【正文】 GP? 圖 21 不同調(diào)節(jié)流量的特性曲線 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 QnQ ??* （ 23） 其效率曲線如圖 22 中的曲線①所示。水泵工作效率相對(duì)值 ?? 的近似計(jì)算公式為： 221 )()( ????? ?? nQCnQC? . （ 22） 式中： ?Q 和 ?n 分別為流量和轉(zhuǎn)速的相對(duì)值 (即實(shí)際值與額定值之比的百分?jǐn)?shù) )； C1和 C2為常數(shù)，由制造廠家提供。而水泵的供水功率 PP是根據(jù)實(shí)際供水揚(yáng)程和流量算得的功率，是供水系統(tǒng)的輸出功率。這是變頻調(diào)速供 水系統(tǒng)具有節(jié)能效果的最基本方面。在流量減小為 QB的同時(shí)，揚(yáng) HTC；此時(shí)，供水功率 PG與面積 OECH 成正比。 以 用戶(hù)所需的流量從 QA 減小為 QB為例。轉(zhuǎn)速控制法的實(shí)質(zhì)是，通過(guò)改變水泵的全揚(yáng)程來(lái)適應(yīng)用戶(hù)對(duì)流量的需求?？梢?jiàn)，當(dāng)凍結(jié)所需的流量遠(yuǎn)小于鹽水泵的設(shè)計(jì)流量時(shí)，供液管路中浪費(fèi)的能量是非常驚人的。我們?cè)趪?guó)投新集口孜東煤礦風(fēng)井凍結(jié)使用三相電壓、電流、功率測(cè)試儀對(duì)鹽 水泵電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行了檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)鹽水泵出口閥門(mén)處于不同位置時(shí)，電動(dòng)機(jī)的工作電壓、電流、功率基本上沒(méi)有變化。這時(shí) 流量減小了，但揚(yáng)程卻從 HTA 增大到 HTB。圖 2l 為不同調(diào)節(jié)流量方法的特性曲線。 （ 1）閥門(mén)控制法 ： 即通過(guò)關(guān)小或開(kāi)大閥門(mén)來(lái)調(diào)節(jié)流量，而電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速保持不變 (通常為額定轉(zhuǎn)速 )。在有效利用變頻器的同時(shí)，水泵節(jié)電控制技術(shù)還加入了 PLC、濾波 等。通過(guò)分析水泵運(yùn)行工況改變時(shí)的節(jié)能原理和兩種節(jié)能調(diào)節(jié)的方法產(chǎn)生的效 果 證明，變頻調(diào)速節(jié)能方法節(jié)能效益可觀，是有效的減少能量消耗的方法。大量的統(tǒng)計(jì)調(diào)查表明，一些在運(yùn)行中需要改變工況而要求進(jìn)行調(diào)節(jié)的水泵，其能量浪費(fèi)的主要原因，通常是由于采用了不合適的調(diào)節(jié)方式。 水泵的節(jié)能主要有以下幾個(gè)方法：通過(guò)改進(jìn)配套電機(jī)的設(shè)計(jì)，使電機(jī)在大的范圍內(nèi)有較高的效率；通過(guò)對(duì)水泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造性能的改進(jìn)，提高水泵的性能；水泵、配套電機(jī)的正確選型和合理使用。但是水泵的運(yùn)行效率很低，有的甚至僅有 30％，能量浪費(fèi)十分嚴(yán)重。研究經(jīng)濟(jì)合理的高壓電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法是當(dāng)今重大課題機(jī)和泵上的推廣應(yīng)用 。眾所周知，風(fēng)機(jī)和泵改用調(diào)速傳動(dòng)后可節(jié)約大量電力。如 4 象限運(yùn)行，帶有電機(jī)參數(shù)自測(cè)量與自設(shè)定和電機(jī)參數(shù)變化的自動(dòng)補(bǔ)償以及無(wú)傳感器的矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等。 (2)大功率負(fù)載換流電流型逆變器供電的傳動(dòng)設(shè)備在抽水蓄能電站、大型風(fēng) (3)電壓型 GTO 逆變器在鐵路機(jī) 車(chē)上的推廣應(yīng)用。交流電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)是一項(xiàng)業(yè)已廣泛應(yīng)用的節(jié)能技術(shù)?？梢哉f(shuō)變頻調(diào)速技術(shù)是一項(xiàng)利國(guó)利民、有廣泛應(yīng)用前景的高新 技術(shù)。變頻調(diào)速技術(shù)用于水泵控制系統(tǒng)，具有調(diào)速性能好、節(jié)能效果顯著、運(yùn)行工藝安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。 近年來(lái)，隨著電力電子技術(shù)的 飛速發(fā)展，高壓變頻技術(shù)日趨成熟，可靠性和性?xún)r(jià)比得到大幅提高。而泵與風(fēng)機(jī)的輸出功率幾乎不變，加之設(shè)計(jì)富余量較大，浪費(fèi)了大量電能，同時(shí)使設(shè)備運(yùn)行效率不高?；痣姀S的各種動(dòng)力設(shè)備中，泵與風(fēng)機(jī)類(lèi)負(fù)載的耗能占絕大部分。 (3)矢量控制、磁通控制、轉(zhuǎn)矩控制、模糊控制等新的控制理論的發(fā)展為變頻器的高性能發(fā)展提供了很好的理論基礎(chǔ)：同時(shí)， 16 位、 32 位高速微處理器、數(shù)字信號(hào)處理(DSP)、專(zhuān)用集成電路 (ASIC)水泵調(diào)速的意義：工礦供水工況隨工藝要求而變化，城市供水隨著晝夜及季節(jié)的變化、供水量的變化而變化，為了保證母管壓力穩(wěn)定，滿(mǎn) 足供水需要，常采用開(kāi)停水泵或調(diào)節(jié)泵出口閥門(mén)開(kāi)度的控制方法。另外，在與風(fēng)機(jī)、水泵相關(guān)的節(jié)能系統(tǒng)中，也被廣泛的應(yīng)用。改革開(kāi)放以來(lái)，很多國(guó)內(nèi)的企業(yè)與許多外國(guó)公司進(jìn)行貿(mào)易往來(lái)，進(jìn)口一些最先進(jìn)的產(chǎn)品來(lái)滿(mǎn)足了我國(guó)的生產(chǎn)和生活需要．目前，國(guó)內(nèi)許多合資公司結(jié)合當(dāng)前先進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)當(dāng)今國(guó)際上先進(jìn)的產(chǎn)品，并自己開(kāi)發(fā)應(yīng)用軟件，為國(guó)內(nèi)外重大工程項(xiàng)目提供一流的電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)．取得了很大的進(jìn)步對(duì)于大功率交流無(wú)換向器電機(jī) 的起來(lái)，目前國(guó)內(nèi)交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r主要表現(xiàn)為： (1)整機(jī)技術(shù)落后，沒(méi)有形成一定的生產(chǎn)規(guī)模； (2)產(chǎn)銷(xiāo)量很少，且產(chǎn)品的可靠性和工藝水平都不高； (3)相關(guān)配套產(chǎn)業(yè)落后，特別是變頻器產(chǎn)品所用的半導(dǎo)體功率器件的制造業(yè)還幾乎處于空白階段． 國(guó)外交流變頻調(diào)速技術(shù)高速發(fā)展有以下特點(diǎn)： (1)市場(chǎng)需求量大。到現(xiàn)在，我國(guó)已有 200 多家公司、工廠和研究所從事變頻調(diào)速技術(shù)的工作。不可調(diào)速的電動(dòng)機(jī)直接由電網(wǎng)供電，但隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，這類(lèi)原本不可調(diào)速的機(jī)械越來(lái)越多地由可調(diào)速的傳動(dòng)裝置來(lái)代替，以節(jié)約電能，降低能耗．在我國(guó)大約 60％的發(fā)電量都是由電動(dòng)機(jī)消耗的，因此發(fā)展可調(diào)速的電氣傳動(dòng)技術(shù)，提高其生產(chǎn)應(yīng)用平是非常重要的，目前在該方面的技安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 術(shù)已經(jīng)有了一定的規(guī)模。中小型功率變頻技術(shù)方面，國(guó)內(nèi)幾乎所有的產(chǎn)品都是普通的 V/F 控制，只有少量的樣機(jī)采用矢量控制，生產(chǎn)數(shù)量及技術(shù)性能方面遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足市場(chǎng)需要，目前還需要大量的進(jìn)口設(shè)備。而實(shí)際工藝操作常有變動(dòng)，即要根據(jù)情況調(diào)節(jié)鹽水管路中的鹽水流量，調(diào)節(jié)過(guò)的泵的實(shí)際操作參數(shù)偏離其額定參數(shù)時(shí)，泵的工作效率將大大降低，而目前各個(gè)凍結(jié)站調(diào)節(jié)流量的減小往往都是通過(guò)關(guān)小泵出口閥來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣閥門(mén)處阻力加大，水力損失也隨之增大，不但縮短了泵的有效壽命也必然降低泵的總效率，由此而引起的電能損失也是相當(dāng)可觀。目前的鹽水循環(huán)系統(tǒng)都是采用三 相異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)離心式水泵帶動(dòng)整個(gè)管路中的鹽水進(jìn)行循環(huán)。 凍結(jié)施 工存在的問(wèn)題 一方面由于凍結(jié)施工工程中對(duì)鹽水流量的控制通常根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)和測(cè)溫孔、凍結(jié)器的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行控制的，溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)與鹽水流量的控制并沒(méi)有很好的進(jìn)行結(jié)合，使的溫度數(shù)據(jù)分析的結(jié)果不能完全反映實(shí)際凍結(jié)壁的情況，而且每隔一段時(shí)間分析的數(shù)據(jù)結(jié)果對(duì)流量、溫度的控制并沒(méi)有起到很大的作用，數(shù)據(jù)的利用率很低，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)溫度場(chǎng)分析與流量、溫度控制相結(jié)合的真正意義上的數(shù)字化施工。循環(huán)上來(lái)以后進(jìn)入鹽水集中器，經(jīng)鹽水回路回到鹽水池 ,再通過(guò) (液態(tài)氨變成氣態(tài)氨吸收熱量使鹽水降溫 )完成一個(gè)循環(huán)。鹽水循環(huán)系統(tǒng)流程：鹽水在鹽水池中經(jīng)過(guò) (液態(tài)氨變成氣態(tài)氨吸收熱量使鹽水降溫 )降溫，通過(guò)離心泵送入鹽水管路，進(jìn)入地溝槽的鹽水分配器。凍結(jié)法建井施工系統(tǒng)由氨循環(huán)系統(tǒng)、鹽水循環(huán)系統(tǒng)、清水循環(huán)系統(tǒng)三大系統(tǒng)組成。掘砌時(shí)期須部分供冷，維護(hù)凍結(jié)壁，稱(chēng)為維護(hù)凍結(jié)期或消極凍結(jié)期。凍結(jié)壁達(dá)設(shè)計(jì)厚度后，即可進(jìn)行井筒掘砌作業(yè)，直到順利穿過(guò)不穩(wěn)定地層為止。凍結(jié)基巖與砂層、粘土互層，具有代表性的是前蘇聯(lián)的雅科夫鐵礦 2 號(hào)井，凍結(jié)深度 620m；近十年來(lái)，我國(guó)凍結(jié)鑿井技術(shù)發(fā)展很快，打鉆、凍結(jié)、掘砌設(shè)備和施工過(guò)程檢測(cè)控制技術(shù)有較大的發(fā)展，基礎(chǔ)理論也得到了不斷的提高，基本上解決了 500m深以?xún)?nèi)的沖積層鑿井問(wèn)題。國(guó)外在煤礦中凍結(jié)深度最深的是波蘭的盧布林 l 號(hào)井副井，成井 ，凍結(jié)深度 725m。近 50 年，取得了豐碩的研究成果，總共建了 430 余項(xiàng)凍結(jié)工程，包括 20 世紀(jì) 80 年代最大凍深 415m的淮南潘三東風(fēng)井和 90 年代最大凍深 435m的河南永夏礦區(qū)陳四樓副井。凍結(jié)法被應(yīng)用在各種不穩(wěn)定的松散含水層（如流砂層），以及含水豐富的裂隙巖層（或破碎帶）的地下施工中，但是當(dāng)?shù)叵滤}量較高或流速較大（流速＞ 17 103m/s）時(shí)不宜采用 1883 年德國(guó)工程師 F． H． Poetsch 在德國(guó)阿爾巴里礦，用凍結(jié)法開(kāi)鑿了深度為 103m的井筒，獲得了凍結(jié)法鑿井的專(zhuān)利，之后該項(xiàng)技術(shù)傳播到世界上許多國(guó)家。然后進(jìn)行井筒的開(kāi)挖和襯砌。低溫鹽水在凍結(jié)管中沿環(huán)形空間流動(dòng)時(shí)，吸收其周?chē)鷰r層的熱量，使周?chē)鷰r層凍結(jié)，逐漸擴(kuò)展連成封閉的凍結(jié)圓筒（凍結(jié)壁）。 首先在井筒周?chē)蛞欢〝?shù)量的凍結(jié)孔，孔內(nèi)安裝凍結(jié)器，凍結(jié)器由帶有底錐的凍結(jié)管和底部開(kāi)口的供液管所組成。 (3)電機(jī)將在低于額定轉(zhuǎn)速的狀態(tài)下運(yùn)行，減少了噪聲對(duì)環(huán)境的影響； (4)具有過(guò)載、過(guò)壓、過(guò)流、欠壓、電源缺相等自動(dòng)保護(hù)功能及聲光報(bào)警功能； 煤礦凍結(jié)法鑿井簡(jiǎn)介 凍結(jié) 法是在各種不穩(wěn)定的松散含水層或含水豐富的巖層中，采用人工制冷的方法，安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 將 不穩(wěn)定的地層暫時(shí)變?yōu)榉€(wěn)定的地層，以利于地下下工程的施工。 變頻調(diào)速在當(dāng)代社會(huì)具有重要的意義，主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)，（ 1）它采用變頻器控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，取消擋板調(diào)節(jié)，降低了設(shè)備的故障率，有顯著的節(jié)能效果。由于變頻器可實(shí)現(xiàn)大的電動(dòng)機(jī)的軟停、軟起，避免了啟動(dòng)時(shí)的電壓沖擊，減少電動(dòng)機(jī)故障率，延長(zhǎng)使用壽命，同時(shí)也降低了對(duì)電網(wǎng)的容量要求和無(wú)功損耗。當(dāng)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速的 80％運(yùn)行時(shí)，理論上其消耗的功率為額定功率的 51。 隨著電力電子技術(shù)和大規(guī)模集成電路發(fā)展，變頻器原來(lái)越多的被用于生產(chǎn)和生活當(dāng)中。另外，許多生產(chǎn)單位在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，容量選擇較大，系統(tǒng)匹配不合理，造成了大量的能源浪費(fèi)。 凍結(jié)站三大循環(huán)系統(tǒng)中的水泵和壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)設(shè)備都是三相異步電動(dòng)機(jī)，對(duì)系統(tǒng)的控制實(shí)際上就是對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制。 凍結(jié)法鑿井是一種理論上和實(shí)踐上都比較成熟的特殊施工方法。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，如果在設(shè)計(jì)、運(yùn)行中采取有效的措施，平均可節(jié)電 40%以上。s coal mines to freeze the station, and the use of professional skills mastered during the school pump flow design a PLC frequency control sensorbased closedloop speed control system Frequency control technology is a modern integrated electrical and puter control of advanced technology, widely used in the field of pump energy efficiency and constant pressure water control technology for the pump control system with speed performance, significant energy saving effect, run the process safe and reliable advantages. Vigorously promote energy conservation, promote the use of this set of modern and advanced power electronics technology and puter technology in one hightech energysaving devices for raising labor productivity, reduce energy consumption is of great practical significance. It can be said that the frequency conversion technology is a country wide application prospects of hightech. Inverter performance has been greatly enhanced due to the rapid development of electronic technology, it can achieve a soft start soft stop control equipment, not only can reduce equipment failure rates, can also significantly reduce power consumption, and ensure system security, stability, longterm operation。還提到了對(duì)于電動(dòng)機(jī)、變頻器、 PLC 的結(jié)構(gòu)和型號(hào)選擇等相關(guān)方面。 交流變頻調(diào)速是交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法中最優(yōu)的方案，采用變頻器對(duì)鹽水泵機(jī)械進(jìn)行調(diào)速來(lái)調(diào)節(jié)流量的方法，對(duì)節(jié)約 電能，提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。依靠現(xiàn)代化技術(shù)手段對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制和管理，提高設(shè)備運(yùn)行效率和可靠性，節(jié)省寶貴的水、電資源，是技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)由于電子技術(shù)的飛速發(fā)展，變頻器的性能有了極大提高，它可以實(shí)現(xiàn)控制設(shè)備軟啟軟停，不僅可以降低設(shè)備故障率，還可以大幅減少電耗，確保系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)周期運(yùn)行。在大力提倡節(jié)約能源的今天，推廣使用這種集現(xiàn)代先進(jìn)電力電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的高科技節(jié)能裝置，對(duì)于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低能耗具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。 變頻調(diào)速技術(shù)是一項(xiàng)綜合現(xiàn)代電氣技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制的先進(jìn)技術(shù)，廣泛應(yīng)用于水泵節(jié)能和恒壓供水領(lǐng)域。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 冷凍站鹽水泵變頻調(diào)速系統(tǒng) FROZEN STATION SALT WATER PUMP FREQUENCY CONVERSION GOVERNOR SYSTEM 學(xué)院（部）： 電氣與信息工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 電氣工程及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) I 冷凍站鹽水泵變頻調(diào)速系統(tǒng) 摘要 近年來(lái)，交流調(diào)速發(fā)展十分迅速，打破了過(guò)去直流拖動(dòng)在調(diào)速領(lǐng)域中的統(tǒng)治