毕业设计 PLC变频恒压供水系统.doc

分类号 密级 UDC 昆明冶金高等专科学校电气学院毕业设计(论文)毕业设计课题： 变频恒压供水系统设计 毕业设计类型： 工程设计类 院 系： 电气学院 专 业： 电气自动化技术专业 班级及姓名：电气0948班 贾万良 指导教师： 刘卫民 李之昂 论文提交日期： 2011年 12月 撰写起止日期： 2011年10月 2011年12月 毕 业 设 计 成 绩 评 定 表评 阅 人 评 语资料收集、学习态度评语及成绩： 设计（论文）撰写评语及成绩： 答辩评语及成绩： 成绩： 评阅人（签字）： 年 月 日毕 业 设 计（论文）任 务 书毕业设计（论文）题目： 住宅小区变频恒压供水系统设计 毕业设计（论文）内容：根据指导教师提供的住宅小区具体参数,对一个住宅小区进行变频恒压供水系统设计。1)以住宅小区为对象，对目前使用的多种供水方式进行比较，阐述变频恒压供水系统在住宅小区供水系统中的优势。2)根据商住楼的具体参数设计供水系统总体方案；3)供水系统设备选型； 4)供水系统对控制系统的控制要求； 5)控制系统方案设计（PLC，变频器，）； 6)控制系统设备选型（PLC，变频器，）； 7)控制系统设计（一、二次回路原理图、编程、组态）； 8)调试及调试报告； 9)本控制系统移植到其它应用领域的可行性分析；10)按要求撰写、装订毕业设计（论文）说明书；毕业设计（论文）专题部分： 系统图、一、二次电路图设计该课题由多名学生组成一个设计小组，共同设计完成。每名学生在系统方案设计时，均应对供水系统进行全面考虑，设计方案应具有各自的特点，不应雷同。在对系统方案全面考虑后，每名学生可选择一个子系统作为专题设计，并在开题报告中明确专题内容，报经设计指导教师批准。设计组成员： 贾万良 曾玉荣 廖光明 杨丹 张艳 指导教师（签字）： 年 月 日教研室主任 （签字）： 年 月 日系 主 任（签字）： 年 月 日昆明冶金高等专科学校 电气自动化技术 专业电气 0948 班 贾万良 昆明冶金高等专科学校毕业设计（论文）开 题 报 告毕业设计课题： 变频恒压供水系统设计 毕业设计类型： 工程设计类 院 系： 电气学院 专 业： 电气自动化技术专业 班级及姓名： 电气0948班 贾万良指导教师： 刘卫民 李之昂 报告提交日期： 2011年 10月 毕业设计（论文）的主要内容：一、根据指导教师提供的昆钢集团公司“塔山花园”生活小区具体参数,对该小区进行变压变量变频供水系统设计。二、目前该小区供水系统所存在的问题1、供水问题：水资源日益紧张，市政管网的供水极为不正常，特别是枯水季节，用水高峰时段常会出现断流或流量偏小的现象，现有供水设施远远不能满足用户的正常供水要求。2、设施问题：原有供水设施是200 M3伞形水塔和供水管网组成。三、改进方案1、为了解决上述所存在的问题，经过我们设计小组分析讨论，采用的方案是：在塔山花园小区附近新建一蓄水池和泵房，专供塔山花园内住户用。2、方案布局：蓄水池和泵房位置选择现新建小区大门左侧第一幢楼西端空地建设。进出水池主管网敷设距离较近，并且距旁边职工楼较远，建设后一楼住户采光不受影响。四、供水系统的参数方案设计1、居民户数：228户（每户3人）2、用水核算：T=（180210升人日） *（228户*3人）=175M 3天3、按以上用水指标核算新增供水设施规模为：正常供水能力=14.522M3h （按812h供水）4、按最不利配水点与蓄水池低水位差和管网沿程水头损失核算供水扬程为：水泵供水扬程H54m。5、泵组配置：选择三台型号为LDD12125的水泵作为供水泵。6、蓄水池容量：蓄水池容量：设计蓄水池容量V=200M3，其中50的水留作消防用水， 五、方案总结：根本上解决了该小区用水紧张的问题。设计的技术思路及预期目标：一、利用变压变量变频调速、电力电子技术、工厂供电、电工基础、工业控制网络、电气CAD、PLC、组态软件（STEP_7）、水汞等相关知识来完成昆钢集团公司“塔山花园”生活小区的供水系统的设计方案。实现实现全自动无人值守的供水系统的设计。1、根据该课题的需要进行资料的采集，以便于了解在方案的实施过程中要注意的问题及应急措施。2、根据变频器、PLC、组态软件等相关知识，对所提出的设计方案进行反复核实及计算，使设计方案得到进一步的改进。3、用电气CAD绘制出该设计方案的供水系统流程图。4、根据该供水系统的要求，进行供水系统设备和控制系统设备的选择。5、使用组态软件STEP_7和Wincc进行编程和人机界面的制作，并进行初步的调试运行。二、根据该小区的布局等情况，采用修建汞房和蓄水池等方法实现硬件方面的布局。这解决了市政管网的供水极不正常，枯水季或用水高峰期经常出现断流或流量偏小的情况，现在的供水已经远远不能满足居民需水的要求等问题。课题进度计划（列出详细工作计划）1、第10周（2011.10.242011.10.30）：下达毕业设计（论文）任务书、资料收集、楼宇智能化系统学习、传统供水方式学习2、第11周（2011.10.312011.11.06）：恒压变频供水系统原理学习、恒压变频供水系统结构设计、传统供水方式与恒压变频供水能耗分析3、第12周（2011.11.07-2011.11.13）：流量计算及水泵的选择、水位检测、流量检测及传感器选型4、第13-14周（2011.11.14-2011.11.27）：PLC输出输入点计算及选型、PLC逻辑及编程、 网络设计及选型、恒压变频供水系统设计、制图5、第15-16周（2011.11.27-2011.12.11）：PLC输出输入点计算及选型、PLC逻辑及编程、 网络设计、选型及构建6、第17周（2011.12.12-2011.12.18）：毕业论文撰写7、第18周（2011.18.20-2012.12.25）：毕业论文审查、打印、装订8、第19周（2011.12.26-2012.01.01）：毕业答辩的准备及毕业答辩完成课题所需条件及落实措施：完成本毕业设计课题需要条件主要有：1、 参考资料：相关设备资料和图纸资料已由指导教师提供，其他的参考资料通过图书馆和上网查询，可满足完成设计任务需要。2、 微机、变频器、PLC、组态软件及软件环境：我专业为国家示范教学专业，所提供的实验设备和实验环境条件可保证完成设计任务需要。3、 设计时间和场地：由于要参加就业单位的岗前培训，学院提供了较为灵活的教学进度计划、辅导时间及相应的教室、实验室，可保证灵活有效地按设计进度完成设计任务。参考文献、资料：1陈永蒲，潭秀华.现代通信系统和信息网M.北京：电子工业出版社，1996.2黎连业.网络工程与综合布线技术M.北京：清华大学出版社，1997.3江涛.无线扩频通信技术在机场供配电系统中的应用J.电力系统自动化.2002，(14)：70-72.4吕振华.变电站扩频通信系统设计经验J.电力系统自动化，2002，(16)：77-78.5梅登华，胡敏强，郑建勇等.配电网载波通信系统的实现J .电网技术，2002，(7)：81-83.6徐子立.变电站自动化系统的可靠性分析J.电网技术，2002，(8)：68-72.7陈积明，王智，孙优贤.工业以太网的研究现状及展望.化工自动化及仪表J，2001 Vol.28 No.6 P.1-4，98徐皑冬，王宏，杨志家.基于以太网的工业控制网络.信息与控制J，2000 Vol.29 No.2 P.182-1869王章启，顾霓鸿.配电自动化开关设备.北京：中国电力出版社M，1995.10陈一雷，王俊杰.工业以太网的研究与发展.低压电器J .2002 No.5 P35-38.指导教师意见： 指导教师（签字）： 年 月 日院系毕业设计（论文）工作领导小组意见： 组 长（签字）： 年 月 日摘要 随着我国社会经济的发展，住房制度改革的不断深入，我们生活水平的不断提高，城市中各类小区建设发展很迅速，同时也对小区的基础设施建设提出了更高的要求。小区供水系统的建设是其中的重要方面，供水的经济性、可靠性、稳定性直接影响到小区住户的正常生活和工作，也直接体现了小区物业管理水平的高低。传统的恒速泵加压供水，水塔高位水箱供水，气压罐供水方式普遍不同程度存在效率低、可靠性差、自动化程度不高的缺点，难以满足当前经济生活的需求。 本系统针对昆钢生活小区供水要求，设计了一套由PLC变频器、压力传感器、多台水泵组、计算机、通信模块等主要设备构成的全自动变频恒压供水。具有自动变频恒压运行，自动工频运行现场手动控制等功能，系统有效地解决了传统供水方式中存在的问题，并且有多种辅助功能，增强了系统的可靠性，并和计算机实现了有机结合，提升了系统的总体性能。 基于水泵供水流量和水泵的转速的二次方成正比，论文分析了采取变频调速方式实现恒压供水相对于传统的阀门控制恒压供水方式的节能机理，通过对变频器内置PID模块参数的预置，利用压力传感器的水压反馈量，构成闭环系统，根据用水量的变化，采取PID调节方式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，实现恒压供水的有效节能。论文分析了多泵供水方式的各种供水状态及转换条件；分析了电机由变频转工频运行方式的却换条件及存在问题，给出了实现有效状态循环转换控制的电气设计方案和PLC控制程序设计方案。通过对计算机和PLC之间通信协议的研究。完成了上、下为机的通信设置，给出了计算机监控程序编写方法，通过通信模块实现了供水的远程监控和故障报警。关键词：恒压供水、PLC、变频调速Abstract Along with the development of the socio-cconomy of our country ,the housing system is going deep into reforms,and peoples living standard is being improved.At the same time ,in the city,each kind of sub-district construction is developing very quickly, which puts forward higher requirement for the infrastructure construction of sub-district. The reliability, stability and economy of water supply directly affects sub-district households normal life and work and also embodies the difference in the level of sub-district property management the tradition water supply at constant speed, water tower of upper cistern the jar etc. are hard to satisfy the needs of current economic life, because low efficiency, reliability and automation level are all commonly existing in these means.According to the requirement of water supply in a abiding place of Lan Zhou , a set of automatic system of constant pressure water supply by using variable frequency and remote monitoring and controlling. Which is composed of PLC ,transducer,pressure sensor ,pumps and electro-motors, computer and device of communication is designed to that end. This set of system has the functions like automatic constant pressure operation by using variable frequency , automatic work frequency operation, and the function of long-range control by hand and the on-the-spot control by hand etc. The system has solved efficiently the problem existing in the tradition way of water supply, which has various supplementary function to strengthen the reliability. The system has an organic combination with computer and promotes the systematic overall performance.Based on that the three side of pump water delivery rate and the pump rotation speed become direct ratio,the paper analyses the mechanism of energy saving that the way of water supply by using the method of constant pressure water supply controlled by valve. Setting up in advance the parameter of hydraulic pressure of far biography pressure table has formed. According to the change of water consumption,with PID,in the sphere of whole rate of flow, combining the constant regulation of the pump of frequency closed circuit can realize the constant pressure water supply and save energy efficiently. This paper discusses the reasonability of water supply scheme with much pump parallel connection, and analyses the conversion condition and the various states of water supply of the much pumpy way of water supply as wwell as the switch procer and the problem of a generator from variable frequency operation mode to work frequency operation mode. This paper has also given the electrical design scheme and PLC controlling program scheme that realizes effective state circulating conversion control.Key words: Constant pressurewater-supply;PLC;Variable velocity Variable frequency;Constant pressurewater-supply目录 第1绪论.31.1课题背景及意义.51.1.1各种供水方式优缺点比较.61.2国内外变频调速技术的发展与现状.71.3变频恒压供水系统的国内外研究现状.91.4变频恒压供水系统特点及其安全性讨论变.10第2章 系统的理论分析.122.1变频恒压供水系统的理论分析.122.1.1 变频恒压供水系统节能原理.122.1.2 变频恒压供水系统的理论模型.17第3章 需求分析及方案确定.253.1需求分析.253.2方案确定.253.2.1系统参数.253.2.2 系统连接图.263.2.3 系统主电路图.273.2.4系统控制电路图.283.2.5 PID调节电路.303.2.6 变频恒压供水系统流程图.31第四章 变频恒压供水系统硬件设计.374.1系统主要配置选型.374.1.1 水泵组的选型.374.1.2 变频器的选型.384.1.3 PLC及其扩展模块的选型.414.1.4压力变送器及数显仪表的选型.44第五章 变频恒压供水系统的软件设计.475.1 PLC程序设计方法分析.475.1.1 PLC程序设计方法分析.475.1.2 PLC软件设计.485.2 Wincc组态软件.615.2.1组态软件的系统构成.625.2.2组态软件的主要作用及性能.635.3 Wincc组态软件简介.665.3.1 Wincc组态软件性能特点.665.3.2 Wincc组态软件结构及选项.685.4 Wincc组态.705.4.1 创建WinCC项目.70总结语.72致谢.73参考文献.7412第1章 绪论1.1背景及意义众所周知,水是人类生活、生产中不可缺少的重要物质,在节水节能已成为时代特征的现实条件下,我们这个水资源和电能短缺的国家,长期以来在市政供水、高层建筑供水、工业生产循环供水等方面技术一直比较落后,自动化程度低,而随着我国社会经济的发展,人们生活水平的不断提高,以及住房制度改革的不断深入,城市中各类小区建设发展十分迅速,同时也对小区的基础设施建设提出了更高的要求。小区供水系统的建设是其中的一个重要方面,供水的可靠性、稳性经济性直接影响到小区住户的正常工作和生活,也直接体现了小区物业管理水平的高低。1.1.1 各种供水方式优缺点比较传统的小区供水方式有恒速泵加压供水、水塔高位水箱供水、气压罐供水、液力藕合器和电池滑差离合器调速的供水方式、单片机变频调速供水系统等方式,其优、缺点如下;1) 恒速泵加压供水方式无法对供水管网的压力做出及时的反应,水泵的增减都依赖人工进行手工操作,自动化程度低,而且为保证供水,机组常处于满负荷运行,不但效率低、耗电量大,而且在用水量较少时,管网长期处于超压运行状态,爆损现象严重,电机硬起动易产生水锤效应,破坏性大,目前较少采用。、2) 水塔高位水箱供水具有控制方式简单、运行经济合理、短时间维修或停电可不停水等优点,但存在基建投资大,占地面积大,维护不方便,水泵电机为硬起动,启动电流大等缺点,频繁起动易损坏联轴器,目前主要应用于高层建筑。、3) 气压罐供水具有体积小、技术简单、不受高度限制等特点,但此方式调节量小、水泵电机为硬起动且起动频繁,对电器设备要求较高、系统维护工作量大,而且为减少水泵起动次数,停泵压力往往比较高,致使水泵在低效段工作,而出水压力无谓的增高,也使浪费加大,从而限制了其发展。4)液力祸合器和电池滑差离合器调速的供水方式易漏油,发热需冷却,效率低,改造麻烦,只能是一对一驱动,需经常检修优点是价格低廉,结构简单明了,维修方便。5) 单片机变频调速供水系统也能做到变频调速,自动化程度要优于上面种供水方式,但是系统开发周期比较长,对操作员的素质要求比较高,可靠性比较低,维修不方便,且不适用于恶劣的工业环境。综上所述,传统的供水方式普遍不同程度的存在浪费水力、电力资源；效率低,可靠性差自动化程度不高等缺点,严重影响了居民的用水和工业系统中的用水。目前的供水方式朝向高效节能、自动可靠的方向发展,变频调速技术以其显著的节能效果和稳定可靠的控制方式,在风机、水泵、空气压缩机、制冷压缩机等高能耗设备上广泛应用,特别是在城乡工业用水的各级加压系统,居民生活用水的恒压供水系统中,变频调速水泵节能效果尤为突出,其优越性表现在一是节能显著二是在开、停机时能减小电流对电网的冲击以及供水水压对管网系统的冲击三是能减小水泵、电机自身的机械冲击损耗。PLC变频恒压供水系统集变频技术、电气技术、现代控制技术于一体。采用该系统进行供水可以提高供水系统的稳定性和可靠性,同时系统具有良好的节能性,这在能源日益紧缺的今天尤为重要,所以研究设计该系统,对于提高企业效率以及人民的生活水平、降低能耗等方面具有重要的现实意义。1.2国内外变频调速技术的发展与现状变变频器的快速发展得益于电力电子技术、计算机技术和自动控制技术及电机控制理论的发展。年,最先提出把通信技术中的脉宽调制PWM技术应用到交流传动中的是德国人。20世纪80年代初,日本学者提出了基于磁通轨迹的磁通轨迹控制方法此方法以三相波形的整体生成效果为基础,以逼近电机气息的理想圆形旋转磁场轨迹为目的,一次生成两相调制波形,使变压变频VVVF成为变频调速技术的核心。从20世纪80年代后半期开始,美、日、德、英等发达国家的基于VVVF技术的通用变频器已商品化并广泛应用。1980年,德国人在应用微处理器的矢量控制研究中取得了进展,促进了矢量的实用化。此后,日本厂商竟相研究矢量控制技术,并在产品性能和价格两方面取得进展理论界则应用现代控制理论把矢量控制的理论进一步深化,取得了解藕控制、速度观测、参数自适应、无速度传感器矢量控制等方面的理论成果。自1992年开始,德国西门子公司相继开发了6SE70系列通用变频器,通过FC、VC、SC板可以分别实现频率控制、矢量控制、伺服控制等;至1994年该系列通用的容量就扩展到315KW以上。1985年,德国人提出了基于六边形乃至圆形磁链轨迹的直接转矩控制理论(DSC)。这种方法不需要复杂的坐标变换,而是直接在电动机定子坐标上计算磁链的模和转矩的大小,并通过磁链和转矩的直接跟踪,实现脉宽调制和系统的高动态性能。最初,这种控制方法主要在高压、大功率且开关频率较低的逆变器控制中应用目前被应用于通用变频器的控制方法的一种改进的、适合于高开关频率逆变器的方法。年,公司首先推出的直接转矩控制通用变频器,目前已成为其各系列通用变频器的核心技术。国外在交流变频调速技术的发展方面特点为;市场需求量大;功率器件发展迅速；控制理论和微电子技术的支持。变频器的发展水平是由电力电子技术、电机控制方式以及自动化控制水平三个方面决定的。在现代自动化控制领域中,以现代控制论为基础,融入模糊控制、专家控制、神经网络控制等新的控制理论,为高性能变频调速提供了理论基础16位、32位高速微处理器以及信号处理器（DSP）和专用集成电路(ASIC)技术的快速发展,则为实现变频调速的高精度、多功能提供了硬件手段。在我国,60%的发电量是通过电动机消耗掉的,因此,如何利用电机调速技术进行电机运行方式的改造以节约电能,一直受到国家和业界人士的重视。我国电气传动产业始于1954年。当时,在机械工业部属下建立了我国第一个电气传动成套公司,即现在的天津电气传动设计研究所的前身。现在,我国约有200家左右的公司、工厂和研究所从事变频调速技术的工作,但自行开发生产的变频调速产品和国际市场上的同类产品相比,还有比较大的技术差距。随着改革开放和经济的高速发展,我国采取要么直接从发达国家进口现成的变频调速设备,要么内外结合,即在自行设计制造的成套装置中采用外国进口或合资企业的先进变频调速设备,然后自己开发应用软件的办法,很好地为国内重大工程项目提供了电气传动控制系统的解决办法,适应了社会的需要。总之,虽然国内变频调速技术取得了较好的成绩,但是总体上来说国内自行开发、生产相关设备的能力还比较弱,对国外公司的依赖还很严重。国内交流变频调速技术产业状况表现如下.1)变频器的整体技术落后,国内虽有很多单位投入了一定的人力、物力研究变频技术并开发新产品,但由于分散,所以并没有形成一定的技术和生产规模。2)变频器产品所用半导体功率器件的制造业几乎空白。3)相关配套产业及行业落后。4)产品可靠性及工艺水平低。 1.3变频恒压供水系统的国内外研究现状变频恒压供水是在变频调速技术的发展之后逐渐发展起来的。在早期,由于国外生产的变频器的功能主要限定在频率控制、升降速控制、正反转控制、起制动控制、起制动控制、压频比控制及各种保护功能。应用在变频恒压供水系统中,变频器仅作为执行机构,为了满足供水量大小需求不同时,保证管网压力恒定,需在变频器外部提供压力控制器和压力传感器,对压力进行闭环控制。从查阅的资料的情况来看,国外的恒压供水工程在设计时都采用一台变频器只带一台水泵机组的方式,几乎没有用一台变频器拖动多台水泵机组运行的情况,因而投资成本高。随着变频技术的发展和变频恒压供水系统的稳定性、可靠性以及自动化程度高等方面的优点以及显著的节能效果被大家发现和认可后,国外许多生产变频器的厂家开始重视并推出具有恒压供水功能的变频器,像日本Samco公司,就推出了恒压供水基板,备有“变频泵固定方式”、“变频泵循环方式”两种模式,发展方面特点为市场需求量大功率器件发展,它将PID调节器和PLC可编程控制器等硬件集成在变频器控制基板上,通过设置指令代码实现PLC和PID等电控系统的功能,只要搭载配套的恒压供水单元,便可直接控制多个内置的电磁接触器工作,可构成多台电机泵的供水系统。这类设备虽微化了电路结构,降低了设备成本,但其输出接口的扩展功能缺乏灵活性,系统的动态性能和稳定性不高,与别的监控系统如系统和组态软件难以实现数据通信,并且限制了带负载的容量,因此在实际使用时其范围将会受到限制。目前国内有不少公司在做变频恒压供水的工程,大多采用国外的变频器控制水泵的转速,水管管网压力的闭环调节及多台水泵的循环控制,有的采用可编程控制器(PLC)及相应的软件予以实现;有的采用单片机及相应的软件予以实现。但在系统的动态性能、稳定性能、抗扰性能以及开放性等多方面的综合技术指标来说,还远远没能达到所有用户的要求。原深圳华为现己更名为艾默生电气公司和成都希望集团森兰变频器也推出了厦压供水专用变频器(5.5KW-22KW),无需外接plc和PID调节器,可完成最多4台水泵的循环切换、定时起、停和定时循环。该变频器将压力闭环调节与循环逻辑控制功能集成在变频器内部实现,但其输出接口限制了带负载容量,同时操作不方便且不具有数据通信功能,因此只适用于小容量,控制要求不高的供水场所。可以看出,目前在国内外变频调速恒压供水控制系统的研究设计中,对于能适应不同的用水场合,结合现代控制技术、网络和通讯技术同时兼顾系统的电磁兼容性(EMC),的变频恒压供水系统的水压闭环控制研究得不够。因此,有待于进一步研究改善变频恒压供水系统的性能,使其能被更好的应用于生活、生产实践。1.4变频恒压供水系统特点及其安全性讨论变变频恒压供水系统能适用于生活用水、工业用水以及消防用水等多种场合,在本文中主要应用于生活小区生活用水,该系统具有以下特点:1)滞后性:供水系统的控制对象是用户管网的水压,它是一个过程控制量,同其他一些过程控制量如温度、流量、浓度等一样,对控制作用的响应具有滞后性,同时用于水泵转速控制的变频器也存在一定的滞后效应。2)非线形:用户管网中因为有管阻、水锤等因素的影响,同时又由于水泵的一些固有特性,使水泵转速的变化与管网压力的变化不成正比,因此变频调速恒压供水系统是一个非线性系统。接触器与中心单元的点数不够用时,就要对系统进行扩展,扩展接口就是用于连接中心基本单元与扩展单元的。模块随着可编程控制器在工业控制中的广泛应用和发展,各可编程控制器制造厂家已经开发出一系列的智能接口模块,使可编程控制器的功能更加强大和完善。智能接口模块种类很多,例如高速技术模块、控制模块、数字位。3)多变性:变频调速恒压供水系统要具有广泛的通用性,面向各种各样的供水系统,而不同的供水系统管网结构、用水量和扬程等方面存在着较大的差异,因此其控制对象的模型具有很强的多变性。4）时变性：在变频调速恒压供水系统中,由于有定量泵的加入控制,而定量泵的控制包括定量泵的停止和运行是时时发生的,同时定量泵的运行状态直接影响供水系统的模型参数,使其不确定性地发生变化,因此可以认为变频调速恒压供水系统的控制对象是时变的。5）容错性：当出现意外的情况如突然断电、泵、变频器或软启动器故障等时,系统能根据泵及变频器或软启动器的状态,电网状况及水源水位,管网压力等工况自动进行投切,保证管网内压力恒定。在故障发生时,执行专门的故障程序,保证在紧急情况下的仍能进行供水。6）可扩充性：水泵的电气控制柜,具有远程和就地控制的功能和数据通讯接口,能与控制信号或控制软件相连,能对供水的相关数据进行实时传送,以便显示和监控以及报表打印等。7）节能性：系统用变频器进行调速,用调节泵和固定泵的组合进行恒压供水,节能效果显著,对每台水泵进行软启动,启动电流可从0到电机额定电流,减少了启动电流对电网的冲击的同时减少了启动惯性对设备的大惯量的转速冲击,延长了设备的使用寿命。影响供水系统安全性的一大因素便是水锤效应,所谓的水锤效应就是在极短时间内,因水流量的急巨变化,引起在管道的压强过高或过低的冲击,并产生空化现象,使管道受压产生噪声,犹如锤子敲击管子一样的现象。水锤效应具有极大的破坏性。压强过高,将引起管子的破裂压强过低又会导致管子的瘪塌。此外,水锤效应还可能损坏阀门和固定件。而采用变频调速,对系统的安全性有一系列的好处1）产生水锤效应的根本原因是水泵在起动和制动过程中的动态转矩太大,短时间内流量的巨大变化而引起的。采用变频调速,通过减少动态转矩,可以实现消除水锤效应,减少了对水泵及管道系统所受的冲击,可大大延长水泵及管道系统的寿命。2）降低水泵平均转速,减小工作过程中的平均转矩,从而减小叶片承受的应力,减小轴承的磨损,使水泵的工作寿命大大延长。变频调速的软启动器避免了电机和水泵的硬起动,可大大延长联轴器寿命。减少了起动电流,也就减少了系统对电网的冲击,提高了自身系统的可靠性。第二章 系统的理论分析2.1变频恒压供水系统理论分析2.1.1变频恒压供水系统节能原理（1）供水系统的基本模型和主要参数A、供水系统的基本模型如图2-1所示。 图2-1 供水系统的基本模型图中：L0水泵中心的位置；h0吸水口的水位；h1水平面的水位；h2管道最高的水位；h3在管道高度不受限制的情况下，水泵能够泵水上扬最高位置水位。B、供水系统的主要参数 流量 扬程H 实际扬程HB 全扬程HT 损失扬程HL 管阻R 压力（2）供水系统的特性和工作点供水系统的工作特性和工作点如图1-3所示其中： 扬程特性 管阻特性H 扬程Q 流量图2-2 供水系统的特性和工作点（3）调节流量的方法和比较在供水系统中，最根本的控制对象是流量。因此，要讨论节能问题，必须从考察调节流量的方法入手。常见的方法有阀门控制法和转速控制法两种，其调节特性如图2-3所示A、阀门控制法：即通过关小或开大阀门来调节流量，而转速则保持不变（通常为额定转速）。B、转速控制法：即通过改变水泵的转速来调节流量，而阀门开度则保持不变（通常为最大开度）。图2-3 供水系统流量调节特性图C、两种方法的比较：从电动机的效率看节能，在设计供水系统时，由于：对用户的管路情况无法预测；管阻特性难以准确计算； 必须对用户的需求留有足够的余地。因此，在决定额定扬程和额定流量时，通常裕量较大。所以，在实际的运行过程中，即使在用水流量的高峰期，电动机也常常处于轻载状态，其效率和功率因数都较低。采用了转速控制方式后，可将排水阀完全打开而适当降低转速。由于电动机在低频运行时，变频器具有能够根据负载轻重调整输入电压的功能，从而提高了电动机的工作效率。这是变频调速供水系统具有节能效果的第三个方面。供水系统的基本特性和工作点扬程特性是以供水系统管路中的阀门开度不变为前提,表明水泵在某一转速下扬程H与流量Q之间的关系曲线f(Q),如图2-4所示。由图可以看出,流量Q越大,扬程H越小。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Q(u)间的关系。而管阻特性是以水泵的转速不变为前提,表明阀门在某一开度下,扬程H与