《交流调速》课程设计任务书

交流调速课程设计任务书 课题名称变频恒压供水控制系统设计 学院（部）兴华学院 专 业电气工程及其自动化 班 级 61130802 学生姓名张炫 学 号 6113080212 6.月27 日至 7月 1日共 1 周 指导教师（签字）刘西建 11年7月1日 一、设计内容（论文阐述的问题） 变频调速是一种新兴的技术，将变频调速技术用于供水控制系统中，具有 高效节能、水压恒定等优点。本课程设计是电气工程及其自动化专业交流调速 课程的实践性环节，其主要目的是培养学生初步掌握交流变频调速系统的设计方法 及理论知识的应用能力。本课程设计的基本任务是提高学生在调速系统设计方面的 实践技能，培养学生综合运用知识，分析和解决实际问题的能力。通过控制系统的 设计，初步掌握交流变频调速控制系统设计的方法。 二、设计原始资料（实验、研究方案） 一楼宇供水系统，正常供水量为20m3/小时，最大供水量35H/小时，扬程 45米。采用变频调速技术组成一闭环调节系统，控制水泵的运行，保证用户水 压恒定。当用水量增大或减小时，水泵电动机速度发生变化，改变流量，以保证 水压恒定。 设计要求 1. 设二台水泵。一台工作，一台备用。正常工作时，始终由一台水泵供水。 当工作泵出现故障时，备用泵自投。 2. 二台泵可以互换。 3. 给定压力可调。压力控制点设在水泵出口处。 4. 具有自动、手动工作方式，各种保护、报警装置。 5. 用PLC为主要器件完成控制系统的设计。 三、设计完成后提交的文件和图表 1、电气原理图。 2、自动调节原理框图。 3、课程设计说明书，包括 方案的确定 水泵的容量 系统的工作原理 4、操作使用说明书。 2、图纸部分 电气控制原理图 毕业设计（论文）进程安排 序号 设计（论文）各阶段名称 日期 1 确定设计方案 11.6.27 2 完成控制系统设计 11.6.28-29 3 完成设计说明书 11.6.30-7.1 五、主要参考资料 1）交流调速系统周绍英、储方杰机工 2）建筑电气控制技术王俭建工 3）过程控制 金以慧清华 4）富士变频器使用手册 5）电气图用图形符号（国标） 6）给水排水工程仪表与控制崔福义建工 7）水暖空调电气控制技术孙光伟 建工 8）交流电机变频调速及其应用张承慧 机工 9）有关杂志、报刊、资料 变频恒压供水控制系统 一、设计方案 采用变频器和可编程控制器（PLC）构成控制系统，进行优 化控制泵组的调速运行，完成供水压力的闭环控制，在管网流量 变化时达到稳定供水压力和节约电能的目的。对系统设定的给水 压力值与反馈的总管压力实际值进行比较，其差值输入CPU,经 运算处理后发出控制命令，控制泵电动机转速，从而使给水总管 压力稳定在设定值上。 二、系统特点及工作原理 1. 变频恒压的特点 1、恒压供水能自动24小时维持恒定压力，并根据压力信号自动 启动备用泵，无级调整压力，供水质量好，与传统供水比较，不会造 成管网破裂及水龙头共振现象。2、起动平滑，减少电机水泵的冲 击，延长了电机及水泵的使用寿命，避免了传统供水中的水锤现象。 3、采用变频恒压供水保护功能齐全，运行可靠，具有欠压、过压、 过流、过热等保护功能。4、系统配置可实现全自动定时供水，彻底 实现无人值守自动供水.控制系统具有故障报警和显示功能，并可进行 工变频转换，应急供水。5、系统根据用户用水量的变化来调节水泵 转速，使水泵始终工作在高效区，当系统零流量时，机组进入休眠状 态，水泵停止，流量增加后才进行工作，节电效果明显。6、整套设备 只需一组控制柜和水泵机组，安装非常方便，占地面积少。7、本设 备采用全自动控制，操作人员只需转换电控柜开关，就可以实现用户 所需工况，操作简单。 2, 工作原理 变频恒压供水系统的工作原理是根据用户用水量变化自动调节 运行水泵台数和一台水泵转速，使水泵出口压力保持恒定。变频恒压 供水控制器当用户用水量小于一台水泵出水量时，控制系统根据用水 量的变化有一台水泵变频调整运行，当用水量增加时管道系统内压力 下降，这时压力传感器把检测到的信号传送给微机控制单元，通过微 机运行判断，发出指令到变频器，控制水泵电机，使转速加快以保证 系统压力恒定，反之当用水量减少时，使水泵转速减慢，以保持恒压。 当用水量大于一台泵出水时，第一台泵切换到工频运行，第二台泵开 始变频调整运行，当用水量大于两台泵出水量时，将自动停止一台或 二台泵运行。在整个运行过程中，变频恒压供水控制器始终保持系统 恒压不变，使水泵始终工作在高效区，既保证用户恒压供水，又节省 电能。用户用水的多少是经常变动的，因此供水不足或供水过剩的情 况时有发生。而用水和供水之间的不平衡集中反映在供水的压力上， 即用水多而供水少，则压力低；用水少而供水多，则压力大。保持供 水压力的恒定，可使供水和用水之间保持平衡，即用水多时供水也多, 用水少时供水也少，从而提高了供水的质量。 该系统设定手自动旋钮SA按下时，为自动控制，设定12泵旋钮 SRES按下时选择1泵为正常工作泵，2泵为备用泵，先选1泵做工作 泵，当SA按下即0000接通PLC内部辅助继电器1000,接通自动控制时。 1000的常闭打开关断手动控制。SB按下时自动启动选一号泵作正常工 作泵即0501继电器接通，随即变频器外部控制设备接通。最后按下ST 停车即0003。当1泵出现故障时即0505接通或变频器出现故障即0507 接通使1泵停止运动同时2泵启动，同理，当2泵出现故障时即0506 接通或变频器出现故障即0507接通使2泵停止运动同时1泵启动 当选择手动控制时，水泵不通过变频器，直接接在工频电网上， SB1按下即0004接通，内部辅助继电器1000的常开闭合，同时与2 泵互锁，1泵启动，按下ST1按钮或出现故障时1泵停止运动。同 理，SB2按下即0006接通，内部辅助继电器1000的常开闭合，同时 与1泵互锁，2泵启动，按下ST2按钮或出现故障时2泵停止运动。 三、主电路和控制电路 1. 主电路设计 主电路由2台水泵，一台通用变频器、PID、切换继电器、压力传感 器等部分组成。为了维持供水管网的压力不变，必须保证系统安装在 管道上压力传感器一般采用远传压力表（反馈4〜20mA电流）；变频器 是供水系统的核心，通过改变电机的频率实现电机调速，调节水泵的出 水量。一台水泵当工作泵，另一台做备用，同时可进行切换；二台电 动机分别为Ml、M2o接触器KM1、KM3、分别控制Ml、M2.的工 频运行；接触器KM2、KM4分别控制Ml、M2的变频运行，FR1、 FR2分别为二台水泵电动机过载保护用的热继电器；QF、QF1、QF2、 QF3为断路器；FU为PLC熔断器，VVVF为一般变频器。 2. 控制电路设计 控制电路设控制电路由_台欧姆龙的20点PLC进行控制，控制电路主要由压力变送器反馈的信号送到PLC内，经过PID运算后控制变 频器变频工作