变频调速恒压供水系统设计 ㊣ 精品文档 值得下载

器容量输入输出接口模块类型等方面来选择型号。

根据供水系统控制任务及设计方案，输入信号需点，输出信号需点，选择三菱型，其端子如表所示。

表现场器件与端子功能示意表现场器件与接线端子地址功能注释输入中间继电器常开触点自动手动功能转换变频器端子变频器输出频率极限信号远传压力表压力上限电节点压力下限到达信号远传压力表压力下限电节点压力上限到达信号水池水位下限信号水池水位下限信号缺水变频器输出报警继电器变频器故障报警信号常开触点电机过载信号常开触点电机过载信号常开触点电机过载信号常开触点电机过载信号常开辅助触点电机变频运行故障信号常开辅助触点电机变频运行故障信号常开辅助触点电机变频运行故障信号常开辅助触点电机跳空开故障信号常开辅助触点电机跳空开故障信号常开辅助触点电机跳空开故障信号输出接变频器端实线复位运行控制线圈变频运行控制及指示线圈工频运行控制及指示线圈变频运行控制及指示线圈工频运行控制及指示线圈变频运行控制及指示线圈工频运行控制及指示线圈辅助泵工频运行控制及指示线圈水池水位下限报警指示线圈变频器故障报警指示线圈现场手动控制指示线圈自动变频运行指示线圈自动工频运行指示线圈远程手动运行指示线圈变频器端子功能有效线圈无人值守电话自动报警主要参数及特点点数用户程序步数基本指令条功能指令条基本指令执行时间微秒通信功能强输出形式继电型输出能力点。

系统可靠性措施作为个完整的系统，应用于工业现场，还需考虑加强抗干扰措施，保证运行的稳定性。

变频器和应安装于专门的控制柜中，但定要保证良好的通风环境和散热，四周留有以上的净空间。

环境温度最好控制在以下，相对湿度在，尽量不要安装在多尘有油烟有导电灰尘有腐蚀性气体振动热源或潮湿的地方。

控制柜和水泵现场距离不要太远，尤其是远传压力表至变频器的电流信号和至的压力上下限开关量信号的传输电缆要尽可能短，而且要尽量远离那些会产生电磁干扰的装置。

外围设备信号线控制信号线和动力线应分开敷设，不能扎在起，且应采用屏蔽线且屏蔽层接地。

变频器和均要可靠接地。

接地电阻应小于，接地线须尽可能短和粗，并且应连接于专用接地极或公用接地极上，不要使用变频器外壳或侧板上的螺钉作为接地端。

而且二者在接地时，应尽量分开，不要使用同接地线。

电动机在低速运行时，电机冷却效果下降，应保证电动机具有良好的通风条件。

在电气设计和软件设计中，充分考虑电气设备之间的互锁关系。

选用性能可靠的继电器接触器对于系统的可靠运行也具有十分重要的意义。

要考虑防雷设计。

如电源是架空进线在进线处装设变频器专用避雷器，或按规范要求在离变频器远处预埋钢管做专用接地保护。

如果电源是电缆引入，则应做好控制室的防雷系统，以防雷电窜入破坏设备。

系统设计时还加入了无人执守故障自动拨号报警器。

当出现变频器故障电机故障故障以及水位过低等现象时，自动拨打管理人员的电话，提高系统故障的应急处理能力。

控制系统的设计水泵工频变频运行状态及转换过程分析供水状态及其转换供水状态是指供水时按照用水量的大小设定投入运行的水泵台数及运行状况。

根据城区用水量可分为小较小较大和大四种情况，并分别由辅助泵台主泵变频两台主泵工变及三台主泵两工变投入运行。

启动自动变频运行方式时，首先起动辅助稳压泵工频运行供水，当用水量大，超过辅助泵最大供水能力而无法维持管道内水压时，延时分钟通过变频器启动号主水泵供水，同时关闭辅助泵的运行。

在号主水泵供水过程中，变频器根据水压的变化通过调节器调整主水泵的转速来控制流量，维持水压。

若用水量继续增加，变频器输出频率达到上限频率时，仍达不到设定压力，延时分钟，由给出控制信号，将号主水泵与变频器断开，转为工频恒速运行，同时变频器对号主水泵软启动。

系统工作于号工频号变频的两台水泵并联运行的供水状态。

当用水量减少时，变频器通过调节器降低水泵转速来维持水压。

若变频器输出频率达到下限频率时，水压仍过高，延时分钟，按先起先停的原则，由给出控制信号，将当前供水状态中最先工作在工频方式的水泵关闭，同时调节器将根据新的水压偏差自动升高变频器输出频率，加大供水量，维持水压。

当用水量持续减少，系统继续按先起先停原则逐台关闭处于工频运行的水泵。

当系统处于单台主水泵变频供水状态时，若用水量减少，变频器输出频率达到下限频率时，水压仍过高时，延时分钟后，关闭变频器运行，启动辅助泵维持供水。

状态转换关系为保证在个较长的时间周期内，各台水泵运行时间基本均等，避免台电机长期得不到运行而出现绣死现象，供水状态的切换按照有效状态循环法即先起先停的原则操作。

若有台水泵参与变频调速，则满足先起先停原则的最大有效状态数为。

将来的供水状态就在这些有效状态范围内来回循环。

本系统采用了三台主水泵和台辅助稳压泵供水，器输出的调节量控制规律为式中，比例系数积分时间常数微分时间常数。

相应地传递函数形式控制器各环节的作用及调节规律如下比例被控对象积分微分驱动比例环节比例环节反映了系统对当前变化的种反映。

比例环节不能彻底消除系统偏差，系统偏差随比例系数的增大而减少。

比例系数过大将导致系统不稳定。

积分环节积分环节主要用于消除静差，提高系统的无差度。

积分作用的强弱取决于积分时间常数，越大，积分作用越弱，易引起系统超调量加大，反之则越强，易引起系统振荡。

微分环节微分环节主要用来控制被调量的振荡，减小超调量，加快系统响应时间，改善系统的动态特性。

但过大的对于干扰信号的抑制能力却将减弱。

恒压供水调节过程分析恒压供水的目的就是要保证供水能力适应用水需求变化。

当供水能力和用水需求之间不能平衡时，必然引起压力的变化。

因此可根据压力的变化，来实现对供水流量的调节，维持供水能力和用水需求之间的乎衡。

实现恒压供水实现方法是，首先根据用户对水压的要求，给调节器预置个目标压力值，管道中的实际水压，经压力变送器转换成的模拟电流信号反馈给变频器内置的调节器，调节器根据目标压力值和实际压力值的偏差，给出调节量，自动调节变频器输出频率，调节电机转速，使供水量适应用水量的变化，取得动态平衡，维持水压不变。

其具体调节过程如下稳态运行当供水能力用水需求，目标压力信号和压力反馈信号相等，偏差，输出的控制增量，变频器输出频率不变，水泵转速不变，处于稳态运行。

用水量增加时当用水量增加，用水需求供水能力，水压下降，压力反馈信号减少，偏差，变频器输出频率上升，水泵转速升高，增加供水能力，最后达到个新的平衡状态，使压力回复，维持供需平衡。

用水量减少时当用水量减少，用水需求，输出的控制增量，变频器输出频率下降，水泵转速降低，降低供水能力，最后达到个新的平衡状态，使压力回复，维持供需平衡。

结论本文对于城市供水要求，设计了套由变频器远传压力表多台水泵机组计算机等主要设备构成的变频恒压供水及其远程监控系统，克服了传统供水方式普遍存在的效率低可靠性差自动化程度不高等缺点，可实现高效节能自动可靠维护简单管理方便的恒压供水。

本系统具有以下的特点采用了可靠性高使用简单编程灵活的工控设备和内置调节模块的变频器作为主要控制设备，在全流量范围内利用变频泵的连续调节和工频泵的分级调节相结合，确保恒压供水。

系统具有完备的故障处理能力，可通过自动工频运行远程手动控制和现场手动控制等方式确保供水，具有故障实时的现场报警和远程电话自动报警功能，具有故障电机锁定功能。

系统采取变频调速方式实现恒压供水，节能效果明显。

采用了调节方式，水压波动小，响应快。

附录锚泵，主泵转换主泵之间转换部分程序。

致谢本论文的工作是在我的指导老师王金梅老师的悉心指导下完成的，王金梅严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。

王金梅老师悉心指导我们完成了科研工作，在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助。

王金梅老师对于我的毕业设计提出了许多的宝贵意见，在此表示衷心的感谢。

在撰写论文期间，范彦辉张少华吴彦斌等同学对我论文中的软件设计与研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达感激之情。

参考文献中国电工技术协会风机水泵交流调速节能技术北京机械工业出版社，周芝峰，张星变频器在供水系统中的节能分析变频器世界，吴浩烈电机及电力拖动基础重庆重庆大学出版社，付娟交流调速技术北京电子工业出版社刘启新等，电机与拖动基础北京中国电力出版社满永奎韩安荣吴成东，通用变频器及其应用北京机械工业出版社，周万珍高鸿斌，分析与设计应用北京电子工业出版社，张燕宾胡纲衡唐瑞球，实用变频调速技术培训教程北京机械工业出版社，万太福唐贤礼，可编程序控制器及其应用重庆重庆大学出版社，邹伯敏，自动控制理论北京机械工业出版社，刘金馄，先进控制及其仿真北京电子工业出版社彭增良，可编程控制器与变频器连接时应注意的问题，郁汉琪，电气控制与可编程控序控制器应用技术南京东南大学出版社，，其中只有主水泵参与变频运行，共有种有效供水状态，见表表系统供水状态用水量状态符号供水状态小辅助泵运行，停机较小变频运行，停机变频运行，停机变频运行，停机较大工频运行，变频运行，停机工频运行，变频运行，停机工频运行，变频运行，停机大工频运行，变频运行工频运行，变频运行工频运行，变频运行各状态之间的转换关系见图图供水状态转换图图中，箭头向下为增泵过程，箭头向上为减泵过程。

从图可见，供水状态之间的转换不但和转换条件有关，还与其目前所处的供水状态有关由辅助泵切换到主泵供水也遵循有效状态循环方式，即上次启动主泵，则下次由辅助泵切换到主泵供水，应启动泵。

状态转换条件供水状态之间的转换条件是依据变频器输出频率是否到达极限频率及水压是否达到上下限值。

设变频器输出频率达到极限频率时的信号为，水压达到设定压力下限值时的欠压信号为，水压达到设定压力