變頻供水畢業(yè)設(shè)計(jì)(正文)-展示頁(yè)
2025-07-11 22:00本頁(yè)面
【正文】 一個(gè)百分?jǐn)?shù)，其數(shù)值大致在 15%～ 30%之間。 宜 賓 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 2 電機(jī)控制系統(tǒng)原理 及 水泵 加、卸載供 水 控制方式存在的電能浪費(fèi) 能耗分析 交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式為 ： n=60f（ 1s） /p （式 21） 其中 n—電機(jī)轉(zhuǎn)速 f—運(yùn)行電頻率 ； p—電機(jī)極對(duì)數(shù) s—轉(zhuǎn)差率 ； 加、卸載控制方式使得 水的壓力 在 Pmin～ Pmax 之間來回變化。 本系統(tǒng) 控制效果好，軟件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，硬件接口簡(jiǎn)易可行、可靠性高，則整個(gè)系統(tǒng)的性價(jià)比非 常高。 從經(jīng)濟(jì)方面考慮，由于 PLC 工藝的日漸成熟，小型 PLC 的成本與單片機(jī)相差無幾 ?？紤]選用單片機(jī)或 PLC 與變頻器結(jié)合為核心構(gòu)成的系統(tǒng)都能達(dá)到較好的控制效果。使用浮標(biāo)或機(jī)械等水位控制裝置使供水狀況有了一些改變，但由于機(jī)械裝置的故障多，可靠性差，給維 修帶來很大的麻煩 。 隨著高位生活用水和工業(yè)用水逐漸增多，傳統(tǒng)的控制方法已經(jīng)落后。宜 賓 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 1 緒論 目前，我們國(guó)家在水位控制中有很大一部分水泵電機(jī)是不變速拖動(dòng)系統(tǒng)，不變速電機(jī)的電能大多消耗在適應(yīng)供水量的變化而頻繁的開停水泵中。這樣不但使電機(jī)工作在低效區(qū)、減短電機(jī)的使用壽命， 而且電機(jī)的頻繁開停使設(shè)備故障率很高，導(dǎo)致水資源嚴(yán)重浪費(fèi)，系統(tǒng)的 維護(hù)、維修工作量較大。原先用人工進(jìn)行水位控制，由于無法每時(shí)每刻對(duì)水位進(jìn)行準(zhǔn)確的定位監(jiān)測(cè)，很難準(zhǔn)確控制水泵的起停 。 變頻技術(shù)以其在節(jié)能與恒壓方面的優(yōu)越性能 ， 可以解決水壓控制系統(tǒng)存在的以上問題。但在軟件設(shè)計(jì)上， PLC 比單片機(jī)的編程更簡(jiǎn)潔、直觀 ，從硬件接口考慮，單片機(jī)電路稍微復(fù)雜一些 。 由于要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)， PLC 的軟件中時(shí)間參數(shù)的調(diào)整更簡(jiǎn)單，這樣更有利于售后服務(wù)人員掌握。本次設(shè)計(jì)將電力和機(jī)械相輔相成的結(jié)合起來，并以此為目標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)的學(xué)習(xí)研究和思考鍛煉自己的綜合能力 。 Pmin 是最低壓力值，即能夠保 證用戶正常工作的最低壓力。 在加、卸載供 水 控制方式下的 水泵電機(jī) ，所浪費(fèi)的能量主要在 2 個(gè)部分 ： 1） 加載時(shí)的電能消耗 在壓力達(dá)到最小值后，原控制方式?jīng)Q定其壓力會(huì)繼續(xù)上升直到最大壓力值。另一方面，高于壓力最大值的自來水 在進(jìn)入 供水 元件前，其壓力需要經(jīng)過減壓閥減壓 ， 這一過程同樣是一個(gè)耗能過程。這種調(diào)節(jié)方法要造成很大的能量浪費(fèi)。換言之，該水泵電機(jī) 20%的時(shí)間處于空載狀態(tài)，在作無用功。 電機(jī)控制系統(tǒng)原理的 不足之處 1）靠機(jī)械方式 來 調(diào)節(jié) 水體流量 ，使供 水 量無法連續(xù)調(diào)節(jié)，當(dāng)用 水 量不斷變化時(shí)，供 水 壓力不可避免地產(chǎn)生較大幅度的波動(dòng)。再加 上頻繁調(diào)節(jié) 電機(jī)轉(zhuǎn)速 ，會(huì)加速 電機(jī) 的 沖擊 磨損，增加維修量和維修成本 。 因此，對(duì)電機(jī)的性能要求較高。我們把管網(wǎng)壓力作為控制對(duì)象，壓力 傳感 器 YB 將 水池中水 的壓力 P 轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)送給PID 調(diào)節(jié)器，與壓力設(shè)定值 P0 作比較，并根據(jù)差值的大小按 給 定的 PID 控制模式進(jìn)行運(yùn)算，產(chǎn)生 的 控制信號(hào)送 到 變頻調(diào)速 器 VF， 通過變頻器控制電機(jī)的工作頻率與轉(zhuǎn)速，從而使實(shí)際壓力 P 始終接近設(shè)定壓力 P0。 變頻器恒壓供水 簡(jiǎn)介 變頻恒壓供水系統(tǒng)原理如圖 31 所示，它主要是由 PLC、變頻器、 PID 調(diào)節(jié)器、 TC時(shí)間控制器、壓力傳感器、液位傳感器、動(dòng)力控制線路 、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（ IPC）系統(tǒng)以及 3 臺(tái)水泵等組成。 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 4～ 20mA 的標(biāo)準(zhǔn) 信號(hào)送入 PID 調(diào)節(jié)器 ， 與給定壓力參數(shù)進(jìn)行比較，得出一調(diào)節(jié)參數(shù)， 傳 送給變頻器 。 當(dāng)用水量超過一臺(tái) 水 泵的供水量時(shí)，通過 PLC 控制器 增加水 泵 數(shù)量 。 同時(shí)系統(tǒng)配備的時(shí)間控制器和 PID 控制器，使其具有定時(shí)換泵運(yùn)行功能（由時(shí)間控制器實(shí)現(xiàn)）和雙工作壓力設(shè)定功能（ 由 PID 控制器和時(shí)間控制器實(shí)現(xiàn)）。 正常情況（無泵檢修） 時(shí)，各泵的運(yùn)行順序?yàn)?1， 2， 3。該方式主要供檢修及變頻器故障時(shí)用。若 2泵都備用，則直接啟 3變頻 ，具體泵的切換過程與上述類同 。 這樣的切換過程，有效地減少泵的頻繁啟停，同時(shí)在實(shí)際管網(wǎng)對(duì)水壓波動(dòng)做出反應(yīng)之前，由變頻器迅速調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)泵組的無沖擊切換，使水壓平穩(wěn)過渡，有效的防止了水壓的大范圍波動(dòng)及水壓太低時(shí)的短時(shí)缺水現(xiàn)象，提高了供水品質(zhì) 。 變頻自動(dòng)功能是該系統(tǒng)最基本 的功能系統(tǒng)自動(dòng)完成對(duì)多臺(tái)泵軟起動(dòng)、停止、循環(huán)變頻的全部操作過程。此外，變頻器故障時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)停機(jī)，此時(shí)可切換至手動(dòng)方式保證系統(tǒng)不間斷供水。 表 32 I/O 點(diǎn)與故障信息對(duì)照表 ：控制柜面板緊急停止 ：操作面板緊急停止 ： M1 泵電機(jī)跳閘 ： M2 泵電機(jī)跳閘 ： M3 泵電機(jī)跳閘 ：變頻器電源故障 ：變頻器故障 ：控制電源斷路器跳閘 ：故障報(bào)警解除 ：變頻器故障指示燈 自動(dòng)運(yùn)行 1泵自動(dòng)變頻 定時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)換 用水量增大到頻率 50Hz 1切換到工頻運(yùn)行 ， 2泵變頻起動(dòng)運(yùn)行 用水量減少，運(yùn)行 頻率至 0Hz 停 1泵工頻， 2 泵變頻運(yùn)行 2泵自動(dòng)變頻 手動(dòng)運(yùn)行 泵變頻運(yùn)行 用水量減少，運(yùn) 行頻率至 0Hz 用水量增大到頻率 50Hz 2切換到工頻運(yùn)行 ， 1泵變頻起動(dòng)運(yùn)行 停 2泵工頻， 1 宜 賓 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 9 S0S1S2S3S4S5M1M1，M 2M1，M 2，M3M2，M 3M3f≥Fma xf≥50H z啟動(dòng)初始狀態(tài)f≥50H zf≥50H zf≥Fmi n 圖 37 報(bào)警回路功能圖 圖 38 報(bào)警回路梯形圖 宜 賓 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 10 2） 水泵檢修 為維護(hù)和檢修水泵，要求在系統(tǒng)正常供水狀態(tài)下，在一段時(shí)間間隔內(nèi)使某一臺(tái)水泵停運(yùn)，系統(tǒng)設(shè)有水泵強(qiáng)制備用功能（硬
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