M1～ M4電機泵； PG1～PG3 為電流表，用于檢測電機泵的電流； PV1～ PV3 為電壓表，用于檢測三相電各相電壓； TA1～ TA3為電流互感器； ZB1～ ZB3 為自耦變壓器，用于在手動操作時對主供水 電機 M M M3 進行降壓啟動； BB1～ BB4 為熱繼電器； FA1～FA7 為快速熔斷器。變頻器輸入電源前面接入一個自動空氣開關(guān)，用來實現(xiàn)電機、變頻器的過流、過熱保護，在變頻器出現(xiàn)問題時 ，要求可以手動實現(xiàn)工頻／變頻轉(zhuǎn)換。恒壓供水系統(tǒng)控制方案原理如圖 所示；恒壓供水系統(tǒng)構(gòu)成如圖 。 通過對以上幾種方案的分析和比較，可以看出“通用變頻器＋ PLC(包括變頻控制、調(diào)節(jié)器控制 )＋人機界面＋壓力傳感器”的控制方案更適合于實際應(yīng)用。同時由于 PLC 的抗干擾能力強、可靠性高，因此系統(tǒng)的可靠性大大提高。 ＋ PLC(包括變頻控制、調(diào)節(jié)器控制 )＋人機界面＋壓力傳感器 這種控制方式靈活方便，具有良好的通信接口，可以方便地與其它的系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換；通用性強，由于 PLC 產(chǎn)品的系列化和模塊化，用戶可靈活組成各種規(guī)模和要求不同控制 系統(tǒng)。 ＋單片機 (包括變頻控制、調(diào)節(jié)器控制 )＋人機界面＋壓力傳感器 這種方式控 制精度高、控制算法靈活、參數(shù)調(diào)整方便，具有較高的性能 /價格比，但開發(fā)周期長；程序一旦固化，修改較為麻煩，現(xiàn)場調(diào)試的靈活性差；變頻器在運行時，將產(chǎn)生干擾，變頻器的功率越大，產(chǎn)生的干擾越大，必須采取相應(yīng)的抗干擾措施來保證系統(tǒng)的可靠性。在調(diào)試時，PID 調(diào)節(jié)參數(shù)尋優(yōu)困難，調(diào)節(jié)范圍小，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)、動態(tài)性能不易保證。根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計任要求，結(jié)合系統(tǒng)的使用場所，一共有以下幾種方案可供選擇： ＋水泵機組＋壓力傳感器 這種控制系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)簡單，它將 PID 調(diào)節(jié)器和 PLC 可編程控制器等硬件集成在變頻器供水基板上，通過設(shè)置指令代碼實現(xiàn) PLC 和 PID 等電控系統(tǒng)的功能。 變頻恒壓系統(tǒng)主要由壓力傳感器、壓力變送器、變頻器、恒壓控制單元、水泵機組以及低壓電器組成。所設(shè)定的供水壓力可以是一個常數(shù)，也可以是一個時間分段函數(shù)， 即在每一個時段內(nèi)是一個常數(shù)。 通過上述比較可以看出，變頻調(diào)速式供水系統(tǒng)具有節(jié)約能源、節(jié)省占地、節(jié)省投資、調(diào)節(jié)能力大、運行穩(wěn)定可靠的優(yōu)勢，因而具有廣闊的應(yīng)用前景和明顯的經(jīng)濟效益與社會效益。變頻調(diào)速式的運行則十分穩(wěn)定可靠，沒有頻繁的啟動現(xiàn)象，加之啟動方式為軟啟動，設(shè)備運行十分平穩(wěn)，避免了電氣、機械沖擊。由于氣壓罐的調(diào)節(jié)容量僅占其總?cè)莘e的 1/3～ l/6，因而每個罐的調(diào)節(jié)能力很小，只能依靠頻繁的啟動來保證供水穩(wěn)定性，這不僅將產(chǎn)生較大的噪聲，同時由于啟動過于頻繁，常常造成供水壓力不穩(wěn)。從運行效果上看，氣壓罐方式與調(diào)速式相比也存在著一定的差距。另外氣壓罐供水需要配備一定量的鋼罐，氣壓罐體積一般比較大，占地面積達幾十平方米。加上水泵是工頻啟動，且啟動頻繁，又會造成一定的電能損耗。當氣壓罐配套水泵運行時，水泵在額定轉(zhuǎn)速、額定流量的條件下工作。 6 第 2 章 供水系統(tǒng)主電路設(shè)計 供水方式的選擇 本設(shè)計的供水方式選擇變頻調(diào)速供水方式，該方式在節(jié)能效果上明顯優(yōu)于氣壓罐供水方式。分析變頻恒壓供水系統(tǒng)的實際性能與使用效果。 主要研究內(nèi)容 通過揚程特性曲線和管阻特性曲線分析供水系統(tǒng)的工作點，根據(jù)管網(wǎng)和水泵的運行曲線，說明采用變頻恒壓供 水系統(tǒng)的節(jié)能原理。一般 在早上 六點到八點 ，中午 十一點到下午兩點 ，下午 五點到七點 ，晚上 十點到十一點 四個時間段 的 用水量 較 大 。 從該供水 公司的供水情況看，主要負責水城縣老城區(qū)約 6 萬人的供水需求。目前，在美國、日本、法國等地的有些城市已基本上實現(xiàn)了供水系統(tǒng)的計算機優(yōu)化，把變頻供水與計算機直接調(diào)度管理結(jié)合起來，我國也正在進行著這方面的研究與小范圍應(yīng)用。 在過去變頻供水涉及較少的商壓變頻系統(tǒng)，也是發(fā)展的重要方向，高一低 高型的高壓變頻系統(tǒng)、串聯(lián)多電平高壓變頻供水系統(tǒng)目前己在實際應(yīng)用中不斷完善高壓高頻中的諧波等問題也逐步得到解決。很多專用供水變頻器集成了 PLC 或 PID，甚至將壓力傳感器也融入變頻組件。該變頻器將壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)與循環(huán)邏輯控制功能集成在變頻器內(nèi)部實現(xiàn)，但其輸出接口限制了帶負載的數(shù)量，也不具有數(shù)據(jù)通信功能，只適用于小容量、控制要求不高的供水場所。從使用調(diào)查情況來看，雖然取得了可喜的進步，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方面，還沒有完全達到用戶的要 4 求。該類變頻器能夠適應(yīng)風機、水泵等二次方遞減轉(zhuǎn)矩負載特性，節(jié)能、省力，充分挖掘了系統(tǒng)的應(yīng)變能力，滿足了整體成本下降的需要。這類控制設(shè)備雖然微化了電路結(jié)構(gòu)，降低了設(shè)備成本，但因其輸出接口的擴展功能缺乏靈活性，系統(tǒng)的動態(tài)性能和穩(wěn)定性也不高，且難以與別的監(jiān)控系統(tǒng)和組態(tài)軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，限制了帶負載的容量，其實際使用范圍受到不小的限制。 在供水工程中，也是采用一臺變頻器只帶一臺水泵機組的方式，幾乎沒有用一臺變頻器拖動多臺水泵機組運行的情況，造成投資成本很高。在這個階段，變頻器僅僅用作變頻恒壓供水系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)。 變頻恒壓供水技術(shù)是在變頻調(diào)速技術(shù)基礎(chǔ)之上逐漸發(fā)展起來的。 國內(nèi)外變頻供水系統(tǒng)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 國內(nèi)外變頻供水系統(tǒng)研究現(xiàn)狀 我國長期以來在市政供水、高層建筑供水、工業(yè)生產(chǎn)循環(huán)供水等方面技 3 術(shù) 一直比較落后，工業(yè)自動化程度低。此外，變頻恒壓供水系統(tǒng)還具有良好的節(jié)能性，這在大力提倡節(jié)能降耗的今天尤為重要。基于 這兩方面的要求， PLC 控制的變頻恒壓無塔供水系統(tǒng)應(yīng)運而生。為了節(jié)能降耗，一種有效的方法是廣泛采用電機調(diào)速技術(shù)，通過調(diào)節(jié)電機泵的轉(zhuǎn)速適應(yīng)水量和水壓的變化，使水泵始終工作在高效區(qū)，降低水泵能耗，這對節(jié)約能源和提高供水企業(yè)經(jīng)濟效益均具有極其重要的意義。恒速調(diào)控方式雖然簡單，但 從節(jié)約能耗的角度來看，卻相當不經(jīng)濟。 對于大多數(shù)供水企業(yè)來說，傳統(tǒng)供水機泵存在運行費用高，供水成本居高不下，單位供水能耗偏大的問題，尋求供水與能耗之間的最優(yōu)性價比，是一個長期困擾企業(yè)的問題。而變頻調(diào)速式運行十 分穩(wěn)定可靠，沒有頻繁的啟動現(xiàn)象，設(shè)備運行十分平穩(wěn)，避免了電氣、機械沖擊，也沒有水塔供水所帶來的二次污染的危險。保持管網(wǎng)水壓的恒定，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，也確保了供水電機泵運行的安全可靠性。 另外，衡量供水質(zhì)量的重要標準之一是供水壓力的恒定，因為水壓恒定對于某些工業(yè)或特殊用戶是非常重要的，如當發(fā)生火警時，若供水壓力不足或無水供應(yīng)，不能迅速滅火，會造成更大的經(jīng)濟損失或人員傷亡。但供水機泵供水的同時，也消耗大量的能量。由于供水不足，城市工業(yè)每年的經(jīng)濟損失達 2300 億元，同時也給城市居民生活造成許多困難和不便，成為城市化過程中的一大隱患。與供水需求量不斷上升相矛盾的是在全國666 個城市中有 330 個城市存在著不同程度的缺水，其中嚴重缺水的城市達108 個。據(jù)統(tǒng)計，從 1990 年到 1998 年，我國人均日生活用水量 (包括城市公共設(shè)施等非生產(chǎn)用水 )由 升增加到 升，增長了 %。 關(guān)鍵詞 恒壓供水 變頻調(diào)速 PLC XI Abstract With the development of the social economy of our country, as well as the increasing population and continuously improved living standard. So people put forward higher requirement for the infrastructure construction of subdistrict as well as the reliability and stability and economy of water supply. For the traditional water supply factory, there are so many dismerits couldn’t meet people’s demand , for instance: the pump pressurization water supply at constant speed, water tower of upper cistern,the jar ete. So, advanced techniques of automation,control and munication can be applied to different water supply fields. Taking Liupanshui water supply system design for example， from system design， system structure analysis， control mode and frequency conversion velocity modulation energy conservation effect etc， this paper introduced the frequency conversion velocity modulation technology in the water supply system application. This set of system has the functions like automatic constant pressure operation by using variable frequency, automatic work frequency operation， and the mode of longrange control by hand and the onthespot control by hand etc. The system has solved the problem existing in