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类型双恒压无塔供水系统1.doc

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  • 上传时间:2019-07-14
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    双恒压无塔供水系统1.doc
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    1、西安石油大学成人高等教育毕业设计(论文)- 1 -摘 要 :该 毕 业 设 计 对 环 保 、 节 能 、 自 动 补 压 型 给 水 设 备 作 了 介 绍 。 从 节 能 科 技的 实 践 出 发 , 阐 述 了 变 频 调 速 技 术 在 高 楼 给 水 设 备 中 的 应 用 。 以 PLC 电 路 控制 方 式 , 介 绍 了 智 能 水 压 控 制 系 统 的 工 作 原 理 及 PLC 控 制 系 统 。 在 分 析 水 压 控制 的 工 作 流 程 的 基 础 上 , 给 出 了 PLC 控 制 系 统 的 硬 件 和 软 件 设 计 。 智 能 水 压 控制 系 统 的 基

    2、本 控 制 策 略 是 : 采 用 电 动 机 调 速 装 置 与 可 编 程 控 制 器 ( PLC) 构 成控 制 系 统 , 进 行 优 化 控 制 ,完 成 供 水 压 力 的 恒 定 控 制 , 在 管 网 流 量 变 化 时 达 到 稳定 供 水 压 力 和 节 约 电 能 的 目 的 。 系 统 的 控 制 目 标 是 泵 站 总 管 的 出 水 压 力 , 系 统 设定 的 给 水 压 力 值 与 反 馈 的 总 管 压 力 实 际 值 进 行 比 较 , 其 差 值 输 入 变 频 器 运 算处 理 后 , 发 出 控 制 指 令 , 控 制 泵 电 动 机 的 投 运 台

    3、数 和 运 行 变 量 泵 电 动 机 的 转 速 ,从 而 达 到 给 水 总 管 压 力 稳 定 在 设 定 的 压 力 值 上 。关 键 词 :FX2N-PLC 可 编 程 序 控 制 器 、 压 力 传 感 器 、 变 频 器 PID 运 算 、 PLC 控 制 、 恒压 供 水 。西安石油大学成人高等教育毕业设计(论文)- 2 -Abstract:Be graduation practices turn to have filled up pressure type water supply equipment work to environmental protection , e

    4、nergy conservation , automation introduce that. The frequency conversion speed regulation technology having set off from energy conservation science and technology practice , expounding hits the target in high building water supply equipment applying。 Introduced the intelligent hydraulic pressure co

    5、ntrol system principle of work and the PLC control system. In in the analysis hydraulic pressure control work flow foundation, has produced the PLC control system hardware and the software design. The intelligent hydraulic pressure control system basic control strategy is: Uses the electric motor sp

    6、eeder and the programmable controller (PLC) constitutes the control system, carries on the optimized control,Completes the water supply pressure the constant control, when pipe network current capacity change achieved the stable water supply pressure and saves the electrical energy the goal. The sys

    7、tem control goal is the pumping station main pipe water leakage pressure, the system hypothesis carries on the comparison for the hydraulic pressure value and the feedback main pipe pressure actual value, after its interpolation inputs CPU operation processing, sends out the control command, the con

    8、trol pumps the electric motor to throw transports the Taiwan number and the movement variable displacement pump electric motor rotational speed, thus achieved stabilizes for the water main pipe pressure in hypothesis Pressure.Key word:PLC control the FX2N-PLC programmable、 Pressure sensor 、 Frequenc

    9、y transformer PID arithmetic、 PLC controlled 、 The constant voltage supplies water。西安石油大学成人高等教育毕业设计(论文)- 3 -目 录1 前 言 12 系 统 设 计 要 求 及 设 计 方 案 .12.1 总 体 方 案 .32.1.1 变 频 恒 压 供 水 系 统 主 要 特 点 . 52.1.2 传 统 定 压 方 式 的 弊 病 . 52.2 恒 压 供 水 技 术 的 实 现 32.3 系 统 的 构 成 及 工 作 特 性 . 52.3.1 变 频 恒 压 供 水 系 统 组 成 . 52.3

    10、.2 系 统 工 作 特 性 . 52.3.3 主要研究设计. 413 系 统 设 计 可 行 性 分 析 . .83.1 总 体 设 计 分 析 .83.2 系 统 设 计 方 案 及 实 施 .114 硬 件 单 元 电 路 设 计 114.1 主 电 路 元 器 件 104.1.1 主 电 路 元 器 件 的 作 用4.1.2 主要电器的选择. . 144.2 压 力 传 感 器 及 其 检 测 144.3 可 编 程 控 制 器 ( PLC) 选 型 164.4 变 频 器 选 型 及 说 明 .174.5 主 电 路 设 计 .195 变 频 器 模 块 .205.1 变 频 器 的

    11、 PID组 成 部 分 235.1.1 系 统 基 本 组 成5.2 变 频 器 的 PID 功 能 预 置 276 系 统 接 线 与 调 试 .29西安石油大学成人高等教育毕业设计(论文)- 4 -6.1 PLC控 制 流 程 图 . . 306.1.1 PLC控 制 示 意 图 416.1.2 PLC控 制 流 程 图 416.2 可 编 程 控 制 器 ( PLC) I/O 分 配 与 接 线 .336.2.1 I/O 分 配 图 416.2.2 PLC接线. .416.3 变 频 器 内 部 端 子 排 列 397 结 论 .41参 考 文 献 .50西安石油大学成人高等教育毕业设计

    12、(论文)- 5 -前 言变 频 调 速 技 术 (variable velocity valiable frequency technology)是 一 项 综 合现 代 电 气 技 术 和 计 算 机 控 制 的 先 进 技 术 , 广 泛 应 用 于 水 泵 节 能 和 恒 压 供 水 领 域 。变 频 调 速 技 术 用 于 水 泵 控 制 系 统 , 具 有 调 速 性 能 好 、 节 能 效 果 显 著 、 运 行 工 艺 安全 可 靠 等 优 点 。 在 大 力 提 倡 节 约 能 源 的 今 天 , 推 广 使 用 这 种 集 现 代 先 进 电 力 电 子技 术 和 计 算 机

    13、 技 术 于 一 体 的 高 科 技 节 能 装 置 , 对 于 提 高 劳 动 生 产 率 、 降 低 能 耗 具有 重 大 的 现 实 意 义 。 可 以 说 变 频 调 速 技 术 是 一 项 利 国 利 民 、 有 广 泛 应 用 前 景 的 高新 技 术 。 依 靠 现 代 化 技 术 手 段 对 生 产 过 程 进 行 控 制 和 管 理 , 提 高 设 备 运 行 效 率和 可 靠 性 , 节 省 宝 贵 的 水 、 电 资 源 , 是 技 术 发 展 的 必 然 趋 势 。 交 流 电 机 变 频 调速 技 术 是 一 项 业 已 广 泛 应 用 的 节 能 技 术 。 由 于

    14、 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

    15、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 高 楼 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 给 水 泵 站 上 应 用 , 成 功 地 解 决 了 能 耗 和 污 染 的 两 大 难

    16、题 。本 控 制 系 统 PLC、 带 PID的 变 频 器 、 相 应 的 压 力 传 感 器 和 执 行 机 构 有 机 地 结合 起 来 , 发 挥 各 自 优 势 , 使 得 系 统 调 试 和 使 用 都 十 分 方 便 , 而 且 大 大 简 化 了 小区 在 管 理 、 数 据 统 计 和 分 析 等 方 面 的 工 作 量 。 实 践 证 明 , 本 系 统 不 仅 满 足 了 生活 的 需 要 , 提 高 了 整 个 小 区 的 整 体 管 理 水 平 。 由 于 小 区 高 楼 供 水 的 自 动 化 技 术改 造 在 我 国 有 着 广 泛 的 前 景 , 本 控 制 系

    17、 统 具 有 较 大 的 发 展 潜 力 和 使 用 价 值 。该 恒 压 供 水 控 制 系 统 具 有 以 下 特 点 : ( 1) 有 消 防 信 号 外 部 输 入 接 口 。 当 有火 警 或 火 灾 信 号 到 来 时 , 系 统 能 自 动 切 换 到 火 灾 状 态 ; (2)便 于 灵 活 配 置 常 规泵 、 消 防 泵 及 其 他 功 能 泵 , 便 于 实 现 供 水 泵 房 全 面 自 动 化 ; (3)工 作 泵 与 备 用泵 不 固 定 , 可 自 动 定 时 轮 换 , 有 效 地 防 止 因 为 备 用 泵 长 期 不 用 时 发 生 的 锈 死 现 象 ;西

    18、安石油大学成人高等教育毕业设计(论文)- 6 -(4)如 果 有 需 要 可 扩 展 实 现 联 网 控 制 , 便 于 实 现 楼 宇 自 动 化 管 理 。 变 频 调 速 技 术用 于 民 用 消 防 给 水 系 统 可 以 依 据 用 水 量 的 变 化 自 动 调 节 系 统 的 运 行 参数 , 在 用 水 量 发 生 变 化 时 保 持 水 压 恒 定 以 满 足 民 用 和 消 防 用 水 要 求 。 不 论 是设 备 的 投 资 、 运 行 的 经 济 性 , 还 是 系 统 的 稳 定 性 、 可 靠 性 、 自 动 化 程 度 等 方 面 都具 有 无 法 比 拟 的 优

    19、 势 , 而 且 具 有 显 著 的 节 能 效 果 。西安石油大学成人高等教育毕业设计(论文)- 7 -2 系 统 设 计 要 求 及 设 计 方 案2.1 总 体 方 案2.1.1 变 频 恒 压 供 水 系 统 主 要 特 点 : 1. 节 能 , 可 以 实 现 节 电 20%-40%, 能 实 现 绿 色 用 电 。 2. 占 地 面 积 小 , 投 入 少 , 效 率 高 。 3. 配 置 灵 活 , 自 动 化 程 度 高 , 功 能 齐 全 , 灵 活 可 靠 。4. 运 行 合 理 , 由 于 是 变 频 启 动 , 不 但 可 以 消 除 水 锤 效 应 , 而 且 电 机

    20、 轴 上 的平 均 扭 矩 和 磨 损 减 小 , 减 少 了 维 修 量 和 维 修 费 用 , 并 且 水 泵 的 寿 命 大 大 提 高 。 5. 由 于 变 频 恒 压 调 速 直 接 从 水 源 供 水 , 减 少 了 原 有 供 水 方 式 的 二 次 污 染 ,防 止 了 很 多 传 染 疾 病 的 传 染 源 头 。 6. 通 过 自 动 控 制 , 可 以 实 现 无 人 值 守 , 节 约 了 人 力 物 力 。这 种 变 频 器 只 要 配 套 恒 压 供 水 系 统 单 元 , 便 可 直 接 控 制 多 个 电 泵 工 作 , 不 需外 配 价 格 昂 贵 的 PID

    21、 调 节 器 、 PLC 控 制 器 , 功 能 强 大 且 成 本 较 低 。 这 种 专 用 的变 频 调 速 恒 压 供 水 控 制 电 路 , 是 通 过 设 置 指 令 代 码 , 方 便 灵 活 的 实 现PLC、 PID 等 控 制 系 统 的 功 能 。 简 化 了 电 路 结 构 , 提 高 了 系 统 的 可 靠 性 , 设 备 的成 本 大 幅 度 下 降 。该 系 统 控 制 方 便 、 安 全 可 靠 , 系 统 无 需 改 线 , 便 可 实 现 选 择 的 水 泵 切 入 退出 , 保 养 检 修 十 分 方 便 , 变 频 器 的 功 能 十 分 完 善 , 设

    22、 有 电 流 、 电 压 等 各 种 保 护 及报 警 措 施 , 一 旦 变 频 出 现 故 障 , 系 统 可 以 切 换 到 工 频 运 行 , 避 免 断 水 , 安 全 可靠 。 2.1.2 传 统 定 压 方 式 的 弊 病 : 1. 管 理 不 便 、 因 与 大 气 连 通 易 引 起 的 管 道 腐 蚀 。 2. 由 于 水 箱 内 微 生 物 、 藻 类 孳 生 , 还 可 能 对 系 统 造 成 二 次 污 染 , 所 以 每 年定 压 水 箱 都 需 定 期 维 护 , 并 由 卫 生 防 疫 部 门 检 验 。 3. 定 压 水 箱 需 占 用 较 大 空 间 , 需

    23、 要 专 门 的 地 点 来 放 置 。 4. 高 位 定 压 水 箱 系 统 的 控 制 靠 投 入 泵 的 台 数 来 调 节 , 但 这 种 调 节 方 式 不 能做 到 供 水 量 和 用 水 量 的 最 佳 匹 配 , 水 泵 长 期 偏 离 高 效 区 工 作 , 效 率 低 下 。 5. 系 统 频 繁 的 起 停 泵 , 对 水 泵 、 电 机 及 开 关 器 件 都 会 缩 短 使 用 寿 命 。 西安石油大学成人高等教育毕业设计(论文)- 8 -6. 使 用 高 位 水 箱 供 水 , 在 系 统 流 量 较 大 时 , 管 网 压 力 会 有 较 大 的 变 化 , 造成

    24、 部 分 用 户 资 用 压 头 不 够 , 出 现 诸 如 流 量 不 足 、 冷 热 不 均 等 情 况 。 7. 在 供 水 泵 的 选 型 上 , 设 计 人 员 为 了 提 高 系 统 安 全 系 数 , 电 机 选 型 都 较 大 ;在 用 水 负 荷 较 小 或 低 区 采 用 减 压 阀 、 节 流 孔 板 等 来 调 节 剩 余 水 头 时 , 大 量 的 能 量消 耗 在 阀 上 , 都 造 成 电 能 的 浪 费 。 2.2 恒 压 供 水 技 术 实 现 通 过 安 装 在 管 网 上 的 压 力 传 感 器 , 把 水 压 转 换 成 4 20mA的 模 拟 信 号

    25、, 通过 变 频 器 内 置 的 PID控 制 器 , 来 改 变 电 动 水 泵 转 速 。 当 用 户 用 水 量 增 大 , 管 网 压力 低 于 设 定 压 力 时 , 变 频 调 速 的 输 出 频 率 将 增 大 , 水 泵 转 速 提 高 , 供 水 量 加 大 ,当 达 到 设 定 压 力 时 , 电 动 水 泵 的 转 速 不 在 变 化 , 使 管 网 压 力 恒 定 在 设 定 压 力 上 ;反 之 亦 然 。 目 前 交 流 恒 压 无 塔 供 水 技 术 是 一 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

    26、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 高 楼 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

    27、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 。 西安石油大学成人高等教育毕业设计(论文)92

    28、.3 系 统 的 构 成 及 工 作 特 性2.3.1 变 频 恒 压 供 水 系 统 组 成 :变 频 恒 压 供 水 系 统 采 用 一 电 位 器 设 定 压 力 , 采 用 一 个 压 力 传 感 器 ( 反 馈 为420mA) 检 测 管 网 中 压 力 , 压 力 传 感 器 将 信 号 送 入 变 频 器 PID回 路 , PID回 路处 理 之 后 , 送 出 一 个 水 量 增 加 或 减 少 信 号 , 控 制 电 动 机 转 速 。 如 在 一 定 延 时 时 间内 , 压 力 还 是 不 足 或 过 大 , 则 通 过 PLC作 工 频 /变 频 切 换 、 供 水 泵

    29、 数 量 增 加 减小 , 使 实 际 管 网 压 力 与 设 定 压 力 相 一 致 .另 外 , 随 着 用 水 量 的 减 少 , 供 水 泵 投入 运 行 数 量 减 小 , 变 频 器 自 动 减 少 输 出 频 率 , 达 到 了 节 能 的 目 的 。 两 台 水 泵 根 据用 水 量 的 多 少 , 按 一 定 的 控 制 逻 辑 运 行 , 使 供 水 在 恒 压 状 态 下 进 行 。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 ( 4-20m

    30、A或 0-10V) 反 馈 PID调 节 器 , PID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 一 致 。2.3.2 工 作 特 性 :采 用 PLC工 业 自 动 化 技 术 控 制 装 置 。 通 常 不 需 要 采 取 什 么 措 施 , 就 可 以 直 接在 工 业 环 境 进 行 调 试 进 行 恒 压 用 水 控 制 。使 用 变 频 器 后 , 机 泵 的 转 速 不 再 是 长 期 维 持 额 定 转 速 运 行 , 减 少 了

    31、 机 械 磨损 , 降 低 了 机 泵 故 障 率 , 而 且 主 泵 定 时 轮 换 控 制 功 能 自 动 定 时 轮 换 主 泵 运 行 , 保证 各 泵 磨 损 均 匀 且 不 锈 死 , 延 长 了 机 泵 使 用 寿 命 。 变 频 器 的 无 级 调 速 运 行 , 实 现了 机 泵 软 启 动 , 避 免 了 电 机 开 停 时 的 大 电 流 对 电 机 线 圈 和 电 网 的 冲 击 , 消 除 了 水泵 的 水 锤 效 应 。 新 型 的 高 楼 变 频 恒 压 供 水 系 统 采 用 水 池 上 直 接 安 装 立 式 泵 , 控 制 间 只 要 安放 一 到 两 个

    32、控 制 柜 , 体 积 很 小 , 整 个 系 统 占 地 就 非 常 小 , 可 以 节 省 投 资 。 另 外 不PLC压力传感器变频器交流接触器组 电机泵组管道西安石油大学成人高等教育毕业设计(论文)10用 水 塔 或 天 面 水 池 、 控 制 间 不 设 专 人 管 理 、 设 备 故 障 率 极 低 等 方 面 都 实 现 了 进 一步 减 少 投 资 , 运 行 管 理 费 低 的 特 点 , 再 加 上 变 频 供 水 的 节 能 优 点 , 都 决 定 了 小 区变 频 恒 压 供 水 系 统 的 投 资 回 收 期 短 , 一 般 约 2年 。 为 了 变 频 器 不 跳

    33、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 0.2-20秒 之 间 。 2.3.3 主 要 研 究 设 计 :变 频 调 速 恒 水 位 供 水 系 统 现 状 和

    34、 发 展 , 主 要 介 绍 其 系 统 的 目 的 和 意 义 , 变频 器 供 水 的 发 展 史 一 直 到 广 泛 应 用 , 随 着 技 术 的 发 展 , 其 优 越 性 越 来 越 多 , 主 要是 节 能 、 恒 压 、 综 合 技 术 的 集 成 等 , 以 后 将 朝 大 容 量 、 小 体 积 、 高 性 能 、 易 操 作 、寿 命 高 、 可 靠 性 强 、 无 公 害 化 发 展 ; 介 绍 了 LG公 司 的 产 品 IG5, FX-2N PLC选型 , PLC与 继 电 器 控 制 系 统 以 及 其 特 点 。变 频 调 速 恒 水 位 供 水 系 统 的 理

    35、 论 原 理 以 及 总 体 方 按 的 设 计 ,主 要 是 变 频 器的 构 成 、 控 制 方 式 和 形 式 , 控 制 方 式 有 三 种 形 式 : V/F控 制 、 转 差 频 率 控 制 、矢 量 控 制 ; 变 频 器 的 节 能 、 调 速 原 理 ; 变 频 器 的 工 况 点 的 确 定 和 能 耗 机 理 分 析 ,以 及 系 统 调 速 范 围 的 确 定 。 变 频 调 速 恒 供 水 系 统 方 案 ; 控 制 系 统 的 工 作 过 程 系 统 的 工 作 过 程 分 为 以 下 三 个 工 作 状 态 : 1#电 机 变 频 启 动 ; 1#电 机 工 频

    36、运 行 ,2#电 机 变 频 运 行 ; 2#电 机 单 独 变 频 运 行 ; 变 频 工 频 切 换 技 术 解 决 方 案 。1 系 统 硬 件 设 计 ( 主 电 路 、 控 制 电 路 ) ; P LC 接 线 图 设 计 , 包 括 输 出输 入 上 元 件 的 分 配 及 编 号 , PLC 模 拟 量 输 入 , 两 块 数 字 扩 展 模 块 , 一 块 扩 展 模块 所 构 成 。2 应 用 软 件 设 计 ( PLC程 序 设 计 ) 主 要 介 绍 了 编 程 软 件 的 特 点 、 语 言 和梯 形 图 其 本 绘 制 规 则 ; 控 制 系 统 程 序 设 计 主

    37、要 包 括 七 大 程 序 , 分 别 是 初 始 化 程 序 、停 机 程 序 、 阀 门 开 关 程 序 、 水 泵 电 机 启 动 程 序 、 电 机 变 频 /工 频 切 换 程 序 ; 整个 系 统 程 序 的 工 作 过 程 以 及 编 程 中 应 注 意 的 细 节 。西安石油大学成人高等教育毕业设计(论文)113 系统设计可行性分析实现3.1 总 体 设 计 分 析目 前 , 住 宅 小 区 高 楼 变 频 恒 压 供 水 系 统 设 计 方 案 主 要 采 用 “一 台 变 频 器 控制 一 台 水 泵 ”(即 “一 拖 一 ”)的 单 泵 控 制 系 统 和 “一 台 变

    38、频 器 控 制 多 台 水 泵 ”(即“一 拖 N”)的 多 泵 控 制 系 统 。 随 着 经 济 的 发 展 , 现 在 也 有 采 用 “二 拖 三 ”、 “二 拖四 ”、 “三 拖 五 ”的 发 展 趋 势 。 “一 拖 N”方 案 虽 然 节 能 效 果 略 差 , 但 独 有 投 资 节 省 ,运 行 效 率 高 的 优 势 ;具 有 变 频 供 水 系 统 启 动 平 稳 , 对 电 网 冲 击 小 , 降 低 水 泵 平 均转 速 , 消 除 “水 锤 效 应 ”, 延 长 水 泵 阀 门 、 管 道 寿 命 , 节 约 能 源 等 优 点 , 因 此 目前 仍 被 普 遍 采

    39、 用 。 “一 拖 N”多 泵 系 统 的 一 般 控 制 要 求 多 泵 循 环 运 行 程 序 控 制 以 “一 拖 二 ”为 例 :先 由 变 频 器 启 动 1#水 泵 运 行 , 若 工 作频 率 已 达 到 变 频 器 的 上 限 值 50Hz而 压 力 仍 低 于 规 定 值 时 , 将 1#水 泵 切 换 成 工 频运 行 , 此 时 变 频 器 的 输 出 频 率 迅 速 下 降 为 0, 然 后 启 动 2#水 泵 , 供 水 系 统 处 于“1工 1变 ”的 动 行 状 态 ;反 之 , 若 变 频 器 工 作 频 率 已 下 降 至 下 限 值 (一 般 设 定 为25

    40、35Hz)而 压 力 仍 高 于 规 定 值 时 , 令 1#水 泵 停 机 , 供 水 系 统 又 回 复 到 1台 水 泵变 频 运 行 状 态 。 如 此 循 环 不 已 。 其 他 的 “一 拖 N”程 序 控 制 , 依 此 类 推 。 循 环 顺序 为 :其 中 1#B为 1号 泵 变 频 运 行 ; 2#B为 2号 泵 变 频 运 行 ; 1#G为 1号 泵 工 频 运 行 ;2#G为 2号 泵 工 频 运 行 。当 系 统 开 始 工 作 时 , 水 压 传 感 器 把 实 测 水 压 值 变 成 控 制 标 准 电 流(4mA 20mA)输 入 模 拟 块 , 经 A/D模

    41、数 转 换 后 , 进 入 PLC与 设 定 的 压 力 值 比 较 。对 比 较 得 出 的 电 压 差 进 行 PID(比 例 、 积 分 、 微 分 )运 算 , 并 以 此 结 果 控 制 变 频器 的 输 出 频 率 , 以 调 整 变 频 泵 机 的 转 速 , 使 1#B变 频 运 行 , 确 保 在 不 同 供 水 流量 变 化 下 , 水 厂 出 水 口 的 压 力 保 持 恒 定 。 当 流 量 继 续 增 加 , 变 频 器 输 出 频 率 继 续增 大 , 输 出 频 率 增 加 至 工 频 50Hz时 , 延 时 确 认 , PLC发 出 指 令 , 1#B转 为 工

    42、 频运 行 而 变 为 1#G, 同 时 2#泵 接 入 变 频 器 启 动 运 行 。 此 时 运 行 状 态 为 1#G+2#B,西安石油大学成人高等教育毕业设计(论文)12系 统 处 于 现 阶 段 供 水 高 峰 期 运 行 状 态 。 如 果 系 统 用 水 量 下 降 , 水 压 则 升 高 , 通 过自 动 调 节 , 变 频 器 输 出 频 率 减 少 , 水 压 即 可 回 落 。 当 变 频 器 输 出 频 率 减 少 到 启 动频 率 时 , 延 时 确 认 后 , PLC发 出 指 令 , 切 断 1#G泵 , 系 统 只 由 2#B运 行 。 此 后 流量 再 增 加

    43、 , 则 于 前 所 述 , 系 统 运 行 状 态 为 2#G+1#B。 如 此 反 复 循 环 , 使 两 台 泵自 动 交 替 切 换 , 先 开 先 停 , 互 为 备 用 , 既 有 助 于 延 长 泵 机 使 用 寿 命 , 又 保 持 供 水系 统 压 力 恒 定 , 满 足 用 户 要 求 。 图 1所 示 为 PLC程 序 流 程 图 。( 2) 设 置 换 机 间 隙 时 间 当 水 泵 电 机 由 变 频 切 换 至 工 频 电 网 运 行 时 , 必须 延 时 几 秒 进 行 定 速 运 行 后 接 触 器 才 能 自 动 合 闸 , 以 防 止 操 作 过 电 压 ;

    44、而 当 水泵 电 机 由 工 频 切 换 至 变 频 器 供 电 运 行 时 , 也 必 须 延 时 几 秒 后 接 触 器 再 闭 合 , 以 防止 电 动 机 高 速 运 转 产 生 的 感 应 电 动 势 损 坏 变 频 器 。 延 时 时 间 根 据 水 泵 电 机 的 功 率而 定 :功 率 越 大 , 时 间 越 长 , 一 般 取 值 5s。( 3) 确 保 触 点 相 互 联 连 锁 在 电 路 设 计 和 PLC(可 编 程 控 制 器 )程 序 设 计中 , 控 制 每 台 水 泵 “工 频 -变 频 ”切 换 的 两 台 接 触 器 的 辅 助 触 点 或 者 PLC内

    45、部 “软触 点 ”必 须 相 互 联 锁 , 以 保 证 可 靠 切 换 , 防 止 变 频 器 UVW输 出 端 与 工 频 电 源 发 生短 路 而 损 坏 。 为 杜 绝 切 换 时 接 触 器 主 触 点 意 外 熔 焊 、 辅 助 触 点 误 动 作 而 损 坏 变 频器 的 事 故 , 最 好 采 用 两 台 连 体 、 机 械 和 电 气 双 重 联 锁 的 接 触 器 , 如 三 菱 公 司 的FX2N型 联 锁 接 触 器 等 。 ( 4) 水 泵 轮 换 启 动 控 制 可 以 自 由 设 置 水 泵 启 动 顺 序 :可 设 置 成 1#水 泵 先启 动 , 也 可 设

    46、置 2#水 泵 先 启 动 。 所 有 水 泵 平 均 使 用 , 能 有 效 防 止 个 别 水 泵 可 能长 期 不 用 时 发 生 的 锈 死 现 象 。 遵 循 “先 启 先 停 ”原 则 。 ( 5) 设 置 定 时 换 机 时 间 在 水 泵 群 中 , 定 时 5S切 换 运 行 时 间 最 长 的 水 泵 ,以 保 证 所 有 水 泵 的 均 衡 使 用 。 ( 6) 变 频 器 或 PLC带 有 PID调 节 器 PID(比 例 -积 分 -微 分 )调 节 器 的 积 分 环节 I (即 积 分 时 间 )调 整 应 合 理 :时 间 太 短 , 则 系 统 动 态 响 应

    47、 快 , 反 应 灵 敏 , 但易 产 生 振 荡 , 水 泵 来 回 切 换 ;时 间 太 长 , 则 当 压 力 发 生 急 剧 变 化 时 , 系 统 反 应 过慢 , 容 易 产 生 压 力 过 高 , 导 致 管 道 爆 裂 。西安石油大学成人高等教育毕业设计(论文)3.2 系 统 设 计 方 案 及 实 施 系 统 控 制 工 艺 流 程 设 计 智 能 小 区 恒 压 供 水 网 由 恒 压 居 民 供 水 系 统 和 消 防 用 水 系 统 组 成 。 恒 压 供 水 缓冲 罐 连 接 在 总 水 管 网 上 , 它 下 面 带 有 2 个 供 水 泵 , 实 现 一 拖 二

    48、供 水 工 作 , 通 过供 水 压 力 的 变 化 完 成 小 区 供 水 。 生 活 用 水 和 消 防 用 水 共 用 两 台 泵 , 平 时 电 磁 阀处 于 失 电 状 态 , 关 闭 消 防 管 网 , 两 台 水 泵 使 生 活 供 水 在 恒 压 状 态 。 当 火 灾 发 生 时 ,电 磁 阀 YV2 得 电 , 关 闭 生 活 用 水 水 网 , 二 台 泵 供 消 防 用 水 使 用 , 并 根 据 用 水 量的 大 小 , 使 消 防 供 水 也 处 于 恒 压 状 态 。 , 实 现 小 区 消 防 安 全 功 能 。 恒 压 变 量 供 水 设 备 由 变 频 器

    49、、 传 感 器 、 低 压 电 气 控 制 柜 和 水 泵 等 组 成 。 通 过变 频 器 和 继 电 器 、 接 触 器 控 制 水 泵 机 组 运 行 状 态 ,实 现 管 网 的 恒 压 变 流 量 供 水 要求 。 设 备 运 行 时 ,压 力 传 感 器 不 断 将 管 网 水 压 信 号 变 换 成 电 信 号 送 入 微 机 PID,经 过 变 频 器 PID(比 例 -积 分 -微 分 )调 节 器 运 算 处 理 后 ,获 得 最 佳 控 制 参 数 ,通 过变 频 器 和 继 电 控 制 元 件 自 动 调 整 水 泵 机 组 高 效 率 地 运 行 。 供 水 系 统 的 监 控 主 要 包 括 水 泵 的 自 动 启 停 控 制 、 水 位 流 量 、 压 力 的 测 量 与 调节 ; 使 用 水 量 、 排 水 量 的 测 量 ; 设 备 运 转 的 监 视 、 控 制 ; 水 质 检 测 ; 节 水 程 序 控制 ; 故 障 及 异 常 状 况 的 记 录 等 。 现 场 监 控 站 内 的 控 制 器 按 预 先 编 制 的 软 件 程 序 来满 足 自 动 控 制 的 要 求 , 即 根 据 水 箱 和 水 池 的 高 /低 水 位 信 号 来 控 制 水 泵 的 启 /停及 进 水 控 制 阀 的 开

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