恒压供水系统设计与实现实现.docx

《恒压供水系统设计与实现实现.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《恒压供水系统设计与实现实现.docx（35页珍藏版）》请在优知文库上搜索。

1、恒压供水系统设计与实现实现摘要变频调速恒压供水系统在工业和居民用水领域具有至关重要的地位。因此，迫切需要研发一款全新的、自动化程度高、可靠性强、节能效益显著的供水系统。本设计专注于居民用水方面，采用了台达VFD-F型变频器和三菱P1.C技术。该系统由变频器、P1.C和PlD调节器构成，以精确控制水泵的流量。系统配置了四台水泵，并可通过变频器或电网供电。根据出口水压和流量实时情况，调整水泵速度和切换，以确保供水系统运行在最佳状态。这种基于变频器的恒压供水系统不仅能够满足水需求，而且能够提高系统运行效率、延长设备寿命、节约能源，并且可构建具备强大功能的供水系统。本文主要从变频调速的应用前景出发阐述

2、了恒压供水变频调速研究的意义，简要的介绍了恒压供水的发展过程、指出在设计过程中采用变频器及P1.C的优点及应用，针对目前不足提出本课题的任务及目标。关键词：变频调速；恒压供水；P1.C前言饮水工程对每个人都至关重要，而供水系统在现代工业中扮演着关键角色。然而，作为饮用水工程中至关重要的一环，供水环节目前存在多项问题，传统供水方式已经无法满足社会发展和需求。经过对几种传统供水方式的比较分析，我们发现它们各自具有以下利弊：一、水塔。水塔的基建投资规模大，占地面积广，维护不便，水泵采用直接启动方式，这意味着启动时需要较高的电流，同时在控制柜内的触点数量较多，由此增加了受损的风险。频繁地启动水泵可能会

3、对电机造成损坏，并增加联轴器受损的可能性。然而，水塔的控制方式相对较为简单，允许在较长时间内不进行泵水操作。特别是在用水量较小时，可以长时间保持水泵关闭状态，从而减少系统的运行次数，降低损坏的风险。二、气压罐。为了减少水泵频繁启动，通常会设定较高的停泵压力。但这样可能会导致水泵效率降低，增加出水压力，浪费水资源。相比于水塔方案，气压罐方案通常消耗更多能量。在气压罐方案中，水泵启动时会受到较大的冲击，容易损坏，特别是在用水量大时。但是，气压罐方案的控制简单，维修方便。当气压罐充满时，可以暂停水泵进行维修，而在用水量少时，水泵可以长时间关闭。此外，气压罐方案的价格相对较低。三、液力耦合器和电池滑差

4、离合器调速的供水方式。这种方式的缺点在于，首先，它存在液体泄漏和过热需要冷却的情况，这不仅会导致系统效率较低，而且在维护方面也较为繁琐。其次，这种系统只能实现一对一的驱动，即每个泵只能由一个驱动器控制，这意味着在系统中存在多个泵时，需要分别进行驱动和监控，增加了系统的复杂性和维护成本。此外，由于其结构相对简单，容易出现故障，需要频繁进行检修和维护。但又由于它的机构简单，价格低，易于维护。四、单片机变频调速供水系统。此种方案比之前的供水方式具有更高的自动化程度，但研发周期长，操作员需求高，可靠性差，维修不便，不适合恶劣工业环境。传统供水系统存在水电资源浪费、效率低、可靠性差、缺乏自动化，严重影响

5、居民和工业用水需求。因此，迫切需要研发一种新型的供水系统，其自动化程度高、可靠性强、并且具有显著的节能效果，以满足时代发展的需求。本文描述了一种基于可编程逻辑控制器(P1.C)的变频调速恒压供水系统电路，该系统具有多项优点：首先，它提高了整个系统的效率，使得水泵运行更加稳定和高效；其次，通过减少水泵频繁启停，延长了系统的使用寿命；同时，由于采用了变频调速技术，能够有效节约能源，降低能耗成本；最后，这种系统还能够实现复杂功能，构建强大的供水系统，满足不同场景下的需求。第一章绪论1.l课题斫究的背景自20实际80年代起，工业化国家广泛应用变频调速技术，我国自80年代末开始在民用和工业建筑电气设计等

6、领域采用。与传统技术相比，如直流电机调速，变频调速技术有诸多优势，如体积小、重量轻、控制精度高、操作简便、可靠性高、通用性强等。尤其在高能耗设备控制方面，这项技术能显著节能，通过采用变频调速技术改造可使总耗电量减少30%-4()%,实现重大节能效果。变频调速恒压供水系统是典型应用之一，具备明显的节能效果和高控制精度。同时易于使用与维护，取得了良好的经济和社会效益。采用变频恒压供水可大幅减小水箱，有效减轻楼房负荷，降低工程成本并增加建筑面积。通过减少供水水泵频繁启停，变频调速节约资源并减轻电网压力，获得显著的节能效果。传统的供水方法一般有两种：1、水箱/水塔的供水该供水系统采用水箱/水塔结构，为

7、重力供水系统。利用水位高度产生的静压力进行供水，通常在建筑物顶部建造水塔或水箱。对于大型建筑物，该系统难以满足最不利供水点需求，且无法满足用水增长。屋顶水箱增加结构负荷，影响外观，需保持一定高度供水，增加了工程复杂性和投资周期。2、气压供水气体给水系统采用地下室或空旷区域，无需在屋顶设置水箱或独立建造水塔，通过加压将气体送入管网。其优势在于具有灵活性、建设速度快、受污染少、不影响美观。此外，能有效扩展和减少管道水锤与噪音，并可通过调整压力罐来应对增加的供水需求。然而，系统需要压力罐支持，且其体积和投资较大，压力波动较大，运行效率低。此外,需要使用张力膜或设置空气压缩机进行充气，导致较高的电能消

8、耗和运行成本。所谓恒压供水，是指通过闭环控制，使供水的压力保持恒定，实现完全匹配(供水,用水保持平衡)供水。其主要意义：1、提高供水质量用户用水量的波动是常见的，当用水量增加时，供水量也应相应增加，而当用水量减少时，供水量也应相应减少，从而保持压力的稳定性，进而提高供水质量。实现这一目标的方法包括使用调节阀、安装压力控制器和采用智能供水系统等。这些措施有助于确保供水系统能够及时、有效地满足用户的需求，提高供水系统的稳定性和可靠性，从而提高供水服务的质量和效率。2、节约能源利用变频调速技术实现恒压供水，相对于调节出水口阀门的恒压供水方法，其节能效果显著。本变频调速恒压供水系统采用了先进的技术和设

9、备，其中包括变频器、PID调节器、P1.C等组件构成控制系统。系统中配备了四个水泵，并通过一个变频器控制它们轮流运行，以实现恒压供水。水泵的输出流量通过调节其转速实现，而水泵电机的转速则由变频器控制。同时，压力传感器监测管道压力，并将反馈信息传递给压力调节器，以维持出口压力的恒定。这样的设计保证了供水系统能够在不同用水量下保持稳定的压力，从而提高了供水的质量和效率。由流体力学的伯努利原理知道：流量增大，出口压减小，此时输出较高的频率指令，使转速增大，从而维持出口压恒定。变频调速恒压供水控制最终是通过调节水泵转速来实现的。3、变频调速恒压供水控制系统的主要特点（1）高效节能。（2）小占地、低投入

10、、高效率。（3）灵活配置、高度自动化、功能完备、可靠性高。（4）合理运行可降低平均转速，减小轴上平均扭矩和磨损，提升水泵寿命。（5）实现软启停功能，避免启动和停机时的冲击和水锤效应。（6）操作简便，省时省力。1.2可编程序控制器的特点及应用早期的可编程逻辑控制器（P1.C）最初是为了取代继电器进行逻辑控制的。P1.C系统已经成为了工业控制领域的重要组成部分。它不仅仅是对传统继电器技术的一种更新，更是将计算机与通信技术等新兴技术融合在一起的产物。这使得P1.C系统不仅具有了继电器系统的可靠性，而且还拥有了计算机系统的灵活性和通信系统的实时性，从而大大提高了工业生产过程中的控制效率和精度。P1.C

11、系统已经成为了工业自动化领域的不可或缺的一部分，它的发展和应用为工业生产带来了巨大的便利和效益，为实现工业智能化提供了重要支撑。随着科技的不断发展和进步，相信P1.C系统还将会不断创新和完善，为工业控制领域的发展注入新的活力和动力。P1.C系统具有以下特点：1、可靠性高P1.C之所以很可靠，是因为它有很多防止受到干扰的措施，通过定时周期性的工作方式，不停地检查和执行任务。2、具有丰富的I/O接口模块针对不同工业现场信号，可编程逻辑控制器（P1.C）通过配置相应的输入/输出（I/O）模块，实现了与工业现场各种器件或设备的直接连接。这些I/O模块的灵活配置，使得P1.e能够适应各种信号类型和工业设

12、备的需求，从而实现了更为精准和可靠的控制。3、采用模块化结构为了更好地适应不断变化和多样化的工业控制需求，现代的可编程逻辑控制器（P1.C）在设计上趋向于模块化结构。与传统的单元式小型P1.C相比，大多数P1.C系统都采用了模块化设计，这意味着其各个组成部件都是独立的模块，通过机架和电缆连接起来。这种设计使得用户能够根据具体的应用需求和规模，自由地组合和定制系统的功能和规模。4、编程简单易学P1.C（可编程逻辑控制器）的编程通常采用类似于传统继电器控制线路的梯形图形式。在梯形图中，程序通过一系列的逻辑和控制元件（如接触器、定时器和计数器等）来实现自动化控制。这种直观的图形表示方式使得工程师们能

13、够直观地理解程序的运行逻辑，从而更加高效地进行P1.C编程和调试工作。P1.C的广泛应用已经使得它成为工业自动化领域中不可或缺的重要组成部分。5、安装简单,维修方便P1.C可在各种工业环境下直接运行，无需专门机房。各个模块都配备了运行和故障指示装置，这些装置不仅方便了用户对系统状态的了解，还能快速排查故障。而采用了模块化结构的设计使得在发生故障时能够快速更换模块，从而迅速恢复系统的正常运行。P1.C在我国水工业自动化领域得到了广泛的应用，涵盖了诸多领域。其主要功能不仅限于参数采集、生产控制、信息处理和设备监测，还包括了更为细致和复杂的任务，如系统优化、故障预测和远程监控等方面。这些功能的综合应

14、用使得P1.C在水工业自动化中扮演着不可或缺的重要角色，对提高生产效率、降低成本和优化管理起着至关重要的作用。1.3毕业设计任务及要求毕业设计课题是变频调速恒压供水系统监控软件设计，大体为以下四项内容：131、变频调速恒压供水系统现状和发展主要介绍其系统的目的和意义，简述了目前我们常用的供水系统，根据社会发展的需要必须要进行技术改造，变频器的广泛应用，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，从而可以看出变频调速恒压供水的广泛前景；同时介绍了该供水系统起关键作用的变频调速技术和P1.C的应用以及

15、其特点。1.3.2、 变频调速恒压供水系统的理论原理主要介绍变频调速恒压供水系统的工作原理，变频器的节能、调速原理133、系统软件设计与实现主要介绍变频调速恒压供水监控软件的总体结构设计，包括了数据采集与通信，设备状态控制及数据管理；供水监控软件的数据库设计和供水监控软件结构设计都是采用Delphi6.0编程软件及其中的数据库开发DatabaseDesktop而进行的。1.3.4、 P1.C与上位机间的串口通信设计主要介绍串行通信与并行通信的优缺点，从而确定供水监控软件必须采用P1.C与上位机的串口通信，然后进行通讯参数设置，开发出通信测试界面，用P1.C通信程序指令实现串行通信。要完成毕业设

16、计的内容，必须掌握变频恒压供水监控系统软件设计的一系列技术；设计出能正常运行的系统软件；完成P1.C与上位机间的串行通信设计，能够进行通信测试。第二章交流变频调速器在交流调速系统中，变频器主要作用是将固定频率的交流电(通常为50HZ)通过电子器件进行调节，转换成可调频率范围内的交流电(通常为0400Hz),从而满足不同工作条件下电动机的运行需求。这项技术的广泛应用使得工业生产中的电动机控制更加灵活和高效。如图2.12.1变频调速器的基础知识一、变频器的变频与变压根据电机学原理可知交流电动机的同步转速n0=60flP感应电电机转速n=n(l-s)=60fl*(l-s)P式中，为f为供电频率、P为电动机极对数、S为转差率。由此可以发现，若连续改变感应电动机的供电频率fl,则可实现电动机的无级调速,即变频调速的基本原理。由电机学知