基于abb变频器的恒压供水系统的设计毕业论文

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1、基于ABB变频器的恒压供水系统的设计齐亚德·阿西·奥贝德，纳斯里苏莱曼和M.N.哈米顿博特拉大学工程学院，电气与电子工程部摘要变频器恒压供水系统是一个比传统供水方式更加高效，节能的解决方案，相对传统方式能够节能50％以上。根据在特定的速度下，出水口和管道内水压与电机转速和运动频率之间的关系这一性能,可以实现变频调速恒压供水。这里介绍了恒压供水系统中使用ABB的ACS510驱动器和控制器。实际运行表明，所设计的系统，可以在误差允许的范围内，实现对设定的压力进行跟踪。假如一年工作8000小时，该系统可比阀门节流方式降低能耗54

2、.4％。1.引言无论是在生产上还是生活上，恒压供水系统被广泛使用。相比传统的水塔和高水箱的方式，新的变频恒压供水供电系统具有设备投资少，系统的稳定性强，自动化程度高的优势。该泵是一个典型的平方转矩类负载，这意味着它的扭矩和速度的平方成正比，和流动速度成正比，因此功率损耗是和速度是成正比的。当使用节流阀方式时，无论阀门开度如何，电机始终为额定转速。假设供水系统是理想态，阀门开度为80％，在这一点上，速度为n1，功率为p。在相同的情况下，当涉及到变频的方式，不仅降低电机额定转速的80％，而保持阀全开能满足供水需求。与这一点上的

3、功率损耗P2与P1具有下列关系，（1）从公式（1）可以看出，与传统供水方式相比，阀门的开度是80％，变频控制方式损耗功率只有传统方式的0.512倍。通常情况下，电动机的容量因留有一定的余量而比实际需求更大，也就是说电机不能正常工作在额定状态和速度达不到最高，即使是在用水高峰期。变频恒压供水系统节能潜力巨大。本文所设计的供水系统运行了半年多，相比传统的方式，本系统节能54.4％。目前，形成广泛的变频恒压供水系统由PLC，单片机，其他特殊控制器加逆变器这些额外的控制器不仅增加了成本，而且还系统的故障率。在本文中，我们要设计一个

4、恒压供水系统，并根据实际运行结果证明，舍弃专用控制器只使用逆变器还可以实现稳定的恒压供水，达到同样的节能。1.恒压原理2.1、供水系统的特点供水系统的特点如图1所示，保持阀门打开不变，电机速度改变，反映扬程H和流量Q之间的关系。保持电机转速不变，改变阀门的开度，反映扬程H和流量Q之间的关系。在扬程和流量的变化交汇点，系统同时满足两者，水消耗和水供给达到平衡，从而可以稳定运行。交叉点被称为供水系统的工作点，用水量是根据用户的需要随时间变化的。因此供水系统的任务是准确控制水流，使流量与耗水量动态平衡，以确保系统稳定运行。图1供

5、水系统工作点特性，H是指供水系统的扬程，Q是系统的流量。2.2、变频供水系统的原理从上一节中，供水系统稳定运行压力不变可以实现对供水流量的精确控制。当阀门开度不变，改变电机的转速可以改变流量。电机转速n与频率f的关系，其中p是极对数，s为转差率。公式（2）（2）根据改变电机的电源频率变化的速度，然后改变供水流量，这是变频供水系统的原则。1.变频恒压供水系统的设计3.1、耗水量的计算和分析居住区用水量主要包括生活，消防用水，绿化用水和其他不确定水等几部分组成。生活用水量是最重要的用水需求分析依据，因为生活用水占总用水量的比例

6、最高。根据建筑学标准供水流量的计算方法——公式（3），作为流量最高时的水流量。（3）Qh是在一个小时内，水的最大消耗量，它的单位是立方米/小时。Qd是一天的水流量，假设住宅区有600户居民，平均每户3.5个人，人口总数为2100个人。根据城市住宅标准：在日常生活中每人不应该少于230升的供水量，在这个系统里，我们假设每人300升，照公式（3）所示，Qd是630立方米。Kh是小时变化系数，这意味着一天中最大小时用水量比例高于平均一小时的用水量，在我们的城市的Kh可以选择为2.5。T是在一天中的水的使用时间，选择为20小时。然

7、后可以计算出Qh值是78.75立方米/小时。居住最高的12层，根据每一层3.5米高，则扬程为48米的水泵满足要求。泵和电机的效率和系统的免税额的综合考虑，选择三个45KW泵能满足供水需求。3.2、系统结构变频调速恒压供水系统的原理如图2所示。系统由控制器，执行器和检测环节组成，形成一个闭环控制系统。变频器作为整个系统的控制核心，根据一个给定的压力和泵速变化频率及泵转速之间的偏差，实现精确的压力控制。变频调速恒压供水系统的主电路如图3所示。图2.变频调速恒压供水系统示意图。它是由逆变器，水泵电机和压力表组成的闭环控制系统。图

8、3恒压供水系统ACS510主电路是系统的控制核心，它的输出是直接到三台电机，根据实际压力反馈决定应该是启动电机还是启动变频电机。根据变频器的输出第一个泵变频启动，当水压不足，变频泵改工频运行，变频启动第二个泵，如果水压压仍不足，第二台泵工频运行，变频启动第三泵。通过调整到泵的数量和调整水泵电动机速度,实