变频恒压供水控制系统方案设计书

1、交流调速课程设计任务书变频恒压供水控制系统设计课题名称) 电子与控制工程学院学院(部 电气工程及其自动化 业 专 32040802级班学生姓名号学周 1 月 31日共2612月日至 12)(签字指导教师日月年2011129摘要随着我国社会经济的不断发展，住房制度改革的不断深入，人民生活水平的不断提高,城区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捉出了更高的妥求。小区供水 系统的建设是其中的个垂要方而，供水的经济性、可靠性、稳定性直接影响到小区住户的正常 生活与工作，也直接体现了小区物业水平的高低。传统的恒速泵加压供水、水塔高位水箱供水、 气压罐供水灯供水方式普遍不通话程度的存在效

2、率低、可靠性差、n动化不高等缺点，难以满 足当前经济生活的需要。论文分析了采用变频调速方式实现恒压供水的匸作机理，通过对PID 模块的参数预置，利用远传压力衣的水压反馈虽，构成闭环调节系统，利用变频器与水泵的配合 作用实现恒压供水且有效节能。论文论述了多种供水方案的合理性，同时也指出各种方案存在 的问题，通过对比比较 控制变频恒压供水。一一给出了比较适合该系统的方案PLCPLC变频调速关键字：恒压供水一、设计内容变频器是种新型技术，将变频调速技术用于供水控制系统中，具有高效节能、水压恒定等优点。本课程设计是电气工程及其自动化专业交流调速课程的实 践性环节，其主要目的是培养学生初步掌握交流调速系

3、统的设计方法及理论知识的应用能力。本 课程设计的基本任务是捉高学生在调速系统设计方而的实践技能，培养学生综合运用知识，分析 和解决实际问题的能力。通过控制系统的设计，初步掌握交流变频调速控制系统设计的方法。二、设计资料.楼宇供水系统，正常供水45m3J、时，最大供水60m3/小时，扬程24m。采用变频调速技术 组成闭环调节系统，控制水泵的运行，保证用户水压恒定。当用水量增人或减小时，水泵电 动机速度发生变化，改变流量，以保证水压恒定。三、设计内容、方案的确定1相对于传统的加压供水方式，变频恒压供水系统的优点突出地体现在以下几个方面：（1）高效节能变频恒压供水系统的最显著优点就是节约电能，节能量

4、通常在1%40%。从单 台水泵的节能来看，流量越小，节能量越大。（2）恒压供水变频恒压供水系统实现了系统供水压力稳定而流量可在人范用内连续变化，从而 可以保证用户任何时候的用水压力，不会出现在用水高峰期用户的热水器不能正常使用的情况。（3）安全卫生系统实行闭环供水后，用户的水全部由管道宣接供给，取消了水塔、天而水池、 气压罐等设施，避免了用水的“二次污染”，取消了水池定期淸理的工作。（4）自动运行、管理简便新型的变频恒压供水系统具各了过电流、过电压、欠电压、断相、短 路保护，瞬时停电保护，过载、失速保护，低液位保护，主泵定时轮换控制和密码设定等功能， 功能完善，全自动控制，自动运行，泵房不设岗

5、位，只需派人定期检査、保养。（5）延长设备寿命、保护电网稳定使用变频器后，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，实现了机泵软起动，避 免了电动机开停时的大电流对电动机绕组和电网的冲击，消除了水泵的水锤效应。（6）占地少、投资回收期短新型的变频恒压供水系统在水池上去接安装立式泵，控制间只要安 放到两个控制柜，体积很小，整个系统占地非常小，可以节省投资，降低运行管理费，再加上 变频供水的节能优点，都决定了变频恒压供水系统的投资回收期短，般约2年。但

6、是变频恒压供水系统开发周期长，对操作人员的素质要求比较高，可靠性较低，维修不方便, 且不适用于恶略的环境。综上所述，传统的供水方式存在普遍不同程度的浪费水力、电力资源、效率低、可靠.性低、自动化程度低等缺点，严重影响了居民用水。目前的供水方式朗高效节能，自动可靠的方 向发展，PLC变频调速技术显著的节能效果和稳定可靠的控制方式，在风能，水泵，空气压缩 机，制冷压缩机等高耗能设备上广泛应用，特别是居民用水的恒压供水系统中，变频调速系统节 能效果尤为突出，其优越性在：节能效果显著；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，电机向身的机械冲击损耗。所以本系统

7、采用PLC 变频恒压供水系统。变频调速恒压供水系统简介及工作原理、2）简介1由PLC控制变频恒压供水系统是一种十分灵活的供水系统，在较大的多台水泵供水系统中应用相当的普遍。变频调速恒压供水系统的应用场合主要有：a. 高层小区，城乡居民小区，企事业单位等生活用水；b. 各类工业需要恒压控制的用水，冷却水循环，热力水网循环，锅炉补水等：c. 中央空调系统：d. 来自水厂增压供水系统：e. 农田灌溉，污水处理，人造喷泉；f. 各种流体恒压供水系统：）工作原理（2变频恒压供水系统主要是由PLC、变频器、PID调节器、压力传感器、动力控 制线路、2台水泵以及各种电气控制元件等组成。用户通过控制柜而板上的

8、指示灯、按钮、转换 开关来了解系统运行状况和控制系统的运行。系统工作原理：通过安装在出水管网上的压力传感器，把曲口压力信号变成4-20mA的标准信 号送入PID调节器，经运算与给定压力参数进行比较，得出调节参数，送给变频器，由变频 器控制水泵的转速，调节系统供水量，使供水系统管网中的压力保持在给定压力上。当供水负载变化时，输入电机的电压和频率也随之变化，这样就构成了以设定压力为基准的闭环 控制系统。通过PLC实现变频器的启停、故障报警和备用泵自投。在手动状态下，不再使用变 频器，直接手动启停水泵。变频恒压供水系统原理框图：.管网压给PLD/变频管水接机PLCAQ压力变送器图变频恒压供水系统框图

9、、水泉的容量2公式如下：N=Q*H/367/g（0.60.85）式中,N,轴功率，单位是千瓦（k'V）Q.流量，单位是立方M每小时（m3%）H,扬程，单位是M（m）367,是常数，是-个固定值g. 0-60.85,是水泵的效率，般流量人的取人值，流量小的取小值：假定g=0.68 （经验值，各品牌效率均不同），N=60*24/367/0.68=5.78kW水泵功率=轴功率.安全系数即P=N*K K在N不同时有不同的值，当N22时，K=1.25=8.42*1.25=7.22kW-般水泵的功率有些模数，从小到人有：l.lk'V, 2.2kW, 3kW, 4kW, 5.5kW, 7.5

10、kW, UkW, 15kW, 18.5kW, 22kW, 30kW, 37kW, 45kW, 55kW, 75kW, 90kW, UOkW, 132kW故选岀的电机功率为：7.5KW-、系统的工作原理3匚作方式选择：分别闭合总电源开关QF1,控制电路电源开关QF2,变频 器电源开关QF3 ,将自动档位开关SA2旋到自动档位，此时触点0001接通，进而使内部辅助 触电1001导通，选择工作方式为自动方式。备用泵选择：如选择1号泵为备用泵，则将其备用选择开关SA1旋到1号泵备用档位，此时触 电0000彼接通，内部辅助触电1002导通，选择1号泵为备用泵。如选择2号泵为备用泵，则将 其备用选择开关S

11、A1旋到2号泵备用档位，此时常闭触电0000被接号泵为备用泵。2导通，选 择1003通，内部辅助触电.自动状态启动：按下启动按钮SB1, PLC内部触电002被接通，此时如果选择1号泵为备用泵 则0502触电被接通，2号泵正常工作，1号泵为备用泵。此时如果选择2号泵为备用泵则0500 触电彼接通，1号泵正常工作，2号泵为备用泵。自动状态停止:按下自动停止按钮SB2则PLC内部触点0003被接通,此时可断开0502和0500 输出继电器，可使整个系统停止运行。同时，手动启动1号泵：分别闭合总电源开关QF1,控制电路电源开关QF2,变频器电源开关QF3 , 将自动档位开关SA2旋到手动档位，此时触

12、电0001彼接通，同时常闭触电0001断开，即切除 自动状态的功能。按下SB3启动1号泵匸作，触电0004被接通，输出继电器0501动作，启动1 号泵工频工作。手动停止1号泵:按下SB4,触电0005闭合,切断输出继电器0501, 1号泵停止工作。同时常 闭触电0501断开，2号泵无法启动。手动启动2号泵：按下SB5启动2号泵工作，触电0006被接通，输出继电器0503动作，启动1 号泵工频工作。手动停上2号泵：按下SE6,触电0007闭合，切断输出继电器0503, 2号泵停止工作。同时常 闭触电0503断开，1号泵无法启动。故障押:除：1号泵热继电器出现故障时，输入端了 FR1动作，接通触点

13、0009,使输出继电器0505 接通，点亮L1。2号泵热继电器出现故障时,输入端了 FR2动作，接通触点0010,使输岀继 电器0506接通，点亮L2。当变频器出现故障时,输入端f BP动作，接通触点0008,使输出继 电器0507接通，蜂鸣器发出声音。四、设计图纸1、电气原理控制图（见附录-）、自动调节原理框图2.3、PLC梯形图（见附录二）4、I/O分配衣（见附录三）程序（见附录四）PLC、5.五、操作使用说明书，变频器电源开关，控制电路电源开关QF2 H动启动：分别闭合总电源 开关QF1号泵为备用泵，则将其备用选择开关旋到自动档位，如选择1QF3 ,将自动档位开关 SA2号泵旋到2号泵备

14、用档位。如选择2号泵为备用泵，则将其备用选择开关SA1SA1旋到1备 用档位。，则系统可自动工作。自动启动：按下启动按钮SB1则可使整个系统停II：运行，变频 器自动关闭。如长SB2自动停止：按下自动停止按钮。、QF2、QF3时间不用最好切断电源QF1, 控制电路电源开QF4, 1号泵电源开关手动启动1号泵：分别闭合总电源开关QF12号泵工作， 按下SB5启动旋到手动档位。按下QF2,将自动档位开关SA2SB3启动1关号泵工作。号泵工 停止2。按下停止1号泵工作，断开电源开关QF4SB6手动停车：按下SB4QF5。作，断开电源 开关点亮时，说明号泵热继电器出根据指示灯可判断其故障具体位置。当L

15、1故障扌II：除:。当蜂 鸣器发出声音时，说明变频。当现故障L2点亮时，说明二号泵热继电器出现故障。器出现故 障六、主要参考资料机械工业出版社张承慧等1）交流电机变频调速及其应用王俭建筑工业出版社2）建筑电气控制技术清华大学出版社3）过程控制金以慧）富士变频器使用手册4 ）电气图用图形符号（国标）5崔福义建筑工业出版社6）给水排水工程仪农与控制建筑工业出版社孙光伟7）水暖空调电气控制技术8）有关杂志、报刊、资料附录三：分配农LO输出输入号 泵备用旋钮1、2手动或自 动旋钮自动1 手动 号泵热保护 触电1 2号泵 热保护触电启动 停车 号泵 启动122 变频 器报警号泵 变频启 动接触 器1KN

16、I1KM2KM3KM4KAL1L2SA1SA2SB1000000010002工频启 动接触 器1 2号泵变 频启动 接触器变频器启停 继电器变 频器报警蜂 鸣器05000501050205030504050505060507SB2SB3号泵停车号泵 启动号泵停车号泵工频启动接触器21号泵故障报警指示灯2号泵故障报警指示灯000300040005SB4 0006SB50007SB6 000830A0009FR1 0010FR2附录四（PLC程序人KEEP O5O3LD 0000 LD 0008AND NOT 1000 OUT 05070UT 1002 LD 0009LD NOT 0000 OUT O5O5AND NOT 1000 LD 00100UT 1003 OUT 0506LD 0001 LD 05000UT 1000OR 0502LD NOT 0001 LD 05050UT 1001 OR 0506LD 0002 OR 05070UT TRO KEEP 0504AND 100