浅述变频调速技术在供水系统改造中的应用

毕 业 设 计 论 文

目 录

前言................................................................ 1

一、PLC控制的变频恒压供水的概况 .................................... 2

（一）PLC技术 ...................................................... 2

（二）变频器技术 ................................................... 3

二、变频驱动方式和调节方式以及压力传感变送器的使用.................. 4

（一）恒压供水系统的驱动方式 ....................................... 4

（二）恒压供水调节方式 ............................................. 4

（三）关于压力传感变送器的使用 ..................................... 4

三、常见的供水方式及变频恒压调节的基本原理.......................... 5

四、水泵的转速与其扬程H、流量Q及功率的关系 ........................ 7

五、PID控制及调节 .................................................. 8

六、PLC、变频器控制的恒压供水系统方案.............................. 11

（一）方案特点 .................................................... 11

（二）变频-工频双回路恒压供水方案优点 ............................. 12

水泵变频改造方案

1. 引言

水泵作为工业生产和日常生活中常用的设备之一，在传统的工作模式下，通常采用固定转速供水，无法根据实际需求进行调节。这种传统的工作方式不仅造成了能源的浪费，还会造成设备的磨损和故障率的提高。为了解决这些问题，水泵变频改造成为了一种非常有效的方法。本文将介绍水泵变频改造方案的设计和实施过程，以及改造后的效果和优势。

2. 变频器的选择与设计

2.1 变频器的功能

水泵变频改造的核心设备是变频器，它可以根据输入的信号对电机的电压和频率进行控制，从而实现电机的转速调节。变频器具有以下基本功能：

• 频率调节功能：通过改变输出频率来调节电机的转速，实现对水泵的流量控制。

• 软启动功能：通过逐渐增加电机的电压和频率，使电机平稳启动，减少启动冲击和设备损坏的可能性。

• 超负荷保护功能：当电机超载时，自动降低电压和频率，保护电机免受损坏。

• 节能功能：根据实际需求调节水泵的运行频率，避免不必要的能源浪费，达到节能的目的。

2.2 变频器的选型

在选择变频器时，需要考虑以下几个因素：

• 功率范围：根据水泵的功率确定变频器的额定功率范围，确保变频器能够满足水泵的工作要求。

• 控制方式：根据实际需求选择适合的控制方式，如按钮控制、面板控制或远程控制等。

• 适应性：确定变频器是否适用于水泵的工作环境，包括温度、湿度和防护等级等。

• 厂家信誉：选择信誉良好的变频器厂家，确保产品质量和售后服务的可靠性。

2.3 变频器的设计

根据实际情况和需求，水泵变频改造的设计应包括以下几个方面： • 控制方式设计：确定变频器的控制方式，如手动控制或自动控制。对于自动控制，需要考虑如何与其他设备进行联动，实现整个水泵系统的协调运行。

• 传感器选择与布置：根据需要选择合适的传感器，如流量传感器、压力传感器或液位传感器等，监测水泵运行状态并实时反馈给变频器。

• 控制策略设计：根据水泵的工作要求，制定合适的控制策略，如根据流量和压力变化调节电机的转速，实现自动调节和节能控制。

远程与继续教育学院

本 科 生 毕 业 论 文（设 计）

题 目：基于PLC和变频器在供水系统中的应用

学习中心：重庆市长寿区奥鹏学习中心

层 次： 专科起点本科

专 业： 电气工程机自动化

年 级： 2013 年 春 季

学 号： 201303547431

学 生： 杨 月 红

指导教师： 高 国 娟

完成日期： 2014 年 12 月 26日

基于PLC和变频器在供水系统中的应用

I 内容摘要

本论文先从供水系统的控制理念、方案设计出发，从PLC和变频器的选择、应用和对变频器的选择、安装，以及与PLC可编程控制器共同实现供水系统的控制的操作要点、安装要点、调试要点进行详细的介绍；并对改造后的结论通过计算得出合理的结论。

关键词：控制系统；变频器和PLC的选择、安装；变频器与PLC的调试；

基于PLC和变频器在供水系统中的应用

II

目 录

内容摘要 ........................................................................................................................... I

引 言 ............................................................................................................................ 1

1 绪言 ............................................................................................................................ 2

企业研究论文

变频调速设备在石油化工企业供水系统中的应用

随着经济迅速发展，工业企业对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高；加之能源紧缺等因素，采用自动控制及通讯技术、节能、适应性强的恒压供水系统发展迅速，在企业的供水系统中得到了广泛应用。

1 变频恒压供水系统的研究现状

随着工业自动控制技术、电力电子技术的发展，变频调速产业以及变频恒压供水系统都得到发展。变频恒压供水系统的稳定性、可靠性以及自动化程度都得到很大程度的提高。国内外都非常重视变频器及其相关附属产业的研究。现在变频器大都实现了PID调节器等硬件集成，功能模块通过设置指令代码，搭载相应的恒压供水单元，系统控制内部接触器实现控制功能。从现有资料来看，目前国内外对变频调速恒压供水系统的研究中有关水压的闭环控制研究不够充分，有关变频调速恒压供水系统的抗干扰、稳定性等方面还有待进一步研究和探索。 2 系统的工作原理、优点及主要功能

2.1 变频调速设备的工作原理

变频恒压供水系统主要由电动机、水泵、输水管路、阀门等部分组成。阀门开度不变是供水系统工作点扬程特性H=f（Qn）前提。流量Q与扬程H间为反比关系。管阻特性是指水泵转速恒定为前提，在阀门开度一定情况下，扬程H与流量Q之间的关系H=f（QG）。扬程曲线和管阻曲线交汇点为供水系统工作点，即图中A点，该点用水流量Qu和系统供水流量QG相等，系统稳定。

图1

供水系统变频调速控制的实质是交流异步电动机的变频调速。交流异步电动机的变频调速是通过改变施加在电动机定子绕组上的电源频率进而改变电动机的同步转速，最终实现调整电动机运行转速的目的。

交流异步电机的转差率定义为[1]：

s=

交流异步电动机同步转速定义为：

n = 交流异步电动机转速计算公式为：

n= （1-s）

n1：交流异步电动机空载转速；n：交流异步电动机转子转速；f：交流异步电动机电源频率；p：交流异步电动机磁极对数。