《基于PLC的城市小区供水综合节能系统设计》.docVIP

1 绪论镄嵯柩毳踝镜椒竣俸鬃戳茛 1.1变频调速恒水位供水的目的和研究意义诌缑猾镰窦哑皿蠹冀礞喟邝 随着人们生活质量的提高，在生活用水方面的质量要求也越来越高。同时，城市小区供水是给水排水工程的重要组成部分，与人民生活、生产活动、消防安全保障密切相关。据统计，从1990年到1998年，我国人均日生活用水量（包括城市公共设施等非生产用水）有175.7升增加到241.1升，增长了37.2%[1]. 与此同时我国城市家庭人均日生活用水量也在逐年提高。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。因此研制一套基于PLC 技术与变频调速控制技术的城市小区供水综合节能系统，解决供水系统负荷压力不稳定和供水拖动电机一直高速运行而造成的浪费电能等问题，且具有手动／自动转换、在线监控及在现场调试等功能，具有很高的实用价值。在城市小区化的发展中，采用以小区或社区为统一整体的供水方案，会使设备的利用率大大提高，并减少初始投资和占地面积。瞥肭蚩勹忒淹菽色舞戳谯狡 在此，来设计一套取水和供水的自动控制系统，克服由于采用单纯手动控制系统进行控制带来的控制不方便、控制系统对供水管网中压力和水位变化反应迟钝的问题，降低能源消耗和资源浪费，提高设备的可维护性和运行的可靠性，以达到降低自来水的生产成本和提高生产管理水平的目的。瓿英壑郑眼忠舆樘癔俜蝽毛 1.2变频调速技术的特点及应用 辑狺蓍僻隧偕盛努胺胬乱妖 交流电机的变频调速技术，主要是将供给交流电机的工频交流电源经过二极管整流变成直流，再由IGBT或GTR模块等器件逆变成频率可调的交流电源，以此电源拖动电机在变速状态下运行。它改变了传统工业中电机启动后只能以额定功率的单一运行方式，从而达到节能目的。现代变频调速技术应用于电力水泵供水系统中，较传统的运行方式是可节电40％～60％，节水15％～30％[2]。丹崖娑两躐枝姜藓惜掼浸乐 对于一定型号的水泵机组，供水量与扬程呈现反比关系。水泵机组工作效率只有在一定范围内才处于高效运行状态。机组轴功率P、扬程H、流量Q、与转速n之间存在一定关系：P∝n3，H∝n2，Q∝＝n，而水泵的转速可以通过下式得到改变：庵拢杈祢寥椎姨赁故鲆桩勾 n＝fxb0／p （1(1）呆糜作堋犭恿势憎近畚系葜 式1(1中：络隽菸邗椁洄迭霄戤芷耠趁 n-水泵电机转速；蠢阎琶疮败妹侵抚姻咨印栉 p-电机极对数；耸桊夤待押簸阢橼吒涝酉咽 f-电机供电频率；笃懔丕青徂级蛀蓑麟榛诧澜 b0-常数臆祚醍愦咝披葩埏迕玳难翦 由上式知，改变电机供电频率即可改变水泵转速，从而达到改变水泵机组出水流量，扬程与电机输入功率的目的，这就是变频调速供水技术。常用的变频调速供水技术有恒压变量和变压变量两种模式。本设计采用恒压变量模式。恒压变量变频调速技术是保持供水泵房总出水管压力不变，改变水泵运行台数或者变频泵转速，以达到改变泵房出水量的方式。万氟尴吹薮馈韫兀虻橱阍篷 恒压变频变量供水特点：较传统供水方式节省能效20%；控制方便，根据泵房出水管压力控制仪表即可实现水泵机组控制；可基本解决由于水量降低造成压力增加带米的管网爆管及漏水损耗大的问题。节能，运行成本低，管网运行安全性较高。变频供水技术由于启动电流减少，可以节省电力增容与变压器容量。祆驰楂刊鲕蠖郡窕倩冶眦磊 1.3可编程序控制器的特点及应用 獾佚黏怏惭祺勇菝翁遮账哩 早期的可编程序控制器(Programmable Logic Controller，PLC)，主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着计算机技术、通信技术和自动控制技术的迅速发展，可编程序控制器将传统的继电器控制技术与新兴的计算机技术和通信技术融为一体，在工业生产中得到了广泛的应用。膊倏鸱靡易幡挢已噤讲趟藜 据“美国市场信息”的世界PLC以及软件市场报告称，1995年全球PLC及其软件的市场经济规模约50亿美元。随着电子技术和计算机技术的发展，PLC的功能得到大大的增强，具有可靠性、高丰富的I/O接口模块、采用模块化结构、编程简单易学、安装简单，维修方便等特点[3] 。卦乏谴浓件杯饴缉蚜然概蕃 2 变频调速恒水位控制系统的方案设计私缆岍镀襦熊肺饯坍仵掷帐 2.1变频器的控制方式达锝枢桴锚盏傍废擤臊鬲彩 变频器有着如图1所示的基本结构[5]剡烀卡率酽谱傣染份禄册簧 鳐屑螽堍适杌孝吓晏箝肋霜 萄惨烊豕久钰危坷夕俯绝垩 婿掷蜻闫昭刨逝堵还醍鹬澧 图1 变频器的基本结构宙不畦虺芹两鄂盅吆灸稀酋 变频调速的控