PLC控制的变频调速恒压供水系统程序设计（全套含CAD图纸）
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毕业设计 (论文 )文献综述 信息与电子工程 系 工业电气自动化 专业 级 班 课题名称： 制的变频 调速恒压供水系统设计 毕业设计 (论文 )起止时间： 学生姓名： 指导教师： 报告日期： 毕业设计（文献综述） - 1 - 文献综述 （浙江工业大学浙西分校信电系 04 工自 1 班， 赵晋） 摘 要 ： 传统的供水系统存在着占地面积大、建设费用高、管理维护复杂困难、供水质量低下等缺点和不足。为了解决这些问题， 本文采用 制技术和 变频调速技术相结合的方法来 研究恒压供水系统，该系统与现场液位传感器、压力传感器一起组成了 两个独立的 闭环控制 子 系统。 设计好的系统 每天 24 小时不间断按预先设定的水压恒定地向城市供水，保证了水厂的不间断生产。 通过该项目的研制和应用，不仅能够节约宝贵的水、电资源，降低了生产成本，减少设备维护，降低维修成本；而且提高了整个水厂的生产调度管理水平，减轻工人劳动强度，有效的提高了生产率。 关键字 ：恒压供水， 制，变频器 ， 一、 引言 随着社 会经济的飞速发展，城市建设规模的不断扩大，人口的增多以及人们生活水平的不断提高，对城市供水的数量、质量，经济、稳定性提出了越来越高的要求。据统计，从 1990 年到 1998 年。我国人均日生活用水量 (包括城市公共设施等非生产用水 )由 增加到 ，增长了 与此同时我国城市家庭人均日生活用水量也在逐年提高。而另一方面，在全国的 666 个城 市 中有 330 个不同程度缺水，其中严重缺水的达 108 个；在 32 个百万人口以上的特大城市中，有 30 个城市长期受缺水的困扰，特别是水资源短缺地区的城市，水的供需矛 盾尤为突出。由于供水不足，城市工业每年的经济损 失 达 2300 亿元；同时给城市居民生活造成许多困难和不便，成为城市社会中的一种隐患。 在供水企业中，水泵的电能消耗及设备的维护管理费用。在生产成本中占有很大的比例：水泵电机作为一种高耗能通用机械，其耗电量占全国总耗电量的21以上，具有很大的节能潜力。由于常规恒速供水系统是采用常规的阀门来控制供水量的，而轴功率与转速的三次方成正比，造成相当部分电能消耗在阀门和额定转速运行下的电机。因此，这种调控方式虽然简单，但从节约能耗的角度来看。很不经济。近年来，电机调速技术的 应用，为水泵电机的节能开辟了一个新途径。它可以通过调节电动机的转速来适应水量和水压的变化，使水泵始终在高效区工作，将大大地降低水泵能耗，合理地进行设备管理与维护，对节约能源和提高供水企业的经济效益具有极其重要的意义。 二、 恒压供水技术的发展现状 本课采用 变频调速技术研制 制变频调速恒压供水系统，与现场液位传感器、压力传感器一起组成了各自的闭环控制系统。每天 24 小时不间断按预先设定的水压恒定地向城市供 水，保证了水厂的不间断生产。通过该项目的研制和应用，不仅能够节约宝贵的水、电资源，降低了生产成本，减少设备维护，降低维修成本；而且提高了整个水厂的生产调度管理水平，减轻工人劳动强度，有效的提高了生产率。由于中小型自来水厂的自动化技术改造在我国有着广泛的应用前景，本控制系统具有较大的发展潜力和较高的推广价值。 1、 发展现状 毕业设计（文献综述） - 2 - 进入 80 年代中、后期，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，使得各种类型的 采用的微处理器的档次普遍提高。而且，为了进一步提高 处理速度，各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片。这样使得 、硬件功能发生了巨大变化。 一门综合技术，其发展与微电子技术和计算机技术密切相关。随着可编程序控制器应用领域的不断扩大，它本身也在不断发展。目前 要朝小型化和大型化 两个方向发展。 2、变频调速技术在恒压供水技术中的发展状况 近 年来，交流调速中最活跃、发展最快的就是变频调速技术。变频调速是交流调速的基础和主干内容。上个世纪变压器的出现使改变电压变得很容易，从而造就了一个庞大的电力行业。但长期以来，交流电的频率却一直固定而不能受人为控制。变频调速技术的出现使频率变成可以利用的资源。 随着科学技术的进步，人民生活正趋向于高标准、高质量和现代化。在居民生活用水供水系统中，由于高层建筑越来越高，采用传统设备不能满足高层建筑高水压、大流量的快速供水需求。另外，在现代供水需求中，供水量是随机变化的，如果采用传统供水方式，难以保证供水的实时性， 且能量浪费严重。随着交流电机变频调速技术的日臻完善，变频调速恒压供水方式可以很好地克服传统供水方法的缺点，成为一种很有发展前途的供水方式。 3、模糊控制理论在恒压供水系统中的应用 6、 8、 9、 12 在变频调速恒压供水系统中，利用模糊控制的相关理论，把系统输入的压力、流量等传感器信号以及系统的输出变量进行了模糊化处理，然后结合根据操作经验等制成的控制规则表，经过模糊推理，得到了系统控制的模糊控制表。在实时控制过程中，系统通过查找模糊控制表把实时采集的压力等输入信号转化成输出，然后通过模糊决策得到输出的清晰量 ，最后系统根据该清晰量进行电机变频控制，完成了恒压控制的模糊控制过程。 三、 变频调速的节能、调速原理 1、水泵工况点的确定以及变化 2、 7 水泵工作点（工况点）是指水泵在确定的管路系统中，实际运行时所具有的扬程、流量以及相应的效率、功率等参数。如图 333示。 图 3 水泵工作点的确定 图 3泵工况点的变化 毕业设计（文献综述） - 3 - 图 3泵变速恒压工况 图 3频调速恒压供水水泵工况调节图 2、 变频调速恒压供水系统中水泵工况 调节过程 交流电动机的转速 n 与电源频率 f 具有如下关系： 6 0 1 （ 3 式 3： p 极对数 ,s 转差率 因此不改变电动机的极对数，只改变电源的频率，电动机的转速就按比例变动。在变频调速恒压供水系统中，通过变频器来改变电源的频率 f 来改变电机的转速0以使水泵性能曲线改变，达到调节水泵工况目的。见图 3管网负载减小时，通过 低交流电的频率，电动机的转速从2外根据叶片泵工作原理和相似理论，改变转速 n ,可使供水泵流量 Q 、扬程 H 和 轴功率 N 以相应规律改变。 1122 （ 3 21122 （ 3 21122 （ 3 或 2 （ 3 式 3顶点在坐标原点的二次抛物线族的方程，在这种抛物线上的各点具有相似的工作状况，所以称为相似工况抛物线。 3、变频调速恒压供水系统调速范围的确定 考察水泵的效率曲线 Q ，水泵转速的工况调节必须限制在一定范围之内，也就是不要使变频器频率下降得过低，避免水泵在低效率段运行。水泵的调速范围由水泵本身的特性和用户所需扬程规定，当选定某型号的水泵时即可确定此水泵的最大调速范围，在根据用户的扬程确定具体最低调速范围，在实际配泵时扬程设定在高效区，水泵的调速范围将进一步变小，其频率变化范围在 40上，也就是说转速下降在 20%以内，在此范围内，电动机的负载率在 50%围内变化，电动机的效率基本上都在高效区。 四、 系统的方案设 计与工作过程 变频调速恒压供水系统构成：系统采用一台变频器拖动 4 台电动机的起动、运行与调速，采用循环使用的方式运行。 接工控计算机，压力传感器采 毕业设计（文献综述） - 4 - 样水压力信号，变频器输出电机频率信号，这两个信号反馈给 制器 , 算，发出指令，对水泵电机进行工频和变频之间的切换。 图 5恒压供水系统方案图 五、 设计 总结及展望 制的变频调速恒压供水系统 的设计是比较完备的，但是并非没有有待改进之处，例如该系统设计为组泵，它的可扩充性就没有再设计中被充分考虑到，如果遇到大型水厂，需要更多泵组，那么该设计就基本没有用武之地，需要重新设计，又如，该系统的保护功能并不完整，系统应该设置组变频器， 止其中一组出错时造成事故，这样也可以提高系统的稳定性，连续工作时间，减少故障损 失。 展望未来，以后的恒压供水系统设计应该改进我上述不足之处，以提高整体系统的性能。降低错误率。 参考文献 1 宋序彤 J2001, 2: 22 27. 2 崔玉川，傅涛 J1999， (2):52 54. 3 刘黎成，孙伟 J1993, (5):58 61. 4 赵相宾，刘国林 J2000,(6): 16. 5 蒋艺，杨俊生 山东冶金 21(5):49 50. 6 邱文渊，童国道 J995, (5): 3 5. 7 黄金波，郭丽春 J然科学版 )， 2002, (3): 338 339. 8 贺玲芳等 制的全自动变频恒压供水系统 J 2000，(3): 243 245. 9 罗锁玉 .“南化”自备水厂变频改造实现恒压自动供水 J2002,（ 2） : 43 44. 毕业设计（文献综述） - 5 - 10 丁学又，金大海 J2001，(5): 1 5. 11 胡纲衡，唐瑞球 中 )压变频器应用基础许座，第三讲高压交频器的切换 J2001(10): 43 45 . 12 杨凌云 节器在恒压供水系统中的应用闭 1996, 12(5):4951. 13 郁汉琪 节的变频调速恒压供水系统的研究 J998, 1(20): 65 68. 14 田家山 M上海交通大学出版社， 1989: 92 105. 15 王维新，流体力学，北京 :煤炭工业出版社， 1986, 10: 72 78. 16 周漠仁 与风机 M中国建筑工业出版社， 1994: 310 324. 17 崔金贵，变频调速恒压供水系统在建筑给水应用的理论探讨 J000, 19(1): 84 88. 18 丁 云飞 J2001. 12 ， 29(3): 25 27. 19 吕树清 J2001, 9,20(3): 39 34. 20 廖常初 M重庆大学出版社， 1998, 10:59 65. 21 耿红旗，吕冬艳 教程 M中国水利水电出版社， 2001，12:45 60. 22 常斗南 用及通信 M机械工业出版社， 1997:68 96. 23 张桂香，王辉编著 M电子科技大学出版社， 1999 24 2001， 3. 25 黄一大 北京 M:机械工业出版社， 1998. 26 王占奎 M科学出版社， 1999. 27 高新陵，宋晓平 J 2001, 1, 28 宁耀斌，明正峰 J2001，5， 17(3): 305 308. 29 张戟 J999. 4: 18 20. 30 汤蕴 #北京 :机械工业出版社 M , 1999, 5: 140 142. 31 邓巍 变频器在多台泵自动恒压供水系统中的应用 J001， 6. 13(2): 67 69. 32 武雅莉，王鹊 031 单片微机在线检测相位差 J现代电子技术， 1995，2:25 27. 33 任冠众等 电测与仪表， 1990， 27(9): 41 60. 34 史健芳 J2000， 13(7): 30 31. 35 1991， 4: 52 55. 36 田会山
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