课程设计-变频器恒压供水系统(多泵)

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1、课程设计论文目录1变频器恒压供水系统简介11.1变频恒压供水系统理论分析11.1.1变频恒压供水系统节能原理11.1.2变频恒压控制理论模型31.2恒压供水控制系统构成31.3变频器恒压供水产生的背景和意义52变频恒压供水系统设计62.1设计任务及要求62.2系统主电路设计62.3系统工作过程73器件的选型及介绍93.1变频器简介93.1.1变频器的基本结构与分类93.1.2变频器的控制方式93.2变频器选型103.2.1变频器的控制方式103.2.2变频器容量的选择113.2.3变频器主电路外围设备选择123.3可编程控制器(PLC)153.3.1PLC的定

2、义及特点153.3.2PLC的工作原理163.3.3PLC及压力传感器的选择164PLC编程及变频器参数设置174.1PLC的I/O接线图174.2PLC程序174.3变频器参数的设置214.3.1参数复位214.3.2电机参数设置215监控系统的设计225.1组态软件简介225.2监控系统的设计225.2.1组态王的通信参数设置225.2.2新建工程与组态变量235.2.3组态画面245.2.4监控系统界面256总结26参考文献2730课程设计论文1变频器恒压供水系统简介1.1变频恒压供水系统理论分析1.1.1变频恒压供水系统节能原理供水系统的基本特性和工作

3、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1-1所示。图1-1供水系统的基本特征图1-2管网及水泵的运行特性曲线由图可以看出，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H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与流量Q之间的关系HJ(Qu)。管阻特性反映了水泵的能量用来克服泵系统的水位及压力差、液体在管道中流动阻力的变化规律。由图可知，在同一阀门开度下，扬

4、程H越大，流量Q也越大。由于阀门开度的改变，实际上是改变了在某一扬程下，供水系统向用户的供水能力。因此，管阻特性所反映的是扬程与供水流量Qc之间的关系Hf(Qc)。扬程特性曲线和管阻特性曲线的交点，称为供水系统的工作点，如图中A点。在这一点，用户的用水流量Qu和供水系统的供水流量Qc处于平衡状态，供水系统既满足了扬程特性，也符合了管阻特性，系统稳定运行。图1-1供水系统的基本特征。变频恒压供水系统的供水部分主要由水泵、电动机、管道和阀门等构成。通常由异步电动机驱动水泵旋转来供水，并且把电机和水泵做成一体，通过变频器调节异步电机的转速，从而改变水泵的出水流量而实

5、现恒压供水的。因此，供水系统变频的实质是异步电动机的变频调速。异步电动机的变频调速是通过改变定30课程设计论文子供电频率来改变同步转速而实现调速的。在供水系统中，通常以流量为控制目的，常用的控制方法为阀门控制法和转速控制法。阀门控制法是通过调节阀门开度来调节流量，水泵电机转速保持不变。其实质是通过改变水路中的阻力大小来改变流量，因此，管阻将随阀门开度的改变而改变，但扬程特性不变。由于实际用水中，需水量是变化的，若阀门开度在一段时间内保持不变，必然要造成超压或欠压现象的出现。转速控制法是通过改变水泵电机的转速来调节流量，而阀门开度保持不变，是通过改变水的动能改变

6、流量。因此，扬程特性将随水泵转速的改变而改变，但管阻特性不变。变频调速供水方式属于转速控制。其工作原理是根据用户用水量的变化自动地调整水泵电机的转速，使管网压力始终保持恒定，当用水量增大时电机加速，用水量减小时电机减速。由流体力学可知，水泵给管网供水时，水泵的输出功率P与管网的水压H及出水流量Q的乘积成正比；水泵的转速n与出水流量Q成正比；管网的水压H与出水流量Q的平方成正比。由上述关系有，水泵的输出功率P与转速n三次方成正比，即：（2.2）（2.3）(2.4)(2.5)式中k、k1、k2、k3为比例常数。当用阀门控制时，若供水量高峰水泵工作在E点，流量为Q1

7、，扬程为H0，当供水量从Q1减小到Q2时，必须关小阀门，这时阀门的摩擦阻力变大，阻力曲线从b3移到b1，扬程特性曲线不变。而扬程则从H0上升到H1，运行工况点从E点移到F点，此时水泵的输出功率正比于H1×Q2。当用调速控制时，若采用恒压(H0)，变速泵(n2)供水，管阻特性曲线为b2，扬程特性变为曲线n2，工作点从E点移到D点。此时水泵输出功率正比于H0×Q2，由于H1>H0，所以当用阀门控制流量时，有正比于(H1－H0)×Q2的功率被浪费掉，并且随着阀门的不断关小，阀门的摩擦阻力不断变大，管阻特性曲线上移，运行工况点也随之上移，于是H1增大，而被浪费的功率要

8、随之增加。所以调速控制方式要比阀门控制