【正文】 輯控制器，定義是 :一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。此外，系統(tǒng)還設(shè)有多種保護(hù)功能，尤其是硬件 /軟件備用水泵功能，充分保證了水泵的及時(shí)維修和系統(tǒng)的正常供水。當(dāng)供水負(fù)載變化時(shí)，輸入電機(jī)的電壓 和頻率也隨之變化，這樣就構(gòu)成了以設(shè)定壓力為基準(zhǔn)的閉環(huán)控制系統(tǒng)。 其中 PID 調(diào)節(jié)器的給定壓力應(yīng)為其最大的壓力，當(dāng)有用水情況出現(xiàn)的時(shí)候通過安裝在出水管網(wǎng)上的壓力傳感器，把出口壓力信號(hào)變成 420mA 的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)送入 PID 調(diào)節(jié)器，經(jīng)運(yùn)算與給定壓力參數(shù)進(jìn)行比較，得出一調(diào)節(jié)參數(shù)，送給變頻器，由變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)系統(tǒng)供水量，使供水系統(tǒng)管網(wǎng)中的壓力保持在給定壓力上；當(dāng)用水量超過一臺(tái)泵的供水量時(shí)，通過 PLC控制器加泵。 系統(tǒng)控制方案 變頻恒壓供水系統(tǒng)原理如圖所示，它主要是由 PLC、變頻器、 PID 調(diào)節(jié)器、時(shí)間控制器、壓力傳感器、液位傳感器、動(dòng)力控制線路以及 4臺(tái)水泵等組成。 （ 6）暫停 ( 睡眠與蘇醒 ) 功能 : 在生活供水系統(tǒng)中 , 夜間的用水量常常是很少的 , 這時(shí) , 可使主水泵暫停運(yùn)行。恒壓供水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 （ 5）升速，降速時(shí)間控制、升速與降速時(shí)間 : 通常 , 決定升速時(shí)間的原則是 : 在啟動(dòng)過程中 ,其最大啟動(dòng)電流接近或略大于電動(dòng)機(jī)的額定電流。所以，下限頻率應(yīng)定為 25— 30Hz。因此，將上限頻率預(yù)置為 49 或 時(shí)合適的。但是也可以預(yù)置得稍微低一些，原因有二：一是變頻器內(nèi)部有轉(zhuǎn)差補(bǔ)償功能，同時(shí)在 50Hz的情況下，水泵在變頻運(yùn)行時(shí)的實(shí)際轉(zhuǎn)速要高于工頻運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速。因此，變頻器的工作頻率是不允許超過額定頻率的，其最高頻率只能與額定頻率相等，即 Fmax=Fn=50Hz。 變頻器的功能設(shè)置 雖然水泵對(duì)系統(tǒng)調(diào)速的精度要求不高，但是要使供水系統(tǒng)運(yùn)行性能的穩(wěn)定，就需正確對(duì)待設(shè)置變頻器的各種性能。 結(jié)論：當(dāng)變頻器輸出頻率從 50Hz 以上增加時(shí)，電機(jī) 的輸出轉(zhuǎn)矩會(huì)減小。而 (k 常數(shù)， f 頻 率 ， X 磁通 ) （ 23） 所以當(dāng) f 由 5060Hz 時(shí)， X會(huì)相應(yīng)減小。因?yàn)楣β什蛔?，角速度增加了，所以轉(zhuǎn)矩會(huì)相應(yīng)減小。所以我們稱之為恒功率調(diào)速。 這時(shí)如果增大輸出頻率到 60Hz，變頻器的最大輸出電壓電流還只能為 380V/30A。如變頻器和電機(jī)額定值都是 : 15kW/380V/30A， 電機(jī)可以工作在 50Hz 以上。 下面用公式來定性的分析 一下頻率在 50Hz 時(shí)的情況。舉例，電機(jī)在 100Hz 時(shí)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩大約要降低到 50Hz 時(shí)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的 1/2。 (T=Te， P=Pe)變頻器輸出頻率大于 50Hz 頻率時(shí)，電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩要以和頻率成反比的線性關(guān)系下降。 （ 2）變頻器 50Hz 以上時(shí)，通常的電機(jī)是按 50Hz 電壓設(shè)計(jì)制造的，其額定轉(zhuǎn)矩也是在這個(gè)電壓范圍內(nèi)給出的。變頻器就是通過改變電動(dòng)機(jī)電源頻率實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的，是一種理想的高效率、高性能的調(diào)速手段。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為 IGBT 三相橋式逆變器，且輸出為 PWM 波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲(chǔ)能和緩沖無功功率。我們公司現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交 — 直 — 交方式（ VVVF 變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動(dòng)機(jī)。改造提高了系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性，得到了良好的控制效果 。采用西門子 PLC 作為主控單元。不對(duì)市政供水管網(wǎng)產(chǎn)生負(fù)壓，適用于一切需要增高水壓、恒定流量的給水系統(tǒng)。但是為保證高校的供水正常，我們利用 PLC，配以穩(wěn)流罐、變頻器和傳感器等，根據(jù)網(wǎng)管的壓力，通過變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速，使水管中的壓力始終保持在合適的范圍。傳統(tǒng)的供水方式利用蓄水池蓄水，用水泵再次將水送至樓頂?shù)母呶凰洌俟?yīng)給用戶。日常的生活用水量隨季節(jié)、晝夜、上下課時(shí)間不同而有著變化，因而經(jīng)常出現(xiàn)供水用水的不平衡，主要表現(xiàn)在水壓上，用水多而供水少則水壓低，用水少而供水多則水壓高。又如當(dāng)發(fā)生火警時(shí)，若供水壓力不足或無水供應(yīng)，不能迅速滅火，可能引起重大損失和人員傷亡。 現(xiàn)將其中的改造情況介紹如下。 本課題設(shè)計(jì)的目的和意義 眾所周知 ,水 是我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚哪茉粗?,我們生活范圍的高度集中使得水的供給需求增大 ,而日常生活中對(duì)水的需求也隨著時(shí)間的變化而變化 ,為了保障對(duì)水的供給需求 ,也是時(shí)代的發(fā)展要求就必須有一些輔助裝置來確保 ,在我們居住的環(huán)境有穩(wěn)定的水源供應(yīng) ,根據(jù)需要的多少來自行調(diào)節(jié)水源的供給 ,從而 ,既充分利用了水源 ,又節(jié)約了相應(yīng)的能源 ,本設(shè)計(jì)是針對(duì)高校實(shí)際供水需求情況，恒壓供水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3 結(jié)合生活用水和消防用水的需要 ,擬定為高校恒壓供水。 設(shè)計(jì)要求 本課題的設(shè)計(jì)是根據(jù)學(xué)校一幢樓的用水情況設(shè)計(jì)的，該樓一共有五層每層有二十個(gè)房間，每個(gè)房間有四個(gè)人住。根據(jù)水壓的大小決定水泵運(yùn)行的個(gè)數(shù)。由變頻器和 PLC聯(lián)合控制各臺(tái)電機(jī)的運(yùn)行和停止，以及時(shí)工頻和變頻運(yùn)行。 PLC 的程序設(shè)計(jì)包括手動(dòng)設(shè)計(jì)和自動(dòng)控制的程序設(shè)計(jì)，手動(dòng)部分主要是通過按鈕控制水泵在工頻下啟動(dòng)和停止，主要考慮系統(tǒng)調(diào)試和檢修時(shí)用。 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) PLC 變頻恒壓供水控制系統(tǒng)由四臺(tái)水泵，一臺(tái)智能型點(diǎn)控柜（包括西門子M420 變頻器，西門子 S7200PLC，交流接觸器，繼電器等），一套壓力傳感器，缺水保護(hù)器，斷相相序保護(hù)裝置和供電主電路組成。這也有兩種配置方式，一是為每臺(tái)水泵電機(jī)配一臺(tái)變頻器，這當(dāng)然方便，電機(jī)與變頻器間不需要切換，但是購買變頻器的費(fèi)用較高。而且水泵和電機(jī)都有維修的時(shí)候，備用泵是必要的。 本課題設(shè)計(jì)的內(nèi)容 恒壓供水系統(tǒng)的選型 恒壓供水泵站一般需設(shè)多臺(tái)水泵及電機(jī)，這比設(shè)單臺(tái) 水泵及電機(jī)節(jié)能而可靠。對(duì)于一般 建筑 物，如教室、實(shí)驗(yàn)室、教師住宿區(qū)等，本來城市自來水的正常供水即可滿足其用水量要求，但采用水泵供水后反而會(huì)出現(xiàn)樓房頂層供水不足的現(xiàn)象。很多學(xué)生在上課前或睡覺前打開閥門，用水桶或臉盆接水、貯水，造成來水后大量 溢流，極大地浪費(fèi)了水資源，增大了供水成本。除水泵不能準(zhǔn)時(shí)停機(jī)而造成的溢流浪費(fèi)外。另外，如果蓄水池水位過低，還會(huì)造成水泵空轉(zhuǎn)，導(dǎo)致電能浪費(fèi)和機(jī)電設(shè)備的加速損耗。由于水泵采用人工操作方式，高位水池的水位只能靠人為估計(jì)，而且高位水池離水泵房較遠(yuǎn)，無法做到準(zhǔn)時(shí)開機(jī)和停機(jī)。由于校園內(nèi)的用水全部 單純采用水泵供水，造成電能的極大浪費(fèi)和機(jī)電設(shè)備的大量損耗。這種方法的缺點(diǎn)是隨著高校的擴(kuò)招，學(xué)生人數(shù)顯著增多，造成了經(jīng)常性的供水不足，特別是學(xué)生宿舍和食堂最為明顯，影響了學(xué)生和教師的正常生活秩序。同時(shí)，用水的時(shí)間性強(qiáng)，一般在早上六點(diǎn)到八點(diǎn)，中午十一點(diǎn)到下午兩點(diǎn)，下午五點(diǎn)到七點(diǎn)，晚上九點(diǎn)到十點(diǎn)四個(gè)時(shí)間段用水量最大，而其它時(shí)間則用水量一般。主要是由于校園內(nèi)學(xué)生住宿區(qū)一般都較為集中，造成了學(xué)生宿舍、食堂的用水十分集中，且用水量較大。在實(shí)際應(yīng)用中如何充分利用變頻器內(nèi)置的各種功能，對(duì)合理設(shè)計(jì)變頻器調(diào)速恒壓供水設(shè)備，降低成本、保證產(chǎn)品質(zhì)量等有著重要意義。 變頻調(diào)速恒壓供水技術(shù)其節(jié)能、安全、供水高品質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)，在供水行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。 0 000000 目 錄 第一章 緒 論 ...................................................