1、 I 摘 要 自从通用变频器问世以来，变频调速技术在各个领域得到了广泛的应用。变 频调速技术在各个领域得到了广泛的应用。变频调速恒压供水设备以其节能、安 全、高品质的供水质量等优点，使我国供水行业的技术装备水平从90年代初开始 经历了一次飞跃。恒压供水调速系统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。在实际应用中得到了很大的发展。 对城镇住宅电力驱动恒压供水的原理及几种实用化方案进行了深入的讨论， 以变频器为主体的恒压供水系统对供水水泵实现全方位的宝
2、护。 该系统不但能最 大限度地节约水资源，而且能够节约电能，延长供水水泵的使用寿命，并在紧急 情况下（消防，减灾）能够做到重点供水。最后，对几种实用化供水方案进行了 详细的讨论。 关键词：变频器；恒压供水；变频调速；供水系统 II 目 录 1 变频调速恒压供水系统的现状和应用 1 1.1 变频调速恒压供水的应用 1 1.2 变频器恒压供水产生的背景和意义 . 1 2 变频调速恒压供水系统 2 2.1 供水系统的基本特性 . 2 2.2 变频恒压供水系统的构成及工作原理 2 2.2.1 系统的构成. 2 2.2.2 变频调速恒压供水系统原理. 3 2.2.3 变频恒压控制理论模型. 4 3 变频
3、恒压供水系统设计 6 3.1 设计任务及要求. 6 3.2 系统主电路设计 7 3.3 控制系统组成方框图 . 7 4 器件的选型及介绍 14 4.1 变频器简介 .14 4.2 变频器选型 14 4.2.1 变频器的控制方式 14 4.2.2 变频器容量的选择 15 4.2.3 变频器主电路外围设备选择 17 4.3 可编程控制器(PLC) .19 4.3.1 PLC 的定义及特点. 19 4.3.2 PLC 及压力传感器的选择. 20 5 系统的软件设计 21 5.1 PLC 程序设计 21 5.1.1 初始化子程序设计 21 5.1.2 PID 控制中断子程序 . 22 5.2 变频器参
4、数的设置 .24 5.2.1 参数复位 24 5.2.2 电机参数设置. 24 总 结 26 参考文献 27 1 1 1 变频调速恒压供水系统的现状和应用变频调速恒压供水系统的现状和应用 1.1 变频调速恒压供水的应用 通常在同一路供水系统中，设置多台常用泵，供水量大时多台泵全开，供水量 小时开一台或两台。在采用变频调速进行恒压供水时，就用两种方式，其一是所有 水泵配用一台变频器；其二是每台水泵配用一台变频器。后种方法根据压力反馈信 号，通过 PID 运算自动调整变频器输出频率，改变电动机转速，最终达到管网恒压 的目的，就一个闭环回路，较简单，但成本高。前种方法成本低，性能不比后种差， 但控制
5、程序较复杂，是未来的发展方向，比如 NKL-A 系列恒压供水控制系统就可实 现一变频器控制任意数马达的功能。 1.2 变频器恒压供水产生的背景和意义 泵站担负着工农业和生活用水的重要任务，运行中需要大量消耗能量，提 高泵站效率；降低能耗，对国民经济有重大意义。我过泵站的特点是数量大、范 围广、类型多、发展速度快，在工程规模上也有一定水平，但由于设计中忽视动 能经济观点以及机电产品类型和质量上存在的一些问题等原因， 至使在技术水平、 工程标准以及经济效益指标等方面与国外先进水平相比， 还有一定的差距。 目前， 大量的动能消耗在水泵、风机负载上，城乡居民用水设备所消耗的电量在这类负 载中占了相当大
6、的比例。因此，研究提水系统的能量模型，找出能够节能的控制 策略方法是目前较为重要的一件事。 以变频器为核心结合 PLC 组成的控制系统具有高可靠性、强抗干扰能力、组 合灵活、编程简单、维修方便和低成本等诸多特点，变频恒压供水系统集变频技 术、电气技术、防雷避雷技术、现代控制、远程监控技术与一体。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， 方便的实现供水系统的集中管理与 监控；同时系统具有良好节能性，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。 2 2 2 变频调速恒压供水系统变频调速恒压供水系统 2.1 供水系统的基本特性 供水系统的基本特性是水泵在某一转速下扬程 h 与流量q 之间的关系曲线 f (q)，前提是供水系统管路中的阀门开度不变。扬程特性所反映的是扬程 h 与用 水流量 q 之间的关系。由图 2.1 的扬程特性表明，流量 q 越大，扬程 h 越小。在 阀门开度和水泵转速都不变的情况下， 流量 q 的大小主要取决于用户的用水情况。 管阻特性是以水泵的转速不变为前提，阀门在某
