1、毕业论文 文献综述 电气工程及自动化 恒压供水技术 摘要： 简单的指明了恒压供水的目的和对现代居民生活所起的作用。重点介绍了恒压供水系统大致的组成部分和现有的恒压供水技术和基本原理 6。 关键字： 恒压供水；变频器和压力传感器； PLC； PID 控制器 ； 组成控制系统 1 引言 随着社会经济的迅速发展，人们对供水质量的供水系统可靠性的要求不断提高；再加上目前能源 紧缺，利用先进的自动化技术、控制技术以及通讯技术，设计高性能、高节能、能适应不同领域的恒压供水系统成为必然趋势 1。 本设计是针对居民生活用水而设计的。由变频器和压力传感器、 PLC、 PID 控制器和组成控制系统，调节水泵的输出
2、流量。电动机泵组由三台水泵并联而成，由变频器或工频电网供电，根据供水系统出口水压和流量来控制变频器电动机泵组的速度和切换，使系统运行在最合理状态，保证按需供水。 本文介绍了采用 PLC 控制的变频调速供水系统，由 PLC 进行逻辑控制，由变频器进行压力调节。在经过 PID 运算，通 过 PLC 控制变频与工频切换，实现闭环自动调节恒压变量供水。运行结果表明，该系统具有压力稳定，结构简单，工作可靠等特点 2。 2 变频恒压供水系统 恒压供水系统主要由 4 个子系统构成：变频器和压力传感器、 PLC、 PID 控制器、组成控制系统。随着变频技术的发展和人们对生活饮用水品质要求的不断提高，变频恒压供
3、水系统以其环保、节能和高品质的供水质量等特点，广泛应用于多层住宅小区及高层建筑的生活、消防供水中。变频恒压供水系统集变频技术、电气技术、现代控制技术于一体。采用该系统进行供水可以提高供水系统的稳定性和可靠性， 方便地实现供水系统的集中管理与监控；同时系统具有良好的节能效果，这在能量日益紧缺的今天尤为重要，所以研究设计该系统，对于提高企业效率以及人民的生活水平、降低能耗等方面具有重要的现实意义。变频恒压供水的调速系统可以实现水泵电机无级调速，依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求，是当今最先进、合理的节能型供水系统。在实际应用中如何充分利用专用变频器
4、内置的各种功能，对合理设计变频恒压供水设备、降低成本、保证产品质量等有着重要意义 3。 2.1 恒压供水系统的构成 恒压 供水系统主要由 4 个子系统构成：变频器和压力传感器、 PLC、 PID 控制器、组成控制系统4 2.2 恒压供水的基本原理 恒压供水指的是主管出口压力恒定的供水方式。变频调速恒压供水 系统 通过实时检测供水主管出口压力，然后与设定值进行比较 ,经压力调节器运算处理后 ,在线自动调节变频器 ,控制泵的转速随压力变化而变化 ,最终达到主管出口压力稳定在 设定值上的目的 5。原理图见图 1 图 1 恒压供水原理图 首先我们要清楚变频调速的原理，由交流感应电动机转速公式 6 =6
5、0f1/p *(1-s) （式中 n 电机转速 ;f 定子供电频率 ;s 转差率 ;p 电机极对数）可知：如均匀地改变电机定子的供电频率 1,就可平滑 改变电机转速 .对于异步电动机的变频传动 ,为了避免电机过磁饱和 ,同时抑制启动电流 ,产生必需的转矩进行安全运转 ,在改变频率的同时 ,对定子电压也应作相应调节 .逆变器主回路把三相 50 交流电整流滤波为直流 ,再通过脉宽调制器触发大功率晶体管 ,把直流变为电压和频率可调的三相交流电，由此可实现变频调速。那么下面我们就关心的问题就是水流量与转速及轴功率的关系。由流体力学的原理可得下列表达式 :Q1/Q2=n1/n2; H1/ H2= (n1
6、/n2) 2; P1/ P2= (n1/n2)3 （其中 Q 代表流量； H 代表扬程（水压）； P 代表轴功率； n 代表转速），当流量减小，水泵转速下降，其电机输出功率则大幅度下降。例如：当流量下降到 80 ，转速也下降到 80 时，其轴功率则下降到额定功率的 51 ；当流量降到 50 ，轴功率将下降到额定功率的 13 ，即使考虑到由于转速降低引起效率下降等附加控制装置的效率等因素，其节能效果也是很明显的 7。 3 结语 变频恒压供水系统以其环保、节能、和高品质的供水质量等特点，广泛应用于居民生活和工业生产中。变频恒压供水系统集变频技术、电气技术、现代控制技术于一体。变频恒压供水方式与过去
7、的水塔或高位水箱以及气压供水方式相比，不论是设备的投资，运行的经济性，还是系统的稳定性、可靠性、自动化程度等方面都具有无法比拟的优势，而且具有显著的节能效果。该系统进行供水可以提高供水系统的稳定性和可靠性，方便地实现供水系统的集中管理与监控，同时系统具有良好的节能效果。目前变频恒压供水系统正向着高可靠性、全数字化微机控制、多品种系列化的方向发展。追求高度智能化、系列化、标准化，是未来供水设备适应城镇建设中成片开发、智能楼宇、网络供水调度和整体规划要求的必然趋势 9。 四 参考文献 1 常斗南、可变程序 控制器、机械工业出版社， 2007. 2 李健，高沛峻、供水技术， 2005. 3 汪志锋、
8、可编程序控制器原理与应用、西安电子科技大学出版社， 2004. 4 皮壮行、可编程序控制器的系统设计与应用实例、机械工业出版社， 2000. 5 巫莉、电气控制与 PLC 应用、中国电力出版社， 2006. 6 周律，李涛、环境技术基础、清华大学出版社， 2007. 7冉翔 .变频调速技术在恒压供气系统中的应用 J.电气传动自动化 2009， 6（ 36）： 36-38. 8庞克旺 .基于 PLC 和 GPRS 无线通信的 污水厂监控系统设计 J.电气自动化， 2010， 5（ 32） . 9王树东 .自适应模糊控制和 PCC在污水处理控制系统中的应用 J.电气自动化， 2010， 5（ 32） . 10Vairavamoorthy;Gorantiwar;Pathirana. Managing urban water supplies in developing countries-Climate change and water scarcity scenarios M.2008,33(5).
