變頻恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧資料
2025-07-05 22:20本頁(yè)面
【正文】 的工作，以滿(mǎn)足系統(tǒng)用水的需要。當(dāng)用水量再次增加，變頻器輸出頻率增加，則2號(hào)泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速也增加，當(dāng)變頻器增加到最高輸出頻率時(shí)，表示只有1臺(tái)水泵工作已不能滿(mǎn)足系統(tǒng)用水的要求，此時(shí)，通過(guò)控制系統(tǒng)的控制，2號(hào)泵從變頻器電源轉(zhuǎn)換到普通的交流電源，而變頻器電源啟動(dòng)1號(hào)泵電機(jī)，控制系統(tǒng)處于狀態(tài)4。當(dāng)用水量增加，變頻器輸出頻率增加，則1號(hào)泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速也增加，當(dāng)變頻器增加到最高輸出頻率時(shí)，表示只有1臺(tái)水泵工作己不能滿(mǎn)足系統(tǒng)用水的要求，此時(shí)，通過(guò)控制系統(tǒng)，1號(hào)泵從變頻器電源轉(zhuǎn)換到普通的交流電源，而變頻器電源啟動(dòng)2號(hào)泵電機(jī)，控制系統(tǒng)處于狀態(tài)2。圖4 控制原理框圖 控制系統(tǒng)的工作原理如下:根據(jù)系統(tǒng)用水量的變化，控制系統(tǒng)控制2臺(tái)水泵按1—2—3—4—1的順序運(yùn)行，以保證正常供水。圖3 系統(tǒng)構(gòu)成框圖（二）變頻恒壓供水系統(tǒng)的控制方案變頻恒壓供水系統(tǒng)的控制方案有多種，有1臺(tái)變頻器控制一臺(tái)水泵的簡(jiǎn)單控制方案，也有一臺(tái)變頻器控制幾臺(tái)水泵的方案，下面重點(diǎn)介紹一臺(tái)變頻器控制幾臺(tái)水泵的特點(diǎn)。根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)要求，結(jié)合系統(tǒng)的使用場(chǎng)所，本次設(shè)計(jì)采用通用變頻器+PLC(包括變頻控制、調(diào)節(jié)器控制)+壓力傳感器的構(gòu)成方案。三、變頻恒壓供水控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì) （一）變頻恒壓供水控制系統(tǒng)的構(gòu)成方案 從變頻恒壓供水的原理分析可知，該系統(tǒng)主要有壓力傳感器、壓力變送器、變頻器、恒壓控制單元、水泵機(jī)組以及低壓電器組成。（六）延長(zhǎng)水泵壽命的其他因素水錘效應(yīng)的消除，無(wú)疑可大大延長(zhǎng)水泵及管道系統(tǒng)的壽命。圖中，曲線簇1是異步電動(dòng)機(jī)在不同頻率下的機(jī)械特性，曲線2是水泵的機(jī)械特性，中間的鋸齒狀線是升速過(guò)程中的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩(即不同頻率時(shí)電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性與水泵機(jī)械特性之差)。所以，加速過(guò)程很快。產(chǎn)生水錘效應(yīng)的根本原因，異步電動(dòng)機(jī)和水泵的機(jī)械特性如圖2a所示，圖中曲線1是異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，曲線2是水泵的機(jī)械特性，陰影部分是動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩TJ(即兩者之差)。在直接停機(jī)時(shí)，供水系統(tǒng)的水頭將克服電動(dòng)機(jī)的慣性而使系統(tǒng)急劇地停止。水錘效應(yīng)具有極大的破壞性，壓強(qiáng)過(guò)高，將引起管道的破裂，反之，壓強(qiáng)過(guò)低又會(huì)導(dǎo)致管道的癟塌。由于水具有動(dòng)量和不可壓縮性，因此，在極短時(shí)間內(nèi)流量的巨大變化將引起對(duì)管道的壓強(qiáng)過(guò)高或過(guò)低的沖擊，并產(chǎn)生空化現(xiàn)象。（五）水錘效應(yīng)的產(chǎn)生和消除水錘效應(yīng)的產(chǎn)生異步電動(dòng)機(jī)在全電壓?jiǎn)?dòng)時(shí)。從而，壓力就成為了用來(lái)作為控制流量大小的參變量。如：供水能力QG用水需求QU，則壓力上升（P↑）；如：供水能力QG用水需求QU，則壓力上升（P↓）；如：供水能力QG=用水需求QU，則壓力上升（P不變）。而流量的大小又取決于揚(yáng)程，但是揚(yáng)程難以進(jìn)行具體測(cè)量和控制。對(duì)供水系統(tǒng)進(jìn)行的控制，歸根結(jié)底是為了滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)流量的要求。由于水泵的軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，因此水泵用變頻器來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速能實(shí)現(xiàn)壓力或流量的自動(dòng)控制，同時(shí)可獲得大量節(jié)能。常見(jiàn)的方法有閥門(mén)控制法和轉(zhuǎn)速控制法兩種。詳細(xì)劃分如下：(四) 恒壓供水系統(tǒng)的能耗分析在供水系統(tǒng)中，最根本的控制對(duì)象是流量。因此，研究并設(shè)計(jì)它們的調(diào)節(jié)方式，是節(jié)能最有效的途徑和關(guān)鍵所在。水泵的調(diào)節(jié)方式與節(jié)能的關(guān)系非常密切，過(guò)去普遍采用改變閥門(mén)或擋板開(kāi)度的節(jié)流調(diào)節(jié)方式，即改變裝置管網(wǎng)的特性曲線進(jìn)行調(diào)節(jié)。因此，所選電動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)等于或稍大于計(jì)算所得的功率。因此，要正確選擇電動(dòng)機(jī)的功率， 對(duì)恒定負(fù)載連續(xù)工作方式，如果知道負(fù)載的功率(生產(chǎn)機(jī)械軸上的功率)（kW），可按式()計(jì)算所需電動(dòng)機(jī)的功率(kW)： ()式中，為生產(chǎn)機(jī)械的效率，為電動(dòng)機(jī)的效率，即傳動(dòng)效率。選擇時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn):(1) 如果電動(dòng)機(jī)功率選得過(guò)小，就會(huì)出現(xiàn)“小馬拉大車(chē)”現(xiàn)象，造成電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過(guò)載，使其絕緣因發(fā)熱而損壞，甚至電動(dòng)機(jī)被燒毀。圖1 離心泵結(jié)構(gòu)示意圖（二）供水電機(jī)的搭配供水電機(jī)驅(qū)動(dòng)離心泵運(yùn)行，和離心泵共同組成了供水系統(tǒng)的整體，電機(jī)的配置主要以水泵供水負(fù)載來(lái)決定。液體由葉輪中心流向外緣時(shí)，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。在離心力的作用下，液體從葉輪中心被拋向外緣并獲得能量，以高速離開(kāi)葉輪外緣進(jìn)入泵殼。二、變頻恒壓供水的理論分析 （一）水泵的工作原理 供水所用水泵主要是離心泵，普通離心泵如圖1所示，葉輪安裝在泵2內(nèi)，并緊
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