统的理论分析电动机的调速原理水泵电机多采用三相异步电动机，而其转速公式为式中表示电源频率，表示电动机极对数，表示转差率。从上式可知，三相异步电动机的调速方法有改变电源频率改变电机极对数改变转差率改变电机极对数调速的调控方式控制简单，投资省，节能效果显著，效率高，但需要专门的变极电机，是有级调速，而且级差比较大，即变速时转速变化较大，转矩也变化大，因此只适用于特定转速的生产机器。改变转差率调速为了保证其较大的调速范围般采用串级调速的方式，其最大优点是它可以回收转差功率，节能效果好，且调速性能也好，但由于线路过于复杂，增加了中间环节的电能损耗，且成本高而影响它的推广价值。下面重点分析改变电源频率调速的方法及特点。根据公式可知，当转差率变化不大时，异步电动机的转速基本上与电源频率成正比。连续调节电源频率，就可以平滑地改变电动机的转速。但是，单地调节电源频率，将导致电机运行性能恶化。随着电力电子技术的发展，已出现了各种性能良好工作可靠的变频调速电源装置，它们促进了变频调速的广泛应用。变频恒压供水系统的节能原理供水系统的扬程特性是以供水系统管路中的阀门开度不变为前提，表明水泵在转速下扬程与流量之间的关系曲线，如图所示。由于在阀门开度和水泵转速都不变的情况下，流量的大小主要取决于用户的用水情况，因此，扬程特性所反映的是扬程与用水流量间的关系。而管阻特性是以水泵的转速不变为前提，表明阀门在开度下扬程与流量之间的关系曲线，如图所示。管阻特性反映了水泵的能量用来克服泵系统的水位及压力差液体在管道中流动阻力的变化规律。由于阀门开度的改变，实际上是改变了在扬程下，供水系统向用户的供水能力。因此，管阻特性所反映的是扬程与供水流量之间的关系。扬程特性曲线和管阻特性曲线的交点，称为供水系统的工作点，如图中点。在这点，用户的用水流量和供水系统的供水流量处于平衡状态，供水系统既满足了扬程特性，也符合了管阻特性，系统稳定运行。管阻特性扬程特性图恒压供水系统的基本特征变频恒压供水系统的供水部分主要由水泵电动机管道和阀门等构成。通常由异步电动机驱动水泵旋转来供水，并且把电机和水泵做成体，通过变频器调节异步电机的转速，从而改变水泵的出水流量而实现恒压供水的。因此，供水系统变频的实质是异步电动机的变频调速。异步电动机的变频调速是通过改变定子供电频率来改变同步转速而实现调速的。在供水系统中，通常以流量为控制目的，常用的控制方法为阀门控制法和转速控制法。阀门控制法是通过调节阀门开度来调节流量，水泵电机转速保持不变。其实质是通过改变水路中的阻力大小来改变流量，因此，管阻将随阀门开度的改变而改变，但扬程特性不变。由于实际用水中，需水量是变化的，若阀门开度在段时间内保持不变，必然要造成超压或欠压现象的出现。转速控制法是通过改变水泵电机的转速来调节流量，而阀门开度保持不变，是通过改变水的动能改变流量。因此，扬程特性将随水泵转速的改变而改变，但管阻特性不变。变频调速供水方式属于转速控制。其工作原理是根据用户用水量的变化自动地调整水泵电机的转速，使管网压力始终保持恒定，当用水量增大时电机加速，用水量减小时电机减速。由流体力学可知，水泵给管网供水时，水泵的输出功率与管网的水压及出水流量的乘积成正比水泵的转速与出水流量成正比管网的水压与出水流量的平方成正比。由上述关系有，水泵的输出功率与转速三次方成正比，即式中为比例常数。图管网及水泵的运行特性曲线当用阀门控制时，若供水量高峰水泵工作在点，流量为，扬程为，当供水量从减小到时，必须关小阀门，这时阀门的摩擦阻力变大，阻力曲线从移到，扬程特性曲线不变。而扬程则从上升到，运行工况点从点移到点，此时水泵的输出功率正比于。当用调速控制时，若采用恒压，变速泵供水，管阻特性曲线为，扬程特性变为曲线，工作点从点移到点。此时水泵输出功率正比于，由于，所以当用阀门控制流量时，有正比于的功率被浪费掉，并且随着阀门的不断关小，阀门的摩擦阻力不断变大，管阻特性曲线上移，运行工况点也随之上移，于是增大，而被浪费的功率要随之增加。所以调速控制方式要比阀门控制方式供水功率要小得多，节能效果显著。变频恒压供水系统控制方案的确定控制方案的比较和确定恒压变频供水系统主要有压力变送器变频器恒压控制单元水泵机组以及低压电器组成。系统主要的任务是利用恒压控制单元使变频器控制台水泵或循环控制多台水泵，水位越限逻辑工频变频转换逻辑控制工频变频转换逻辑控制程序设计控制程序采用公司提供的编程软件开发。该软件的指令集包含三种语言，即语句表语言梯形图语言功能块图语言。语句表语言类似于计算机的汇编语言，特别适合于来自计算机领域的工程人员，它使用指令助记符创建用户程序，属于面向机器硬件的语言。梯形图语言最接近于继电器接触器控制系统中的电气控制原理图，是应用最多的种编程语言，与计算机语言相比，梯形图可以看作是的高级语言，几乎不用去考虑系统内部的结构原理和硬件逻辑，因此，它很容易被般的电气工程设计和运行维护人员所接受，是初学者理想的编程工具。功能块图的图形结构与数字电路的结构极为相似，功能块图中每个模块有输入和输出端，输出和输入端的函数关系使用与或非异或逻辑运算，模块之间的连接方式与电路的连接方式基本相同。控制程序由个主程序若干子程序构成，程序的编制在计算机上完成，编译后通过电缆把程序下载到，控制任务的完成，是通过在模式下主机循环扫描并连续执行用户程序来实现的。控制系统主程序设计主程序主要由系统初始化程序水泵电机起动程序水泵电机变频工频切换程序水泵电机换机程序模拟量压力频率比较计算程序和报警程序等构成。系统初始化程序在系统开始工作的时候，先要对整个系统进行初始化，即在开始启动的时候，先对系统的各个部分的当前工作状态进行检测，如出错则报警，接着对变频器变频运行的上下限频率控制的各参数进行初始化处理，赋予定的初值，在初始化子程序的最后进行中断连接。系统进行初始化是在主程序中通过调用子程序来是实现的。在初始化后紧接着要设定白天夜间两种供水模式下的水压给定值以及变频泵泵号和工频泵投入台数。增减泵判断和相应操作程序当调解结果大于等于变频运行上限频率或小于等于变频运行下限频率且水泵稳定运行时，定时器计时以便消除水压波动的干扰后执行工频泵台数加或减操作，并产生相应的泵变频启动脉冲信号。水泵的软启动程序增减泵或倒泵时复位变频器为软启动做准备，同时变频泵号加，并产生当前泵工频启动脉冲信号和下台水泵变频启动脉冲信号，延时后启动运行。当只有台变频泵长时间运行时，对连续运行时间进行判断，超过则自动倒泵变频运行。各水泵变频运行控制逻辑程序各水泵变频运行控制逻辑大体上是相同的，现在只以水泵为例进行说明。当第次上电故障消除或者产生泵变频启动脉冲信号并且系统无故障产生未产生复位水泵变频运行信号泵未工作在工频状态时，置，常开触点闭合接通变频器，使水泵变频运行，同时常闭触点打开防止线圈得电，从而在变频和工频之间实现良好的电气互锁，的常开触点还可实现自锁功能。各水泵工频运行控制逻辑程序水泵的工频运行不但取决于变频泵的泵号，还取决于工频泵的台数。由于各水泵工频运行控制逻辑大体上是相同的，现在只以水泵为例进行说明。产生当前泵工频运行启动脉冲后，若当前泵处于变频运行状态且工频泵数大于，或者当前泵处于变频运行状态且工频泵数大于，则置，线圈得电，使得常开触点闭合，水泵工频运行，同时常闭触点打开防止线圈得电，从而实现变频和工频之间实现良好的电气互锁，的常开触点还可实现自锁功能。报警及故障处理程序本系统中包括水池水位越限报警指示灯变频器故障报警指示灯白天模式运行指示灯以及报警电铃。当故障信号产生时，相应的指示灯会出现闪烁的现象，同时报警电铃响起。而试灯按钮按下时，各指示灯会直点亮。故障发生后重新设定变频泵号和工频泵运行台数，在故障结束后产生故障结束脉冲信号。由于变频恒压供水系统主程序梯形图比较复杂，不方便全部画出，在此仅画出其控制过程的流程图。详细的主程序梯形图请参考附录。主程序流程图如图所示。由于在图中并未对各台水泵的变频和工频运行控制做详细介绍，因此图和图对其作了完整的补充。其中图是以泵为例的变频运行控制流程图，图是以泵为例的工频运行控制流程图。泵的运行控制情况与泵相似，在此就不再重复。如图所示。本设计主程序大体包括以下几部分调用初始化子程序，设定各初始值根据增减泵条件确定工频泵运行数根据增泵倒泵情况确定变频泵号通过工频泵数和变频泵号对各泵运行情况进行控制进行报警和故障处理。开始调用初始化子程序设置两种模式下水压给定值设定变频泵号变频器频率达上限定时,滤波工频泵数加，产生变频启动脉冲变频器频率达下限定时,滤波工频泵数减，产生变频启动脉冲是否增泵或倒泵复位变频器，变频泵号加调整变频泵号，遇变产生当前泵工频运行，下台泵变频运行启动脉冲变频泵单独运行时间达产生倒泵信号泵变频运行控制泵工频运行控制水池水位越限水位越限报警变频器故障变频器故障报警是否有报警变频泵号置工频泵数置产生故障结束脉冲程序结束图变频恒压供水系统主程序流程图是否有变频启动脉冲信号变频泵号是否为系统是否无故障是否无变频器复位脉冲泵是否工频运行泵变频运行开始结束开始是否有工频运行启动脉冲几号泵变频运行工频泵数是否大于工频泵数是否大于泵变频运行泵变频运行泵是否变频运行泵工频运行结束图泵变频运行控制流程图图泵工频运行控制流程图结束语本文针对城市小区供水的特点，设计开发了套基于的变频恒压供水自动控制系统。该系统利用单台变频器实现多台水泵电机的软起动和调速，摒弃了原有的自耦降压起动装置，同时把水泵电机控制纳入自动控制系统。压力变送器采样管网压力信号经处理传送给变频器，变频器根据压力大小调节电机转速，通过改变水泵性能曲线来实现水泵的流量调节，保证管网压力恒定。该系统不仅有效地保证了供水系统管网压力恒定，而且具有工作可靠施工简单节能效果显著全自动控制无二次污染等优点。本文主要的工作如下由变频器实现生活用水的恒压控制。系统采用实现对多泵切换的控制。通过变频器实现对三相水泵电机的软启动，由电动机的变频调速实现对水压的调节。通过对控制过程和原理的分析，利用西门子编程软件设计了个用于恒压供水系统