【正文】 保護 由于變頻恒壓供水 大部分都采用 變頻 軟 啟動，啟動 時候電機 頻率低、電流小，因此，除了對供水 電機 和管網(wǎng)有保護作用， 同時 對 系統(tǒng)的 電網(wǎng)也 能起到很 好的保護作用。如圖 中 A 點 為 供水系統(tǒng)的工 作點。由圖 可 知 ，在 某個 時刻，相同 閥門開度下，揚程 和流量的變化基本一致，隨著揚程增大， 流量 也 增大 。 以 加壓 泵的轉(zhuǎn)速 保持 不變 、閥門在某一特定開度下保持不變 為前提 反映的 是管阻特性 ， 此時 揚程 H與流量 Q之間的關(guān)系 H f (Qc )。由圖可 知 ， 流量與揚程大致呈反比關(guān)系， 流量 增大時 ，揚程 反而會下降 。 (7)通過反饋的參數(shù)調(diào)節(jié)變頻器的頻率來控制水泵的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)恒壓供水，節(jié)能效果顯著，對每臺加壓水泵實行變頻軟啟動，電流可以從零 到到電機額定電流，減少了直接啟動對電網(wǎng)的沖擊，同時降低了直接啟動大慣性對設(shè)備的轉(zhuǎn)速沖擊，內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 7 延長了設(shè)備的使用壽命。 (5)當意外情況出現(xiàn)的時候 (如突然斷電、停水等外部故障，或者水泵、變頻器或軟啟動器等內(nèi)部故障 )，系統(tǒng)能根據(jù)當前工況自動進行調(diào)節(jié)切換，保證供水壓力的恒定，且能同時滿足用戶的用水需求。 (4)由于在變頻器控制的 恒壓供水系統(tǒng)中，由于始終存在泵的起、停。 (2)供水系統(tǒng)的控制對象是給用戶供水的水壓，它是一個過程量，與其他一些過程控制量一樣，對控制作用的響應具有滯后性，同時用于對水泵轉(zhuǎn)速控制的變頻器也存在一定的滯后性。 變頻恒壓供水控制系統(tǒng)能很好地用于農(nóng)村供水廠和城市里小區(qū)的生活用水、消防用水以及工業(yè)生產(chǎn)用水等眾多供水場合，主要具有以下特點： (1)供水系統(tǒng)要具有通用性。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 6 第二章 控制方案擬定 變頻調(diào)速恒壓供水的主 要特點 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng) 與過去的典型的供水方式相比在運行的經(jīng)濟性、設(shè)備的節(jié)約性、系統(tǒng)的穩(wěn)定性方面都有具有典型的優(yōu)勢。 根據(jù)上述的控制要求，進行系統(tǒng)方案整體的設(shè)計。變 頻恒壓供水系統(tǒng)主要由變頻器、加壓 水泵機組和壓力變送器等 一起組成的完整閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng) 。當兩臺水泵供水壓力高于要求的供水壓力時，自動停止一臺供水加壓泵。 供水部分是由兩臺加壓水泵組成的，采用變頻調(diào)速控制。當水位為超高水位的時候，應停止所有的潛水泵；當水位為高水位的時候，只啟動一臺潛水泵，當水位為低水位的時候，啟 動兩臺潛水泵，當水位為超低水位的時候，同時啟動三臺潛水泵。 系統(tǒng)是由補水及供水兩部分組成的。其雙向通信 功能更是 實現(xiàn)了計算機軟件控制及遠程設(shè)定量程等狀態(tài)。 (5)擁有 自補償功能 ， 如非線性、響應時間、噪聲 、 溫度誤差和交叉感應等 的補償 。 (3)微處理器和基本傳感器之間具有雙向通信的功能 ， 構(gòu)成 了 閉環(huán)工作系統(tǒng)。 (1)能夠輸出 數(shù)字量。 由此， 新一代的智能壓力變送器 產(chǎn)生了 。 (4)到今天，科學技術(shù)達到飛速發(fā)展的高潮 ， 出現(xiàn)的這批 變送器 更加符合我們的應用實際， 精度高 、 逐漸 實現(xiàn) 智能化 ， 輸出的 數(shù)字信號 更容易被 采集。 (2)20世紀 中期 ，隨著 力平衡式差壓變送器 的出現(xiàn) ， 他的 精度 有所提高， 但 是反饋力 很 小，結(jié)構(gòu) 、性能等 均 不高 。 主要分為 電容式壓力變送器和擴散硅壓力變送器，陶瓷壓力變送器，應變式壓力變送器等。 壓力變送器是 由 壓力傳感器 、過程連接 部 件 、 測量電路 三部分 組合 而成，將測壓傳感器感受到的 氣體 或者 液體等壓力參數(shù)轉(zhuǎn) 換 成標準的電信號（如 4~20mADC 等），以供給 記錄儀 、 指示 報警儀、調(diào)節(jié)器等 二次儀表 進行測量、指示和過程調(diào)節(jié) ， 是直接與被測介質(zhì) 互 相接觸的現(xiàn)場儀表，常常在高溫 、 低溫 、 腐蝕 、 振動 、 沖擊等環(huán)境內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 4 中工作。 壓力變送器是指輸出為標準信號的壓力傳感器 。我國 國有企業(yè) 和民 營 企業(yè)所占比重僅 僅 為 33%。 據(jù)了解 ， 目前從事液位傳感器的 研發(fā) 和 生產(chǎn)的企業(yè) 已經(jīng)超過了 1800 多家 ， 它的 年產(chǎn)量突破 了 24個 億，產(chǎn)品 的分類分為了 10 個 大類、 42 個 小類、 6000 多個品種， 整體 呈現(xiàn) 一種很 好的發(fā)展 趨勢。當然， 我們 還 可以對電信號進行 進一步的 處理 ， 讓其與 專業(yè)顯示器 直接 相連 ，從而能直接 輸出 當前 液位的高度。最常用的就是液位傳感器、壓力變送器等 液位傳 感器 是一種 相當于變壓 、 變流用的 用來 測量液位 高度 的 壓力傳感器 。它在系統(tǒng)中起到了舉足輕重的作用，集檢測、顯示、觀察與控制為一體的控制器。在自動控制系統(tǒng)中，由傳感器及檢測儀表裝置將生產(chǎn)的工藝參數(shù)變?yōu)殡娦盘柣驓鈮旱葦?shù)字信號后，不僅還要由數(shù)字儀表顯示或者記錄，讓人們深入了解生產(chǎn)過程，同時還需要將此信號傳送給控制儀表和裝置，對生產(chǎn)過程進行自動控制，使參數(shù)更加符合工藝要求。 儀器儀表 儀器儀表是根據(jù)現(xiàn)存在的各種科學原理，對被研究的系統(tǒng)對象進行檢測、顯內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 3 示、觀察和控制的裝置的總稱。但該變頻器其輸出接口仍然限制了所帶負載容量大小，操作不方便的同時不能實現(xiàn)與其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信，所以只這類變頻器適用范圍小，控制要求低。系統(tǒng)的動態(tài)性 能 、穩(wěn)定性及抗擾性等方面，還遠遠沒有達到用戶的要求。 日本 Samco 公司，就推出了 模式為 “變頻泵循環(huán)方式”和 “變頻泵固定方式”的基板 來實現(xiàn)恒壓供水 ， 控制基板上集成有 PID 調(diào)節(jié)器和PLC可編程控制器等硬件設(shè)備，只要 有合 適的供水控制系統(tǒng) ， 便可以 通過內(nèi)部設(shè)置指令碼來實現(xiàn) 集成在基板上的硬件設(shè)備 的 控制 功能，多個內(nèi)置的接觸器 可以直接動作 ，可構(gòu)成多泵 循環(huán)控制 系統(tǒng)。在早期的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)中，變頻器僅僅只作為執(zhí)行機構(gòu)，在供水需求不同時，保證管網(wǎng)壓力的恒定，需在變頻器外部另外提供壓力變送器和壓力傳感器，對水的壓力進行閉環(huán)控制。由于對變頻技術(shù)的要求及精確性不斷提高，變頻調(diào)速技術(shù)飛速發(fā)展，通用變頻器的出 現(xiàn)更是鞏固了變頻技術(shù)在工業(yè)自動化領(lǐng)域的強大地位。所以，設(shè)計基于變頻調(diào)速的恒壓供水系統(tǒng)，在滿足人民的生活需求的基礎(chǔ)上，降低了耗能， 具有廣闊的應用前景和顯著的經(jīng)濟效益與社會效益。 變頻恒壓供水技術(shù)的重大研究意義 在 今天， 隨著社會經(jīng)濟的不斷 發(fā)展 ，人們對供水的穩(wěn)定性和可靠性不斷提高，把 工業(yè)自動化技術(shù) 推向了全新的 技術(shù) 階段， 對村鎮(zhèn)的用戶來說，同在白天或某一用水高峰期時，供水系統(tǒng)的電機負荷很大，常常需要滿載甚至超載運行；但在晚上或用水低峰期時，所需用水量就會很小，但電機會仍然處于滿負荷運行狀態(tài)，這樣既造成資源的浪費，又會對電機的損耗很大，還有可能會損壞水管和設(shè)備。又如發(fā)生火災時，若供水壓力不足或無水供 給 ，不能 快速 滅火，可能引起重大 的經(jīng)濟損失和人員傷亡。 變頻 恒壓供水系統(tǒng) 是變頻調(diào)速技術(shù)一個很重要的應用領(lǐng)域， 是 依據(jù) 用戶用 水量的變化 (即 為供水管網(wǎng)壓力 的 變化 )，運用變頻器內(nèi)部的 PID 參數(shù)構(gòu)成閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)來 自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的 運行 參數(shù)， 實現(xiàn) 水泵 電機 的 無級調(diào)速， 保持水 壓 恒定以滿足 用戶的 用水要求，是當今 最 先進、 最 合理的供水系統(tǒng) 。 變頻器 是應用變頻技術(shù)與微電 子技術(shù) 的集中技術(shù)電氣 ，通過改變 電機 工作 頻率 方式來控制交流電動機的電力控制設(shè)備 ，擁有強大且多 種 內(nèi)置功能 。 instrument內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） III 目 錄 摘 要 ......................................................................................................................................... I Abstract....................................................................................................................................... II 第一章 緒 論 .......................................................................................................................... 1 變頻技術(shù)研究背景及意義 ........................................................................................ 1 變頻技術(shù)的研究背景 .................................................................................... 1 變頻恒壓供水技術(shù)的重大研究意義 ............................................................ 1 變頻恒壓供水國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ................................................................................ 2 儀器儀表 .................................................................................................................... 2 儀表在控制系統(tǒng)中的作用 ............................................................................ 3 給排水的常用儀表及其作用 ........................................................................ 3 本設(shè)計的主要研究內(nèi)容 ............................................................................................ 4 第二章 控制方案擬定 .............................................................................................................. 6 變頻調(diào)速恒壓供水的主要特點 ................................................................................ 6 變頻調(diào)速恒壓供水的節(jié)能原理 ................................................................................ 7 常見供水系統(tǒng)的安全性問題 .................................................................................... 8 對供水的電機和電網(wǎng)進行的保護 ................................................................ 8 水錘效應的產(chǎn)生原因及其消除方法 ............................................................ 9 延長水泵壽命的因素 .................................................................................... 9 研 究對象 .................................................................................................................. 10 供水廠供水的構(gòu)成 .................................................................................................. 10 水源井群給水池供水部分 .......................................................................... 10 控制方案的確定 .......................................................................................... 11 第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 ........................................................................................................ 13 系統(tǒng)的理論分析 ........................................