變頻恒壓供水系統(tǒng)單泵

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1、1變頻器恒壓供水系統(tǒng)簡介11.1變頻恒壓供水系統(tǒng)理論分析11.1.1變頻恒壓供水系統(tǒng)節(jié)能原理11.1.2變頻恒壓控制理論模型21?2恒壓供水控制系統(tǒng)構(gòu)成31.3變頻器恒壓供水產(chǎn)生的背景和意義32變頻恒壓供水系統(tǒng)控制方案的確定62.1控制方案的選則和比較62.2變頻恒壓供水系統(tǒng)的組成73系統(tǒng)的硬件設(shè)計93.1控制要求：103.2變頻器選型103.2.1變頻器的控制方式103.2.2變頻器容量的選擇113.3系統(tǒng)主電路外圍設(shè)備選擇123.3.1變頻器主電路123.3.2主電路器件的選擇134系統(tǒng)的軟件設(shè)計

2、174.1PLC程序設(shè)計174.1.1初始化子程序設(shè)計174.1.2PID控制中斷子程序184.2變頻器參數(shù)的設(shè)置204.2.1參數(shù)復(fù)位20總結(jié)22參考文獻23LUI頻器恒壓供水系統(tǒng)簡介1.1變頻恒壓供水系統(tǒng)理論分析1.1.1變頻恒壓供水系統(tǒng)節(jié)能原理供水系統(tǒng)的基本特性和工作點揚程特性是以供水系統(tǒng)管路屮的閥門開度不變?yōu)榍疤?，表明水泵在某一轉(zhuǎn)速下?lián)P程H與流量Q之間的關(guān)系曲線f(Q),如圖1-1所示。圖1-1供水系統(tǒng)的基本特征由圖可以看岀，流量Q越大，揚程H越小。由于在閥門開度和水泵轉(zhuǎn)速都不變的情況下，流量

3、的大小主要取決于用戶的用水情況，因此，揚程特性所反映的是揚程H與用水流量Q(u)間的關(guān)系。而管阻特性是以水泵的轉(zhuǎn)速不變?yōu)榍疤?表明閥門在某一開度下，揚程H與流量Q之間的關(guān)系HJ(Qu)o管阻特性反映了水泵的能量用來克服泵系統(tǒng)的水位及壓力差、液體在管道屮流動阻力的變化規(guī)律。由圖可知，在同一閥門開度下，揚程H越犬，流量Q也越人。由于閥門開度的改變，實際上是改變了在某一揚程下，供水系統(tǒng)向用戶的供水能力。因此，管阻特性所反映的是揚程與供水流量Qc之間的關(guān)系Hf(Qc)o揚程特性曲線和管阻特性曲線的交點，稱為供

4、水系統(tǒng)的工作點，如圖中A點。在這一點，用戶的用水流量Qu和供水系統(tǒng)的供水流量Qc處于平衡狀態(tài)，供水系統(tǒng)既滿足了揚程特性，也符合了管阻特性，系統(tǒng)穩(wěn)定運行。圖1-1供水系統(tǒng)的基本特征。變頻恒壓供水系統(tǒng)的供水部分主要由水泵、電動機、管道和閥門等構(gòu)成。通常由異步電動機驅(qū)動水泵旋轉(zhuǎn)來供水，并且把電機和水泵做成一體，通過變頻器調(diào)節(jié)異步電機的轉(zhuǎn)速，從而改變水泵的出水流量而實現(xiàn)恒壓供水的。因此，供水系統(tǒng)變頻的實質(zhì)是異步電動機的變頻調(diào)速。異步電動機的變頻調(diào)速是通過改變定子供電頻率來改變同步轉(zhuǎn)速而實現(xiàn)調(diào)速的。1.1.2變

5、頻恒壓控制理論模型變頻恒壓控制系統(tǒng)以供水出口管網(wǎng)水壓為控制目標(biāo)，在控制上實現(xiàn)出口總管網(wǎng)的實際供水壓力跟隨設(shè)定的供水壓力。設(shè)定的供水壓力可以是一個常數(shù)，也可以是一個吋間分段函數(shù)，在每一個時段內(nèi)是一個常數(shù)。所以，在某個特定吋段內(nèi),恒壓控制的目標(biāo)就是使出口總管網(wǎng)的實際供水壓力維持在設(shè)定的供水壓力上從圖1-2中可以看岀，在系統(tǒng)運行過程中，如果實際供水壓力低于設(shè)定壓力，控制系統(tǒng)將得到正的壓力差，這個差值經(jīng)過計算和轉(zhuǎn)換，計算出變頻器輸出頻率的增加值，該值就是為了減小實際供水壓力與設(shè)定壓力的差值，將這個增量和變頻器

6、當(dāng)前的輸出值相加，得出的值即為變頻器當(dāng)前應(yīng)該輸出的頻率。該頻率使水泵機組轉(zhuǎn)速增大，從而使實際供水壓力提高，在運行過程中該過程將被重復(fù),直到實際供水壓力和設(shè)定壓力相等為止。如果運行過程中實際供水壓力高于設(shè)定壓力，情況剛好相反，變頻器的輸岀頻率將會降低，水泵的轉(zhuǎn)速減小，實際供水壓力因此而減小。同樣，最后調(diào)節(jié)的結(jié)果是實際供水壓力和設(shè)定壓力相等。I主頻率轉(zhuǎn)速〈際壓.一力匚----□變懈（PID）LAJ泵水管網(wǎng)4>nJrnrUUI□nI□1￡---□I匚圖卜2變頻恒壓控制原理圖1?2恒壓供水控制系統(tǒng)構(gòu)成變頻恒壓

7、供水系統(tǒng)的供水部分主要由水泵、電動機、管道和閥門等構(gòu)成。通常由界步電動機驅(qū)動水泵旋轉(zhuǎn)來供水，并且把電機和水泵連成一體，通過變頻器調(diào)節(jié)異步電機的轉(zhuǎn)速，從而改變水泵的岀水流量而實現(xiàn)恒壓供水的。因此，供水系統(tǒng)變頻的實質(zhì)是異步電動機的變頻調(diào)速。異步電動機的變頻調(diào)速是通過改變定了供電頻率來改變同步轉(zhuǎn)速而實現(xiàn)調(diào)速的。圖1-3恒壓供水系統(tǒng)方框圖水壓由壓力傳感器的信號4-20rnA送入變頻器內(nèi)部的PID模塊，與用戶設(shè)定的壓力值進行比較，并通過變頻器內(nèi)置PID運算將結(jié)果轉(zhuǎn)換為頻率調(diào)節(jié)信號，以調(diào)整水泵電機的電源頻率，從而

8、實現(xiàn)控制水泵轉(zhuǎn)速。由于變頻器內(nèi)部自帶的PTD調(diào)節(jié)器采用了優(yōu)化算法，所以使水壓的調(diào)節(jié)十分平滑，穩(wěn)定。同時，為了保證水壓反饋信號值的準(zhǔn)確、不失值，可對該信號設(shè)置濾波時間常數(shù)，同時還可對反饋信號進行換算，使系統(tǒng)的調(diào)試更為簡單、方便。西門子系列PLC編程采用STEP7軟件，它是西門子PLC的視窗軟件支持工具，提供完整的編程環(huán)境，可進行離線編程和在線連接和調(diào)試，并能實現(xiàn)梯形圖與語句表的相互轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)程序包括主程序和起動子程序，主程序包括參與調(diào)節(jié)程序和電機切換程序；