三泵恒压供水系统毕业设计.docx

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1、三泵恒压供水系统毕业设计 摘要 本设计介绍了恒压供水系统的控制策略，分析了典型的恒压供水系统控制方案,阐述了应用该恒压供水系统的经济效益。本次设计是通过管网瞬间压力变化，自动调节某台水泵的转速和三台水泵的投入及退出，使管网主干管出口端保持在恒定的设定压力值，并满足用户的流量需求，使整个系统始终保持高效节能的最佳状态，经过精心设计与反复调试，设计出一套自动化程度高，测量准确，操作简单，适用范围广，界面丰富的三泵恒压供水系统。 关键词：恒压供水变频器可编程控制器 引言 生活及生产都离不开水，当水源离用水场所较远，而将水送到较远或较高的地方，管路中是需要有一定水压的，水压高才能将水输送到远处或较高的

2、楼层，生产水压的设备是水泵，水泵转动的越快，产生的水压越高，传统的维持水压的方法是建造水塔，但是，建造水塔需要花费财力，水塔还会造成水的二次污染。那么，可不可以不借助水塔来实现恒压供水呢？当然可以，但是要解决水压随用水量的大小变化的问题，通常的办法是：用水量大时，增加水泵数量或提高水泵的转动速度以保持管网中的水压不变，用水量小时又需做出相反的调节，这就是恒压供水的基本思路。这在电动机速度调节技术不发达的年代是不可设想的，但是今天办到这一点以变化得很容易了，交流变频器的诞生和PLC的运用为水泵转速的平滑性连续调节提供了方便。 恒压供水系统由动力系统和控制系统两部分组成，传统的电气控制系统采用的继

3、电器逻辑控制由于触点多、故障率高、可靠性差、体积大等缺点，正逐渐被淘汰，目前恒压供水设计使用可编程控制器(PLC)，要求功能变化灵活，编程简单，故障少，噪音低，维修保养方便，节能省工，抗干扰能力强，控制箱占地面积少。控制系统进行下列运作：根据水的压力判定工作泵的个数和变频器的频率,保证用户的用 水压力。 我们利用PLC，配以传感器，根据网管的压力，通过变频器控制水泵的转速，使水管中的压力始终保持在合适的范围。这种变频恒压供水系统直接取代水塔、高位水箱及传统的气压罐供水装置，另外水泵耗电功率与电机转速的三次方成正比关系，所以水泵调速运行的节能效果非常明显，平均耗电量较通常供水方式节省很多，结合使

4、用可编程控制器，可实现循环变频，电机软启动，具有短路保护、过流保护功能，工作稳定可靠，大大延长了设备的使用寿命。 随着电力电子技术的发展，电力电子器件的理论研究和制造工艺水平的不断提高，电力电子器件在容量、耐压、特性和类型等方面得到了很大的发展。进入90年代电力电子器件向着大容量、高频率、响应快、低损耗的方向发展。作为应用现代电力电子器件与微计算机技术有机结合的交流变频调速装置，随着产品的开发创新和推广应用，使得交流异步电动机调速领域发生一场巨大的技术革命。 目前自动恒压供水系统应用的电动机调速装置均采用交流变频调速技术，而系统的控制单元多采用PLC，因PLC 不仅可实现泵组、阀门的逻辑控制，

5、并可完成系统的数字PID 调节功能，可对系统中的各种运行参数、控制点的实时监控，与触摸屏计算机联网可完成系统运行工况现场的动态画面显示、多种故障报警模式及报表打印等功能。 现在先进的PLC大多具有标准的工业快速网络通讯接口，可做为智能控制终端与供水系统的上位管理或控制计算机进行实时通讯上传系统所有数据，这样就为系统使用方针对系统的优化控制和管控一体化预留了很大的技术空间，也为供水系统提供了现代化的调度、管理、监控及经济运行的手段。 结束语 (49) 第1章绪论 1.1系统的功能特点及发展的意义 恒压供水控制系统采用变频调速技术和先进的智能供水控制逻辑，在用水量变化的过程始终保持管网压力的恒定，

6、并能最大限度的节水节电。 恒压供水控制系统一般采用的水泵专用变频器。此变频器是一个非常成熟的产品，系统简单可靠，没有非常复杂的中间连线，连接线大大减少，所有的供水控制程序和变频调速程序全部由高速DSP完成，变频器的调速过程完全是按照供水的压力反馈自动完成的，达到了空前的协调和统一，稳定性可靠性经过严格的系统测试并经过无数应用的检验。 本系统能自动调节水泵的转速和运行台数，使供水管网的压力保持设定的压力和所需流量，从而达到提高供水品质和高效节能的目的。 本系统可取代高水位水箱、水塔等设施及阀门调节等措施，提高供水自动化程度及居民饮用水质量，防止二次污染，是一种理想的现代化供水设备。 特点 （1）

7、高效节能 按需求设定压力，根据用水量的变化来调节电机泵的转速和水泵运行台数，使设备变流量变压或变流量恒压供水，使设备运行在高效节能的最佳状态，达到真正节能的目的。 （2）供水压力稳定 系统实现闭环控制，能自动调节设定压力和系统反馈压力的差值，使压力保持恒定。 （3）操作稳定 设定压力直接由变频器键盘进行设置，操作极为简单。 （4）泵循环启动 各泵循环启动，水泵不会因长久不用而生锈或使用频繁而磨损。 （5）完善的保护功能 具有短路、过流、过压、过热、过载等多种保护，水泵运行如有故障，自动停止工作并报警输出；系统具有自检、故障判断、故障记忆、故障显示、自动启动备用泵等功能。 （6）小流量睡眠功能

8、可配接附属小泵，使系统运行在夜间或其它小流量情况下，自动关闭主泵，开启附属小泵，从而避免因开大功率水泵而造成的浪费。 （7）备有手动开关控制，可以保证设备的安全连续运行。 （8）通过串行口能和计算机联接，实现计算机联网直径控制。 （9）唯一带有实时时钟的变频器，在不同的时间段内可按不同的压力运行，定时启、停，最大限度的节水节电。 （10）水池低水位报警停机、水位恢复时自动开机、水池高水位报警 适用范围 （1）城乡居民生活小区、高层建筑、军事设施、院校、宾馆、饭店及较大型建筑生活供水及消防用水。 （2）各类型的水厂泵站、增压泵站，输油管道系统。 （3）热水供应、采暖、空调、通风的供水系统。 （4

9、）油田输油管道、油库、泵站、油港恒压输油系统 （5）老式供水系统、旧泵房改造改造。 （6）污水泵站、污水处理中的污水提升。 （7）工业锅炉补水系统。 （8）农业排灌、喷灌及音乐喷泉等。 （9）工业用水：特别适合要求恒定的生产流程用水（循环水、冷却水等）。 （10）深井泵房升压供水。 1.2本次课题设计的目的及要求 （1）恒压供水的控制目的 设计一三泵恒压供水系统，该系统可根据管网瞬间压力变化，自动调节某台水泵的转速和三台水泵的投入及退出，使管网主干管出口端保持在恒定的设定压力值，并满足用户的流量需求，使整个系统始终保持高效节能的最佳状态。 （2）恒压供水的控制要求 首先 , 系统通过供水管网压

10、力继电器的压力上限接点与压力下限接点的变化获得输入信号传入到 PLC 的输入端 , 进行程序运算后 , 将得到的输出信号去控制变频器的 RL 、 RM 、 RH 及 STF 、 STR 、 SD 等端子的通与断 , 产生七段变频调速信号去控制每台电机的运行。这样系统就能根据工厂的用水情况 , 通过 PLC 与变频器的调节 , 达到恒压供水的目的。如图1所示 图表 1 题目：恒压供水系统原理图其具体控制要求如下: (1) 共有 3 台水泵 , 按设计要求 , 系统工作时 2 台运行 ,1 台备用 , 运行与备用的电机每 10 天轮换一次 ,如图2所示 图表 2 题目：恒压供水系统原理图 (2)

11、用水高峰时 ,1 台工频全速运行 ,1 台变频运行 ; 用水低谷时 , 只需 1 台变频运行。 (3)3 台水泵分别由电动机 M1 、 M2 、 M3 拖动 , 而 3 台电动机又分别由变频接触器 KM1 、 KM2 、 KM3 和工频接触器 KM4、 KM5、KM6 控制。 (4) 电动机的转速由变频器的七段调速来控制 , 七段速度与变频器的控制端子的对应关系如下表 : 表1-1七段速度与变频器的控制端子的对应关系 (5) 变频器的七段速度及变频的切换由供水管网压力继电器的压力上限开关与下限开关控制。其七段速的切换如图 4所示 图表 3 七段速的切换 (6) 水泵投入工频运行时 , 电动机的过载由热继电器保护 , 并有报警信号指示。 1.3 本次课题设计所用的器材 三菱PLC FR-A700，压力传感器，可编程控制器(PLC)，水泵，3台三菱通用变频器FR-A700，3台三相交流异步电动机，导线若干。