【毕业设计】变频恒压供水控制系统毕业设计

备注每次切换时间为分钟左右，此时管压会出现微幅波动。

建议切换时间为工作低峰时段或每小时切换次第章建筑给水系统超压出流的实测分析对控水系统的控制，归根究底是为了满足用户对流量的需求。

所以流量是供水系统的基本控制对象。

而流量的大小取决于扬程。

但是扬程难易进行具体的测量和控制。

考虑到动态情况下，管道水压的大小用压力表示和供水能力用流量表示和供水需求用水量表示之间的平衡有关。

当供水能力大于用水需求，则压力上升当供水能力小于用水需求，则压力下降当供水能力等于用水需求，则压力不变可见，供水能力与用水需求之间的矛盾具体反应在流体压力的变化上。

因此，压力就成为控制流量大小的参变量。

下面就是对些建筑给水系统超压出流进行的实测分析。

超压出流是指给水配件前的静水压大于流出水头，其流量大于额定流量的现象，两流量的差值为超压出流量，这部分流量未产生正常的使用效益，且其流失又不易被人们察觉和认识，属隐形水量浪费。

此外，超压出流会带来如下危害由于水压过大，龙头开启时水成射流喷溅，影响人们使用超压出流破坏了给水流量的正常分配。

易产生噪音水击及管道振动，使阀门和给水龙头等使用寿命缩短，并可能引起管道连接处松动漏水甚至损坏，加剧了水的浪费。

为了解建筑给水系统超压出流现状，笔者对此进行了实测分析。

测试对象选择栋不同高度和不同供水类型的建筑作为测试对象，其中多层建筑栋，均为外网直接供水高层建筑栋，般均分为个区，低区由外网供水，高区由水泵高位水箱联合供水或由变频调速泵供水，有的楼层住户支管上设有减压阀。

通过对目前建筑中普遍配置的螺旋升降式铸铁水龙头以下简称普通水龙头和陶瓷片密封水嘴以下简称节水龙头使用时的压力和流量进行测试，了解建筑给水系统超压出流现状。

测试装置由于测试是在已投入使用的建筑中进行，为不妨碍用户的正常用水，采用了图所示的试验装置，即用塑料软管与新安装的试验用水龙头相连，试验用水龙头前安装压力表，测试时只需将软管的另端与原水龙头紧密相连即可。

测试采用普通水龙头和节水龙头各个天津市星光仪表厂型压力表测量范围为，最小刻度为及附件两套塑料软管量筒秒表三通管箍等管件若干个。

测试内容和方法对每个楼体中测试点的选择般为从第层开始隔层入户测试但实测中因有的住户家中无人，测点有所变化，测试点水源为室内已有污水盆水龙头或洗涤盆水龙头出水。

测试时间为上午。

测试建筑内普通水龙头和节水龙头在半开全开状态下的出流量及相应的动压和静压值。

测试方法流量测定采用体积法测定流量，测试时水源水龙头全开，测试用水龙头分为半开和全开两种状态。

记录普通水龙头和节水龙头在两种开启状态下水的出流时间及相应的出流量。

每个测点在同开启状态下测三次，取三次的平均值作为此状态下的最终测定值。

压力测定在每次测试用水龙头开启前读压力表值，此值为该测点静压值测试用水龙头开启后，在记录流量的同时记录压力表读数，此值为该状态下的动压值工作压力。

普通水龙头半开状态建筑给水排水设计规范中规定污水盆水龙头当配水支管管径为开启度为半开状态时，额定流量为。

根据上述规定，对个用水点的测试结果进行了统计，有个测试点的流量超过此标准超标率达。

节水龙头半开状态节水龙头与普通水龙头相比，在管径水压相同时的全开半开流量均小于后者。

节水龙头虽然出流量小但水流急，在较小流量下就可满足人们的用水需求，因而节水龙头的额定流量应小于普通水龙头的额定流量。

结合现行的和送审的建筑给水排水设计规范中的充气水龙头和单阀龙头的额定流量范围，笔者认为应将作为节水龙头额定流量的参考值，以此作为判别现有建筑水龙头是否超压出流以及新建建筑采取控制超压出流措施的依据。

由图可见，节水龙头出流量为时对应的工作压力为，其与普通水龙头出流量为时对应的工作压力非常相近，这进步说明将作为节水龙头额定流量的参考值是比较合理的。

节水龙头以半开状态并以流量为作为其额定流量时，实测中有个测试点的流量超标超标率达。

流量测试结果从测试结果可以看出，普通水龙头和节水龙头的超压出流率分别为和，实际上水龙头出流量的超标率要大于以上数值。

以普通水龙头为例，有的水龙头如洗手盆的额定流量不是而是有的水龙头额定流量虽是，但要求的开启度不是而是或全开全开状态下有个测试点的出流量超过，这样就使得水龙头出流量的实际超标率远大于。

测试中普通水龙头半开时的最大流量为，全开时最大流量为节水龙头半开和全开时最大流量分别为和。

不论是普通水龙头还是节水龙头，在半开状态时最大出流量约为额定流量的倍在全开状态时最大出流量约为额定流量的倍以上。

综上所述，在现有建筑中水龙头的超压出流现象是普遍存在而且是比较严重的，由此造成的隐形水量浪费是不容忽视的，必须采取措施加以解决。

第章变频恒压供水系统的设计变频恒压供水技术概述变频恒压供水技术是年代后期发展起上对压力信号进行了相应的处理，在程序中设置选择软开关，调度人员可以在上将其中台压力变送器的值设定为控制反馈值，另台压力变送器的值则设为参考反馈值见图变频恒压供水系统控制图形界面工作站对压力和压力值进行比较，相差时，判断为，其中只压力变送器出现故障，变频器控制转换为远程直接手动调频控制通过设置运行。

压力变送器正常工作时，控制反馈值经过平均滤波处理后，分别比较压力报警上限和下限值，如果超出控制范围，变频器控制转换为远程直接手动调频控制，否则控制反馈值作为调节的参数。

同时为了在就地手动控制实现在控制现场对变频泵进行开停控制和运行数据监视。

我们在变频泵工作现场安装了公司的图形工作终端，该工作终端提供图形交互界面和触摸输入方式，以从站的方式与进行通信，进行数据和控制命令的交换，提供就地监控操作的通道。

高效节能与自动化通过采用变频调速恒压控制，可在不同季节全天不同时段内有效即时地调控水量，这样在用水量较低时，大大节约供水量，减少电耗。

在设定压力内跟随用水量供水，避免了传统供水方式的损耗，降低吨水消耗。

根据我厂建立自动控制系统的原则分散控制集中管理现场无人值守，变频恒压供水技术的应用提高了我厂自控系统的整体水平，真正作到了操作简便安全，现场无人职守，运行安全可靠。

第章小区变频恒压供水系统概述交流电机变频调速技术是项业已广泛应用的节能技术。

由于电子技术的飞速发展，变频器的性能有了极大提高，它可以实现控制设备软启软停，不仅可以降低设备故障率，还可以大幅减少电耗，确保系统安全稳定长周期运行。

长期以来区域的供水系统都是由市政管网经过二次加压和水塔或天面水池来满足用户对供水压力的要求。

在小区供水系统中加压泵通常是用最不利用水点的水压要求来确定相应的扬程设计，然后泵组根据流量变化情况来选配，并确定水泵的运行方式。

由于小区用水有着季节和时段的明显变化，日常供水运行控制就常采用水泵的运行方式调整加上出口阀开度调节供水的水量水压，大量能量因消耗在出口阀而浪费，而且存在着水池二次污染的问题。

变频调速技术在给水泵站上应用，成功地解决了能耗和污染的两大难题。

变频节能理论交流电机变频调速原理交流电机转速特性，其中为电机转速，为交流电频率，为转差率，为极对数。

电机选定之后则为定值，电机转速和交流电频率成正比，使用变频器来改变交流电频率，即可实现对电机变频无级调速。

根据离心泵的负载工作原理可知流量与转速成正比∝转矩与转速的平方成正比∝功率与转速的三次方成正比∝而且变频调速自身的能量损耗极低，在各种转速下变频器输入功率几乎等于电机轴功率，由此可知在使用变频调速技术供水时，系统中流量变化与功率的关系变额额，采用出口阀控制流量的方式，电机在工频运行时，系统中流量变化与功率的关系阀额，其中，为功率为转速为流量。

例如设定当前流量为水泵额定流量的，则采用变频调速时变额额，而采用阀门控制时阀额额，节电阀变阀。

流量节电率，由此可见从理论计算结果可以看到节能效果非常显着，而且在实际运行中小区变频恒压供水技术比传统的加压供水系统还有自动控制恒压无污染等明显优势。

而且新型的小区变频恒压供水系统能自动地控制至多台主泵和台休眠泵的运行。

在管网用水量减少到单台主泵流量的约时，系统自动停止主泵，启动小功率的休眠泵工作，保证系统小流量供水，解决小流量甚至零流量供水时大量电能的浪费问题，从运行控制上进步节能。

变频恒压供水系统及控制参数选择变频恒压供水系统组成小区变频恒压供水系统通常是由水池离心泵主泵休眠泵压力传感器调节器变频器主泵休眠泵管网组成如图。

工作流程是利用设置在管网上的压力传感器将管网系统内因用水量的变化引起的水压变化，及时将信号或反馈调节器，调节器对比设定控制压力进行运算后给出相应的变频指令，改变水泵的运行或转速，使得管网的水压与控制压力致。

变频恒压供水系统的参数选取合理选取压力控制参数，实现系统低能耗恒压供水。

这个目的的实现关键就在于压力控制参数的选取，通常管网压力控制点的选择有两个个就是管网最不利点压力恒压控制，另个就是泵出口压力恒压控制。

两者如何选择，我们来简单分析下如图。

管网最不利点压力恒定时，管网用水量由减少到，水泵降低转速，与用水管路特性曲线不变相交于点，水泵特性曲线下移，管网最不利点压力。

而泵出口压力恒压控制时，则不变，用水量由减少到与交于点，用水管路特性曲线上移并通过点，管网最不利点压力变为，的扬程差即为能量浪费，所以选择管网最不利点的最小水头为压力控制参数，形成闭环压力自控系统，使得水泵的转速与调节器设定压力相匹配，可以达到最大节能效果，而且实现了恒压供水的目的。

变频器在投入运行后的调试是保证系统达到最佳运行状态的必要手段。

变频器根据负载的转动惯量的大小，在启动和停止电机时所需的时间不相同，设定时间过短会导致变频器在加速时过电流在减速时过电压保护设定时间过长会导致变频器在调速运行时使系统变得调节缓慢，反应迟滞，应变能力差，系统易处在短期不稳定状态中。

为了变频器不跳闸保护，现场使用当中的许多变频器加减速时间的设置过长，它所带来的问题很容易被设备外表的正常而掩盖，但是变频器达不到最佳运行状态。

所以现场使用时要根据所驱动的负载性质不同，测试出负载的允许最短加减速时间，进行设定。

对于水泵电机，加减速时间的选择在秒之间。

变频恒压供水系