【正文】 e speed of the Pump engines to control the water output． By this way,the automatic regulation of pressure on the pipeline work Can be achieved to keep pipeline pressure stable and dose to the given value． Key Words： PLC： variable frequency speed control PID control； constant pressure water supply 第 3 頁 第一章 緒論 傳統(tǒng)供水方式 對(duì)于高層住宅的給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，傳統(tǒng)的供水一般采恒速泵直接供水、高位水箱供水和氣壓罐供水三種方式。當(dāng)用戶需要小流量時(shí)，調(diào)小調(diào)節(jié)閥開度，泵的能量大量損失在調(diào)節(jié)閥上 (一般阻力降為 0． 02． 0． 5MPa)，浪費(fèi)了許多能量。改變水泵電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量是最經(jīng)濟(jì)的調(diào)節(jié)手段，因?yàn)檗D(zhuǎn)速降低后，流量成比例下降，而功耗的下降是大于該比例的。恒速泵由于耗能不合理，控制方法的不足，適應(yīng)性差將逐漸被淘汰。例如：由于屋頂水箱的材質(zhì)表面腐蝕，造成水質(zhì)嚴(yán)重的二次污染；目前對(duì)水箱的內(nèi)存水的消毒問題并未能得到較好的解決，水箱內(nèi)經(jīng)常還發(fā)現(xiàn)有死老鼠的情況；加之屋頂高位水箱的有效容積受建筑負(fù)荷限制，一般只考慮貯存 lO分鐘的消防用水量，高層建筑一旦發(fā)生火災(zāi)，靠水箱供應(yīng)撲滅火災(zāi)的消防水量，是遠(yuǎn)不夠的。高位水箱的供水系統(tǒng)，實(shí)際是一個(gè)壓力大致恒定的系統(tǒng)，這個(gè)壓力就是水位的高度。 雖然高位水箱供水由于運(yùn)行較為經(jīng)濟(jì)合理，適應(yīng)性強(qiáng)而被廣泛采用，目前國內(nèi)大部分高層建筑均采用此方式供水，但此方式存在著投資大、占用面積大、二次污染等缺點(diǎn)。氣壓罐在供水系統(tǒng)中的用途不外乎： (1)其儲(chǔ)水量可滿足十分鐘消防初期用的水量，從而替代屋頂水箱； (2)作為增壓設(shè)施，以彌補(bǔ)高位水箱設(shè)置高度之不足 —— 即滿足大樓頂層消火栓處7m靜水壓要求； 第 4 頁 (3)作為供水系統(tǒng)穩(wěn)壓用。 事實(shí)上要制造滿足貯存調(diào)節(jié)水量為 1 1 6m3的氣壓水罐，在技術(shù)上是可以做得到的，但在實(shí)際工程中，由于受到建筑物內(nèi)場地限制而 很難實(shí)現(xiàn)。 變頻調(diào)速恒壓供水的意義 隨著城市的發(fā)展，人們的居住環(huán)境越來越集中，加之生活個(gè)性化的發(fā)展，使得城市供水系統(tǒng)的負(fù)荷變化很大。采用變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)和傳統(tǒng)的恒速泵供水系統(tǒng)、高位水箱供水系統(tǒng)、氣罐供水系統(tǒng)相比，其優(yōu)點(diǎn)是： (1)水壓穩(wěn)定、維護(hù)方便、占地面積小、節(jié)約能源； (2)起動(dòng)平穩(wěn)，起動(dòng)電流可以限制在額定電流以內(nèi)，從而避免了起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊； (3)由于泵的平均轉(zhuǎn)速降低了，從而可以延長泵和閥的使用壽命； (4)可以消除起動(dòng)和停止時(shí)的水錘效應(yīng) (直接起動(dòng)和停機(jī)時(shí)，液體動(dòng)能的急劇變化，導(dǎo)致對(duì)管內(nèi)的極大沖擊，有很大的破壞力 )。用水和供水之間的不平衡集中地反映在供水的壓力上；用水多而供水少，則壓力低；用水少而供水多，則壓力大 。 變頻調(diào)速恒壓供水控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)： l、高效節(jié)能； 占地面積小，投入少，效率高； 配置靈活，自動(dòng)程度高，功能齊全，靈活可靠； 運(yùn)行合理，由于一天內(nèi)的平均轉(zhuǎn)速下降，軸上平均扭矩和磨損減少，水泵的使用壽命提高； 第 5 頁 由于能對(duì)水泵實(shí)現(xiàn)軟起啟動(dòng)，并可消除水錘效應(yīng)； 必須承認(rèn)水泵在額定工況下，使用變頻調(diào)速控制耗電不但沒有減少，而 且與電網(wǎng)直接供電相比為多耗電。 原因一： 設(shè)備的額定供水量是按建筑給水在最大條件下的需水量計(jì)算確定的，在正常使用下，用水量將少于設(shè)備的額定供水量，即設(shè)備不會(huì)處于滿負(fù)荷狀態(tài)。因而，在較長時(shí)間內(nèi)使用仍可達(dá)到非常節(jié)能的效果。由于生活用水負(fù)荷變化曲線變化很大，一般情況每日用水高峰期 (常在以下幾個(gè)階段：早上 6： 00． 9： 00、中午 12： 00． 14： 00、晚上 17： 00． 20： 30)共約為 9小時(shí)，用水量較大，水泵基本處于額定工況下 。各部分功能如下： (1)水泵用來提高水壓以實(shí)現(xiàn)向高處供水； (2)安裝于供水管道上的遠(yuǎn)傳壓力表將管網(wǎng)水壓力轉(zhuǎn)換成 020mA的電信號(hào)； (3)交頻調(diào)速器用于調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速以調(diào)節(jié)管網(wǎng)中水流量； (4)PLC用于水泵的邏輯切換、控制及供水壓力的 PID控制等： (5)外圍輔助電路用以當(dāng)自動(dòng)控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)可以通過人工調(diào)節(jié)方式維持系統(tǒng)運(yùn)行，以保障連續(xù)生產(chǎn)。變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)中遠(yuǎn)傳壓力表將主水管網(wǎng)壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)再經(jīng) PLC的擴(kuò)展模塊 PID運(yùn)算送給變頻器，并給出信號(hào)直接控制水泵電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和泵水量以使管網(wǎng)的壓力穩(wěn)定，由此構(gòu)成壓力閉環(huán)控制系統(tǒng)。當(dāng)用水量不是很大時(shí)，一臺(tái)泵在 變頻 器的控制下 穩(wěn)定運(yùn)行；當(dāng)用水量大到變頻器全速運(yùn)行也不能保證管網(wǎng)的壓力穩(wěn)定時(shí)，變頻器的高速信號(hào) (即變頻器的頻率上限信號(hào) )被 PLC檢測到，如果頻率上限信號(hào)持續(xù)出現(xiàn)一定時(shí)間 （ 10s） ， PLC自動(dòng)將原工作在變頻狀態(tài)下的泵投入到工頻運(yùn)行，同時(shí)將另一臺(tái)備用的泵用變頻器起動(dòng)后投入運(yùn)行，以加大管網(wǎng)的供水量保證系統(tǒng)壓力穩(wěn)定。當(dāng)用水量減少時(shí)，首先表現(xiàn)為變頻器已工作在最低速信號(hào) (即變頻器的頻率下限信號(hào) )有效，如果頻率下限信號(hào)持續(xù)出現(xiàn) （ 10s） ， PLC首先將工頻運(yùn)行的泵停掉，以減少供水量。 第 7 頁 圖 21變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)構(gòu)成圖 電源 控制 信號(hào) 用 戶 3 KM2 KM4 KM6 KM8 KM1 KM3 KM5 PLC 水 源 3~ 4 3~ 3~ 2 3~ 1 壓力表 變頻器 KM7 第 8 頁 圖 22 交頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)原理圖 系統(tǒng)要求實(shí)現(xiàn)的功能 1： 全自動(dòng)運(yùn)行 合上自動(dòng)開關(guān)后， l泵電機(jī)通電，變頻器輸出頻率從 0Hz上升，同時(shí) PID調(diào)節(jié)程序?qū)⒔邮盏阶赃h(yuǎn)傳壓力表的信號(hào)，經(jīng)運(yùn)算與給定壓力參數(shù)進(jìn)行比較，將調(diào)節(jié)參數(shù)送給 變頻器，如壓力不夠，則頻率上升，直到 50Hz， 1泵由變頻切換為工頻，同時(shí)對(duì) 2泵進(jìn)行變頻啟動(dòng)，變頻器頻率逐漸上升至需要值，加泵依次類推； 如用水量減小 (壓力過大 )，變頻器下限頻率持續(xù)出現(xiàn)，則將先啟動(dòng)的泵先切除。變頻自動(dòng)控制功能是該系統(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。 3： 停止 轉(zhuǎn)換開關(guān)置于停止位置，設(shè)備進(jìn)入停機(jī)狀態(tài)，任何設(shè)備不能啟動(dòng)?！跋葐⑾韧！?（除四臺(tái)電機(jī)全部運(yùn)行狀出口水壓檢測點(diǎn) 水泵電機(jī) 變頻器 遠(yuǎn)程壓力表 PLC 用戶 第 9 頁 態(tài)之后的切換） 是指哪一臺(tái)先啟動(dòng)的水泵在壓力過大時(shí)也先被切除，這樣保證系統(tǒng)的每臺(tái)泵運(yùn)行時(shí)間接近，防止有的泵運(yùn)行時(shí) 間 過長，而有的泵卻長時(shí)間不用而銹死，從而延長了設(shè)備的使用壽命。當(dāng)在運(yùn)行的的水泵全速運(yùn)行，還未達(dá)到給定壓力時(shí)，變頻運(yùn)行的泵被切換到工頻運(yùn)行，變頻器將啟動(dòng)另一臺(tái)泵 (即采用軟啟動(dòng) )。 (2)當(dāng)水泵的功率較大時(shí)，為防止直接啟動(dòng)電流過大，需要采用軟啟動(dòng)方法，即用變頻器來啟動(dòng)水泵。 (4)電動(dòng)機(jī)的熱保護(hù)。因此電動(dòng)機(jī)的熱保護(hù)是必須的。當(dāng)水泵工作在自動(dòng)狀態(tài)，為防止當(dāng)水池沒水時(shí)水泵空載運(yùn)行，燒壞水泵電機(jī)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)一缺水保護(hù)電路。 第 10 頁 第三章： 各元件的選取