2頻調(diào)速定壓供水系統(tǒng)的研究與實驗通過安裝在管網(wǎng)上的壓力傳感器，把水壓轉(zhuǎn)換成4～20mA的模擬信號，通過變頻器內(nèi)置的PID控制器，來改變電動水泵轉(zhuǎn)速。當(dāng)用戶用水量增大，管網(wǎng)壓力低于設(shè)定壓力時，變頻調(diào)速的輸出頻率將增大，水泵轉(zhuǎn)速提高，供水量加大，當(dāng)達到設(shè)定壓力時，電動水泵的轉(zhuǎn)速不在變化，使管通過安裝在管網(wǎng)上的壓力傳感器，把水壓轉(zhuǎn)換成4～20mA的模擬信號，通過變頻器內(nèi)置的PID控制器，來改變電動水泵轉(zhuǎn)速。當(dāng)用戶用水量增大，管網(wǎng)壓力低于設(shè)定壓力時，變頻調(diào)速的輸出頻率將增大，水泵轉(zhuǎn)速提高，供水量加大，當(dāng)達到設(shè)定壓力時，電動水泵的轉(zhuǎn)速不在變化，使管網(wǎng)壓力恒定在設(shè)定壓力上；反之水泵轉(zhuǎn)速減慢,供水量減小,管網(wǎng)壓力下降,保持定壓供水。目前，住宅小區(qū)變頻定壓供水系統(tǒng)設(shè)計方案主要采用“一臺變頻器控制一臺水泵”(即“一拖一”)的單泵控制系統(tǒng)和“一臺變頻器控制多臺水泵”(即“一拖N”)的多泵控制系統(tǒng)。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，現(xiàn)在也有采用“二拖三”、“二拖四”、“三拖五”的發(fā)展趨勢?！耙煌螻”方案雖然節(jié)能效果略差，但獨有投資節(jié)省，運行效率高的優(yōu)勢;具有變頻供水系統(tǒng)啟動平穩(wěn)，對電網(wǎng)沖擊小，降低水泵平均轉(zhuǎn)速，消除“水錘效應(yīng)”，延長水泵閥門、管道壽命，節(jié)約能源等優(yōu)點，因此目前仍被普遍采用?！耙煌螻”多泵系統(tǒng)的一般控制要求：（1）多泵循環(huán)運行程序控制以“一拖三”為例:先由變頻器啟動1#水泵運行，若工作頻率已達到變頻器的上限值50Hz而壓力仍低于規(guī)定值時，將1#水泵切換成工頻運行，此時變頻器的輸出頻率迅速下降為0，然后啟動2#水泵，供水系統(tǒng)處于“1工1變”的動行狀態(tài);若變頻器再次達到上限值50Hz而壓力仍低于規(guī)定值時，將2#水泵也切換成工頻運行，再由變頻器去啟動3#水泵，供水系統(tǒng)處于“2工1變”的運行狀態(tài)。反之，若變頻器工作頻率已下降至下限值(一般設(shè)定為25~35Hz)而壓力仍高于規(guī)定值時，令1#水泵停機，供水系統(tǒng)又處于“1工1變”的運行狀態(tài);若變頻器工作頻率又降至下限值而壓力仍高于規(guī)定值時，令2#水泵停機，系統(tǒng)回復(fù)到1臺水泵變頻運行狀態(tài)。如此循環(huán)不已。其他的“一拖N”程序控制，依此類推。（2）設(shè)置換機間隙時間當(dāng)水泵電機由變頻切換至工頻電網(wǎng)運行時，必須延時幾秒進行定速運行后接觸器才能自動合閘，以防止操作過電壓;而當(dāng)水泵電機由工頻切換至變頻器供電運行時，也必須延時幾秒后接觸器再閉合，以防止電動機高速運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢損壞變頻器。延時時間根據(jù)水泵電機的功率而定:功率越大，時間越長，一般取值2~3s。（3）確保觸點相互聯(lián)連鎖在電路設(shè)計和PLC(可編程控制器)程序設(shè)計中，控制每臺水泵“工頻-變頻”切換的兩臺接觸器的輔助觸點或者PLC內(nèi)部“軟觸點”必須相互聯(lián)鎖，以保證可靠切換，防止變頻器UVW輸出端與工頻電源發(fā)生短路而損壞。為杜絕切換時接觸器主觸點意外熔焊、輔助觸點誤動作而損壞變頻器的事故，最好采用兩臺連體、機械和電氣雙重聯(lián)鎖的接觸器，如德力西公司的CJX2-N型聯(lián)鎖接觸器等。（4）水泵輪換啟動控制可以自由設(shè)置水泵啟動順序:可設(shè)置成1#水泵先啟動，也可設(shè)置2#、3#或N#水泵先啟動。所有水泵平均使用，能有效防止個別水泵可能長期不用時發(fā)生的銹死現(xiàn)象。（5）設(shè)置定時換機時間在水泵群中，定時切換運行時間最長的水泵，以保證所有水泵的均衡使用。（6）變頻器或PLC帶有PID調(diào)節(jié)器PID(比例-積分-微分)調(diào)節(jié)器的積分環(huán)節(jié)I(即積分時間)調(diào)整應(yīng)合理:時間太短，則系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)快，反應(yīng)靈敏，但易產(chǎn)生振蕩，水泵來回切換;時間太長，則當(dāng)壓力發(fā)生急劇變化時，系統(tǒng)反應(yīng)過慢，容易產(chǎn)生壓力過高，導(dǎo)致管道爆裂。常用的“一拖N”多泵系統(tǒng)控制方式：（1）變頻器+PLC這種配置不僅可以靈活地實現(xiàn)上述控制，而且可以實現(xiàn)更多復(fù)雜的控制。缺點是需要專業(yè)技術(shù)人員編制并現(xiàn)場調(diào)試PLC程序，安裝調(diào)試費工、費時，設(shè)備投資也較大。（2）變頻器+專業(yè)供水控制器最近，有的廠家專門為變頻恒壓供水研制了能實現(xiàn)上述控制要求的專業(yè)供水控制器，操作簡單，調(diào)試方便，功能齊全，產(chǎn)品價格也與“變頻器+PLC”接近。2．2．2硬件線路[15]由于本系統(tǒng)的水泵有四臺，而變頻器只有一臺，為了使四臺水泵的使用工況接近，需要使四臺水泵能夠輪流進入變頻運行狀態(tài)，而未按變頻運行的水泵也要輪流的處于工頻運行，使得各水泵的運行時間接近，延長水泵和系統(tǒng)的使用壽命，為此，在系統(tǒng)上需要進行硬件和軟件的特殊設(shè)計。為了充分保障系統(tǒng)的安全，本系統(tǒng)采用以下措施：（1）要求對工頻電源和變頻電源在供電控制回路上實現(xiàn)互鎖。（2）當(dāng)水泵的功率較大時，為防止直接啟動時啟動電流過大，需要采用軟啟動的方法，即用變頻器來啟動水泵。（3）原先變頻運行的水泵在斷開變頻器后，利用其運行的慣性切換到工頻電源，可避免切換過程中電流過大的問題。為了實現(xiàn)恒壓供水，首先將供水管道的出口壓力值經(jīng)壓力傳感器檢測，并變送成0~10V的標準信號，送入變頻器，經(jīng)變頻器內(nèi)部A/D采樣和PID運算，控制變頻器的輸出頻率，從而控制供水的壓力平衡。由于在現(xiàn)場一般存在著各種各樣的干擾，為了使控制系統(tǒng)能準確穩(wěn)定的運行，啟用了變頻器內(nèi)部在A/D之前的一級一階低通濾波器。在PLC軟件之中采用平均值濾波的算法去除干擾。2．2．3系統(tǒng)軟件[15]軟件主要有兩大塊：一塊用于處理PLC從變頻器讀取控制變量和設(shè)定變量。由于USS協(xié)議是主—從式協(xié)議，所以在PLC軟件中，需首先發(fā)送一個讀取參數(shù)的指令，然后進入查詢狀態(tài)，當(dāng)變頻器收到指令，并返回相應(yīng)的參數(shù)時，軟件放置好參數(shù)值，并發(fā)送讀取下一個參數(shù)的指令。若軟件在發(fā)出指令之后的255ms之內(nèi)沒有收到反饋指令，則認為通訊故障,要重新發(fā)送指令，如果重發(fā)三次都不能正常收到反饋指令，則報警處理。第二塊是處理水泵運行順序，控制啟停和控制算法的實現(xiàn)。在編制該子塊時關(guān)鍵的問題是對各水泵進行編號，并實時的記憶當(dāng)前的狀態(tài)，尤其是在切換變頻泵到工頻泵時，軟件必須有一個時延確認的處理，這樣可以避免發(fā)生變頻器受電流沖擊的危險。在處理采樣各開關(guān)量輸入信號時，都附加了一個時延確認，以避免頻繁的啟/停某一水泵。2．3系統(tǒng)的保護功能2．3．1水泵維護和輪換功能為了防止某一臺長期不運行的水泵銹死,系統(tǒng)自動每周(或每十天,具體時間可根據(jù)實際情況確定)依次輪流啟動每一臺消防大泵作短時間(如半小時)維護運行一次。同時控制系統(tǒng)定時巡檢每一臺泵的運行時間,如果某一臺泵休息時間太長,則將該泵投入運行,而運行時間最長的泵進入休息狀態(tài)。系統(tǒng)盡量使每一臺泵的運行時間接近,避免某一臺泵因運行時間過長而易出現(xiàn)故障的現(xiàn)象,提高了整個系統(tǒng)的可靠性和運行壽命。2．3．2故障檢測與報警功能該系統(tǒng)設(shè)有水位檢測與報警,變頻器故障檢測與報警,超壓(水壓)檢測與報警及故障處理功能。蓄水池高、低水位的檢測與報警是分別采用一只浮球液位開關(guān),當(dāng)水池中水位高于高位報警設(shè)定值時或水池水位低于低位報警設(shè)定值時,二者分別給PLC發(fā)送開關(guān)信號,PLC接收到此信號后,發(fā)出報警信號,通知操作人員處理。超壓報警只是在特殊情況下(如壓力傳感器失靈等)出現(xiàn),當(dāng)實測壓力大大超過設(shè)定水壓時,則PLC發(fā)出報警信號,通知操作人員處理。2．2定壓供水系統(tǒng)的設(shè)計方案[2]在變頻調(diào)速定壓供水系統(tǒng)中,主要由PLC、變頻調(diào)速器、軟啟動器、壓力變送器、水位傳感器和現(xiàn)場的水泵機組一起組成一個完整的閉環(huán)控制系統(tǒng)。此外還包括空氣開關(guān)、斷路器、接觸器和中間繼電器等系統(tǒng)保護電器,實現(xiàn)對變頻器、電機和PLC的有效保護,以及對電機的切換控制。PLC和變頻器作為系統(tǒng)控制的核心,根據(jù)給水母管壓力與壓力設(shè)定值的偏差變化情況,自動控制給水泵的投入臺數(shù)和電機轉(zhuǎn)速,實現(xiàn)閉環(huán)自動調(diào)節(jié)定壓供水。其中控制參量的PID算法可消除控制參量的靜態(tài)誤差、突變、滯后等現(xiàn)象,縮短系統(tǒng)穩(wěn)定的時間。控制系統(tǒng)設(shè)有手/自動切換開關(guān)。選擇手動方式時,可分別通過現(xiàn)場控制柜的按鈕控制各臺泵的單獨運行與停止,便于系統(tǒng)調(diào)試、定期檢修和臨時供水。選擇自動工作方式時,PLC首先使第一臺給水泵變頻啟動,轉(zhuǎn)速從0開始隨頻率的提高而上升,此時安裝在給水母管上的壓力變送器將母管壓力反饋給PLC,與預(yù)先設(shè)定的給定壓力進行比較,通過PID運算,調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率,以維持水壓恒定,這種跟蹤調(diào)節(jié)是精確而平滑的,稱為細調(diào)節(jié)。如果該臺調(diào)速泵調(diào)到最大供水量(即對應(yīng)于50Hz的最高頻率)仍達不到壓力給定值,則延時一段時間(避免瞬時干擾信號)控制第一臺泵進入工頻運行,變頻器頻率從50Hz迅速下降到0Hz,同時使第二臺泵變頻啟動,如水壓仍不能滿足要求,則重復(fù)上述過程啟動第三臺泵。如此反復(fù),直到壓力符合要求;反之,如果變頻泵運行降到0Hz時母管壓力仍大于給定壓力值,則延時一段時間后關(guān)閉一臺工頻水泵,使變頻器頻率從0Hz迅速上升到50Hz,對水壓進行調(diào)節(jié),直到母管壓力達到設(shè)定值,這種調(diào)節(jié)方式稱為粗調(diào)節(jié)。這樣,水泵切換過程是平穩(wěn)的,不會出現(xiàn)樓上用戶短時停水的現(xiàn)象。在單泵運行或多泵并聯(lián)運行狀態(tài)下,根據(jù)先開先停的原則,只要任意一臺泵連續(xù)運行超過規(guī)定時間(如24小時),便可通過程序控制自動實現(xiàn)停機輪休,以延長泵組的使用壽命。由PLC控制變頻調(diào)速裝置,通過測量給水母管的壓力,將其轉(zhuǎn)換成4～20mA的模擬量信號,進而控制變頻器的輸出頻率,調(diào)節(jié)水泵電機轉(zhuǎn)速,使其自動適應(yīng)水量變化,穩(wěn)定供水壓力。系統(tǒng)運行中,總有一臺水泵處于變頻調(diào)速狀態(tài),而其它為工頻恒速或停機等待狀態(tài),保持有一臺泵由變頻電源驅(qū)動,實現(xiàn)水壓的細調(diào)節(jié),以保證調(diào)節(jié)時間不大于10s,水壓波動不超過0.01MPa。當(dāng)控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障而失靈時,可將變頻器切至手動操作方式。有些變頻定壓供水裝置在水壓高時直接切除一臺工頻泵,再由變頻泵進行調(diào)節(jié)。這種切泵的方式顯然存在供水水壓的劇烈變化。在實際設(shè)計中,將變頻器以工頻運行方式轉(zhuǎn)換到正在以工頻運行的工頻泵上,再逐漸降低頻率,實現(xiàn)變頻定壓供水的無沖擊切泵,使水壓過渡平穩(wěn),防止出現(xiàn)水壓大幅度波動及水壓為0的短時斷水現(xiàn)象,提高了供水質(zhì)量。在系統(tǒng)工作過程中,由于切換時接觸器吸合和釋放存在著延時,水泵電機在切換到電網(wǎng)時會產(chǎn)生較大的電流沖擊,設(shè)計中可適當(dāng)使切換頻率大于50Hz,就可以盡量減小沖擊電流。若無人值班時突然停電,在恢復(fù)供電后水泵無法啟動而造成斷水。設(shè)計中可設(shè)置為變頻自啟動方式,在電源恢復(fù)后,PLC控制報警器報警,然后按自動運行方式變頻啟動水泵,直到穩(wěn)定地運行在給定水壓值。為防止變頻器50Hz驅(qū)動與市電50Hz驅(qū)動時電機輸出功率不同而造成反復(fù)加泵/減泵現(xiàn)象,程序中加泵/減泵的切換點設(shè)置為不是剛好等于設(shè)定值,加泵時壓力值為“設(shè)定值-Δ”,減泵時判斷點為“設(shè)定值+Δ”。其中Δ根據(jù)水壓控制的精度要求而進行相應(yīng)的設(shè)置。在供水系統(tǒng)中,通常將壓力變送器的模擬輸出信號送到PLC的A/D轉(zhuǎn)換模塊,再將轉(zhuǎn)換的數(shù)字量輸入到PLC中進行處理。由于A/D轉(zhuǎn)換模塊價格都比較高,增加了系統(tǒng)的成本。在實際設(shè)計中采用以壓頻轉(zhuǎn)換器LM331為核心的壓頻轉(zhuǎn)換電路,將壓力變送器輸出的0～10V模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的頻率信號送入PLC的高速計數(shù)器中進行計數(shù),計數(shù)結(jié)果作為水壓檢測值。PLC將其與水壓設(shè)定值比較后經(jīng)內(nèi)部PID運算,得出控制量,由PLC輸出PWM信號,再經(jīng)低通濾波后作為變頻器所需的控制電壓。這樣既能實現(xiàn)相應(yīng)的檢測和控制功能,又省去了價格昂貴的A/D轉(zhuǎn)換模塊,提高了整個系統(tǒng)的性價比。2．2．1變頻定壓供水控制方式變頻調(diào)速定壓供水控制裝置能夠極大地改善給水管網(wǎng)的供水環(huán)境，該系統(tǒng)可根據(jù)管網(wǎng)瞬間壓力變化，自動調(diào)節(jié)水泵電機的轉(zhuǎn)速和多臺水泵電機的投入及退出，使管網(wǎng)主干出口端保持在恒定的設(shè)力值，整個供水系統(tǒng)始終保持高效節(jié)能和運行在最佳狀態(tài)。其工作原理如圖2.2所示目錄第一章緒論11．1二次供水的發(fā)展現(xiàn)狀11．1．1傳統(tǒng)的供水方式11．1．2定壓供水方式21．2變頻調(diào)速技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀31．2．1我國變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展概況31．2．2國外現(xiàn)狀61．2．3未來的發(fā)展方向61．3變頻定壓供水系統(tǒng)的參數(shù)選取81．4論文的目的意義及研究內(nèi)容91．4．1目的及意義91．4．2研究內(nèi)容10第二章定壓供水控制系統(tǒng)方案122．1控制方案及運行特征122．2定壓供水系統(tǒng)的設(shè)計方案132．2．1變頻定壓供水控制方式152．2．2硬件線路162．2．3系統(tǒng)軟件172．3系統(tǒng)的保護功能172．3．1水泵維護和輪換功能172．3．2故障檢測與報警功能18第三章系統(tǒng)設(shè)計方案及實施193．1系統(tǒng)控制工藝流程設(shè)計193．2ACS40/ABB變頻器203．3水泵手動控制系統(tǒng)223．4水泵自動控制系統(tǒng)23第四章四泵恒壓供水程序設(shè)計及控制算法294．1程序設(shè)計及注解說明294．2控制算法原理42結(jié)束語45參考文獻47附錄49附錄A：程序清單49附錄B：軟件流程圖57附錄C：硬件圖58摘要本文主要針對當(dāng)前供水系統(tǒng)中存在的自動化程度不高、能耗高、供水可靠性低的問題加以研究，開發(fā)出一種新型的并在這三個方面都有所提高的PLC控制的恒壓供水系統(tǒng)。全文共分為四章。第一章闡明了恒壓供水系統(tǒng)的應(yīng)用背景、選題意義及主要研究內(nèi)容。第二章對本系統(tǒng)的總體方案進行了介紹和論證，其中包括系統(tǒng)的工藝要求，系統(tǒng)的組成和基本工作原理。第三章著重介紹控制系統(tǒng)的硬件部分的設(shè)計方法及具體實現(xiàn)。第四章對系統(tǒng)的軟件程序設(shè)計以及控制算法做了詳細介紹。本文采用可編程控制器（PLC），利用變頻調(diào)速控制技術(shù)，借助傳感器和執(zhí)行器等現(xiàn)代工業(yè)控制常用的控制部件及其相關(guān)控制算法，設(shè)計并實現(xiàn)了變頻調(diào)速定壓供水系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便、運行可靠等特點?？梢源蟠筇岣叨喂┧目煽啃裕c氣壓供水設(shè)備相比可節(jié)能20％以上。關(guān)鍵詞：可編程序控制器變頻器PID定壓供水周波數(shù)変換変速定圧給水システムの研究と実現(xiàn)摘要本文は主に今の給水システムに存在しているオートメーション程度が高くない、エネルギーの耗損が高い、給水確実性の低くの問題に対して研究し，その三つの方面で高まってある新たなPC制御の定圧給水システムを開発するのである。全文は４章にしてある。第一章は，定圧給水システムの応用背景、選題意義及び主要研究內(nèi)容を明確してある。第二章は，本システムの総體方案に対して紹介し、論證してある。中には，システムの工業(yè)技術(shù)の要求、システムの組成と基本原理が含まれてある。第三章は，制御システムのハードウェア部分の設(shè)計方法と具體実現(xiàn)に対して重點的に說明してある。第四章は，システムのソフトウェアのプログラム設(shè)計と制御算法に対して詳しく說明してある。本文はPCを采用し，周波數(shù)変換変速制御技術(shù)を利用して，センサーと執(zhí)行器などの現(xiàn)代工業(yè)制御で常用する制御部件及び相関する制御算法を使って周波數(shù)変換変速定圧給水システムを設(shè)計実現(xiàn)してある。このシステムは構(gòu)造の簡単、操作の簡便、運行の確実性などの特長がある。システムは２回給水の確実性をアップすることができるし，気圧給水設(shè)備と比べると省エネルギーの20％以上である。キーワード：PC、周波數(shù)変換器、PID、定圧給水第一章緒論城市供水系統(tǒng)擔(dān)負著為生產(chǎn)和日常生活供水和消防用水的重要任務(wù)。在居民生活用水、工業(yè)用水、各類自來水廠、油田、油庫、鍋爐供熱和定壓補水噴淋及消防等供水系統(tǒng)中，采用傳統(tǒng)的水塔、高位水箱、氣壓增壓等設(shè)備，不但占地面積和設(shè)備投資大，維護困難，且不能滿足高層建筑、工業(yè)、消防等高水壓、大流量的快速供水需求。另一方面，由于供水量的隨機性，采用傳統(tǒng)方法，難以保證供水的實時性，且能量浪費嚴重。目前國內(nèi)城市供水系統(tǒng)的控制和管理還處于相當(dāng)落后的局面,與國外相比有著很大的差距?？傮w自動化監(jiān)控程度低,大部分的供水系統(tǒng)僅有單級的常規(guī)控制。隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展,對供水系統(tǒng)提出了更高的要求,所以必需對現(xiàn)有供水系統(tǒng)的控制和管理進行改造,向著高度自動化乃至無人化供水系統(tǒng)的方向發(fā)展,以達到減員增效和提高管理水平的目的。隨著交流電機變頻調(diào)速技術(shù)的完善，變頻調(diào)速定壓供水系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)方法的缺點，成為比較完善的供水系統(tǒng)。開發(fā)可靠性高、控制性能好的定壓供水系統(tǒng)具有很高的實用價值。1．1二次供水的發(fā)展現(xiàn)狀1．1．1傳統(tǒng)的供水方式一般城市管網(wǎng)的水壓為1.4-2.4kg/cm2，只能保證6層樓以下樓房的用水，6層以上各樓層均須提升水壓才能保證用水要求，以前大多采用傳統(tǒng)的水塔，高位水箱或是氣壓增壓設(shè)備，但它們都必須有水泵以高出實際用水高度的壓力來提升水量，增大了水泵的軸功率和能耗。水箱/水塔供水：系統(tǒng)供水是由水箱/水塔直接供應(yīng)，用上水泵把水送入高位水箱，水箱中的水靠重力自流向用戶供水，即為重力供水。它是由位置高度所形成的壓力來進行供水的，因此，必須建造高大的水塔或在建筑特屋頂建立貯水箱。由于水箱和水塔的容積是一定的，在用水高峰常常不能滿足供水要求。同時，由于其存水量大，在屋頂形成很大的負重，增加了結(jié)構(gòu)的承重和占用樓層的建筑面積。此外，水箱和水塔的貯水，增加了水被二次污染的機會。氣壓供水系統(tǒng)：氣壓供水系統(tǒng)不在屋頂上設(shè)置水箱，也不用單獨建筑水塔，僅在地下室或某些空余之處設(shè)置水泵機組和氣罐設(shè)備。采用壓力給水來滿足供水要求。氣壓供水系統(tǒng)是以氣壓罐代替水塔或高位水箱，利用密閉壓力罐內(nèi)的壓力將水壓送入管網(wǎng)，其優(yōu)點是靈活性大，建設(shè)快，少受污染，利于抗震等；缺點是體積和投資大，壓力變化大，運行效率低，還需空氣壓縮機充氣。因此，耗費動力較多，維護費用高。1．1．2定壓供水方式定壓供水是指在供水網(wǎng)中用水量發(fā)生變化時，出口壓力保持不變的供水方式。供水網(wǎng)系出口壓力值是根據(jù)用戶需求確定的。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的日益成熟和廣泛應(yīng)用，利用變頻器、PID調(diào)節(jié)器、單片機、PLC等器件的有機結(jié)合，構(gòu)成控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)水泵的輸出流量，實現(xiàn)定壓供水。該技術(shù)以在供水行業(yè)普及。變頻定壓供水系統(tǒng)主要特點：1、節(jié)能，可以實現(xiàn)節(jié)電20%-40%，能實現(xiàn)綠色用電。2、占地面積小，投入少，效率高。3、配置靈活，自動化程度高，功能齊全，靈活可靠。4、運行合理，由于是軟起和軟停，不但可以消除水錘效應(yīng)，而且電機軸上的平均扭矩和磨損減小，減少了維修量和維修費用，并且水泵的壽命大大提高。5、由于變頻定壓調(diào)速直接從水源供水，減少了原有供水方式的二次污染，防止了很多傳染疾病的傳染源頭。6、通過通信控制，可以實現(xiàn)無人值守，節(jié)約了人力物力。變頻調(diào)速定壓供水系統(tǒng)，無須貯水箱或塔，它由單臺泵或多臺泵將水源的水直接打入用戶主管網(wǎng)中，根據(jù)用水量隨時調(diào)速水泵的速度和水泵運行的臺數(shù)，以保持管網(wǎng)壓力恒定。在用水高峰能保持恒定水壓，在用水低谷或無人用水時，可調(diào)低水泵運行速度或進入睡眠狀態(tài)，具有顯著的節(jié)能效果。除此之外，該系統(tǒng)還具有設(shè)備占地面積小，綜合造價低，減輕水質(zhì)二次污染，便于使用和維護等優(yōu)點。普通循環(huán)軟啟動變頻供水設(shè)備：該類型設(shè)備在實際應(yīng)用中較多系統(tǒng)由水泵機組循環(huán)軟啟動變頻柜，壓力儀表管路系統(tǒng)等構(gòu)成變頻柜由變頻調(diào)速器PLC低壓電器等構(gòu)成系統(tǒng)一般選擇同型號水泵2~3臺以3臺泵為例系統(tǒng)的工作情況如下：平時1臺泵變頻供水當(dāng)1臺泵供水不足時先開的泵倒為工頻運行變頻柜再軟啟動第2臺泵，若流量還不夠第2臺泵倒為工頻運行變頻柜再軟啟動第3臺泵，若用水量減少按啟泵順序依次停止工頻泵直到最后1臺泵變頻定壓供水。另外系統(tǒng)具有定時換泵功能，若某臺泵連續(xù)運行超過24h變頻柜可自動停止該泵切換到下一臺泵繼續(xù)變頻運行。換泵時間由程序設(shè)定可按要求隨時調(diào)整，這樣可均衡各泵的運行時間延長整體泵組的壽命。該系統(tǒng)一般適用于規(guī)模較小的多層住宅小區(qū)(如300戶以內(nèi))或其它小規(guī)模用水系統(tǒng)水泵功率一般不超過7.5kW，另外也適用于小流量用水時間很短或用水量變化不大的其它場合如循環(huán)水系統(tǒng)?；赑LC的定壓供水系統(tǒng)：[7]可編程邏輯控制器(PLC)及其網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)代工業(yè)自動化的支柱之一,由于近年來PLC的數(shù)據(jù)運算處理、圖形顯示、聯(lián)網(wǎng)通信功能得到了很大的加強,使得PLC得以向過程控制滲透和發(fā)展。過程控制通常是指工業(yè)生產(chǎn)中連續(xù)的或按一定周期進行的生產(chǎn)過程自動控制。在過程控制領(lǐng)域,PID是最主要的調(diào)節(jié)器之一,其原理簡單、適用性和魯棒性強,最突出的特點是它不依賴于對象精確的數(shù)學(xué)模型,因此可以解決工業(yè)過程精確建模時的困難。有一種用于教學(xué)和培訓(xùn)用途的定壓供水系統(tǒng)。系統(tǒng)具有自動水循環(huán)功能,控制模型采用典型的工業(yè)過程控制(PID)。通過遠傳壓力表采集系統(tǒng)供水壓力并傳送給PLC,經(jīng)過PLC中的PID算法程序得到輸出控制信號,控制變頻器改變水泵電機轉(zhuǎn)速,從而實現(xiàn)定壓供水功能。此系統(tǒng)中使用的硬件設(shè)備,主要包括PLC、FlexI/O、DeviceNet、變頻器、SMC電機軟啟動器、操作員終端等,都是美國公司的產(chǎn)品。系統(tǒng)功能的實現(xiàn)過程如下：系統(tǒng)工作時先通過SMC軟啟動,正常運轉(zhuǎn)后,將控制切換到變頻器控制檔,進入變頻定壓供水工作狀態(tài)，使整個系統(tǒng)受ControlLogix處理器的控制。在此之前應(yīng)通過操作員終端向處理器發(fā)送變頻起動命令,使水泵起動,然后變頻器接管對水泵的控制,定壓供水過程開始。此時,遠傳壓力表將水的壓力信號轉(zhuǎn)換成為0～5V的電壓信號,FlexI/O的模型量輸入模塊獲得這個電壓信號后,將A/D轉(zhuǎn)換后的信號交給處理器,由處理器交給PID程序處理。程序?qū)ID調(diào)節(jié)的輸出通過設(shè)備網(wǎng)通訊模塊傳到變頻器的控制端口,從而改變變頻器的輸出,由此改變水泵的轉(zhuǎn)速。水循環(huán)回路中的水壓隨之發(fā)生變化,遠傳壓力表采集到的這些變化,再次交給處理器,由此實現(xiàn)閉環(huán)控制,使水壓穩(wěn)定在設(shè)定值,實現(xiàn)系統(tǒng)的定壓供水。目前各種PLC都提供相應(yīng)的PID控制指令和相應(yīng)的回路調(diào)節(jié)軟件。因此,將PLC應(yīng)用于PID控制,能夠使控制系統(tǒng)小型化,使控制模塊高度集成,且易于操作和維護。又由于PLC可通過FlexI/O連接局域網(wǎng),使得系統(tǒng)的遠程控制成為可能。1．2變頻調(diào)速技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1．2．1我國變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展概況電氣傳動控制系統(tǒng)通常由電動機、控制裝置和信息裝置3部分組成。電氣傳動關(guān)系到合理地使用電動機以節(jié)約電能和控制機械的運轉(zhuǎn)狀態(tài)(位置、速度、加速度等)，實現(xiàn)電能-機械能的轉(zhuǎn)換，達到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗的目的。電氣傳動分成不調(diào)速和調(diào)速兩大類，調(diào)速又分交流調(diào)速和直流調(diào)速兩種方式。不調(diào)速電動機直接由電網(wǎng)供電，但隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展這類原本不調(diào)速的機械越來越多地改用調(diào)速傳動以節(jié)約電能(節(jié)約15%～20%或更多)，改善產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)量。在我國60%的發(fā)電量是通過電動機消耗掉的，因此調(diào)速傳動是一個重要行業(yè)，一直得到國家重視，目前已有一定規(guī)模。近年來交流調(diào)速中最活躍、發(fā)展最快的就是變頻調(diào)速技術(shù)。變頻調(diào)速是交流調(diào)速的基礎(chǔ)和主干內(nèi)容。上個世紀變壓器的出現(xiàn)使改變電壓變得很容易，從而造就了一個龐大的電力行業(yè)。長期以來，交流電的頻率一直是固定的，變頻調(diào)速技術(shù)的出現(xiàn)使頻率變?yōu)榭梢猿浞掷玫馁Y源。我國電氣傳動產(chǎn)業(yè)始建于1954年，當(dāng)時第一批該專業(yè)范圍內(nèi)的學(xué)生從各大專院校畢業(yè)，同時在機械工業(yè)部屬下建立了我國第一個電氣傳動成套公司，這就是后來的天津電氣傳動設(shè)計研究所的前身。我國電氣傳動與變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展簡史見表1。現(xiàn)在我國已有200家左右的公司、工廠和研究所從事變頻調(diào)速技術(shù)的工作。表1我國電氣傳動與變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展簡史技術(shù)特征應(yīng)用年代帶電機擴大機的發(fā)電機-電動機機組傳動★50年代初～70年代中汞孤整流器供電的直流調(diào)速傳動★★50年代后期～60年代后期磁放大器勵磁的發(fā)電機-電動機機組傳動60年代初～70年代中晶閘管變流器勵磁的發(fā)電機-電動機機組★★★60年代后期～70年代后期晶閘管變流器供電的直流調(diào)速傳動70年代初～現(xiàn)在飽和磁放大器供電的交流調(diào)速傳動60年代初～60年代后期靜止串級調(diào)速交流調(diào)速傳動70年代中～現(xiàn)在循環(huán)變流器供電的交流變頻調(diào)速傳動80年代后期～現(xiàn)在電壓或電流型6脈沖逆變器供電的交流變頻調(diào)速傳動80年代初～現(xiàn)在BJT(IGBT)PWM逆變器供電的交流變頻調(diào)速傳動90年代中～現(xiàn)在★我國第1臺電機擴大機是在1955年制造出來的?！铩镂覈?臺汞孤整流器(5A，600V)是在1952年制造出來的?！铩铩镂覈?只晶閘管(5A，400V)是在1963年制造出來的。我國是一個發(fā)展中國家，許多產(chǎn)品的科研開發(fā)能力仍落后于發(fā)達國家。至今自行開發(fā)生產(chǎn)的變頻調(diào)速產(chǎn)品大體只相當(dāng)于國際上80年代水平。隨著改革開放，經(jīng)濟高速發(fā)展，形成了一個巨大的市場，它既對國內(nèi)企業(yè)，也對外國公司敞開。很多最先進的產(chǎn)品從發(fā)達國家進口，在我國運行良好，滿足了我國生產(chǎn)和生活需要。國內(nèi)許多合資公司生產(chǎn)當(dāng)今國際上先進的產(chǎn)品，國內(nèi)的成套部門在自行設(shè)計制造的成套裝置中采用外國進口公司和合資企業(yè)的先進設(shè)備，自己開發(fā)應(yīng)用軟件，能為國內(nèi)外重大工程項目提供一流的電氣傳動控制系統(tǒng)。雖然取得很大成績，但應(yīng)看到由于國內(nèi)自行開發(fā)、生產(chǎn)產(chǎn)品的能力弱，對國外公司的依賴性嚴重。目前國內(nèi)主要的產(chǎn)品狀況如下：(1)晶閘管變流器和可關(guān)斷器件(BJT、IGBT、VDMOS)斬波器供電的直流調(diào)速設(shè)備。這類設(shè)備的市場很大，隨著交流調(diào)速的發(fā)展，該市場雖在縮減，但由于我國舊設(shè)備改造任務(wù)多，以及它在幾百至一千多kW范圍內(nèi)價格比交流調(diào)速低得多，所以在短期內(nèi)市場不會縮減很多。國產(chǎn)設(shè)備能滿足需要，部分出口。自行開發(fā)的控制器多為模擬控制，近年來主要采用進口數(shù)字控制器配國產(chǎn)功率裝置。(2)IGBT或BJTPWM逆變器供電的交流變頻調(diào)速設(shè)備。這類設(shè)備的市場很大，總?cè)萘空嫉谋壤淮?，但臺數(shù)多，增長快，應(yīng)用范圍從單機擴展到全生產(chǎn)線，從簡單的V/f控制到高性能的矢量控制。約有50家工廠和公司生產(chǎn)，其中合資企業(yè)占很大比重。(3)負載換流式電流型晶閘管逆變器供電的交流變頻調(diào)速設(shè)備。這類產(chǎn)品在抽水蓄能電站的機組起動，大容量風(fēng)機、泵、壓縮機和軋機傳動方面有很大需求。國內(nèi)只有少數(shù)科研單位有能力制造，目前容量最大做到12MW。功率裝置國內(nèi)配套，自行開發(fā)的控制裝置只有模擬式的，數(shù)字裝置需進口，自己開發(fā)應(yīng)用軟件。(4)交-交變頻器供電的交流變頻調(diào)速設(shè)備。這類產(chǎn)品在軋機和礦井卷揚傳動方面有很大需求，臺數(shù)不多，功率大。主要靠進口，國內(nèi)只有少數(shù)科研單位有能力制造。目前最大容量做到7000～8000kW。功率部分國產(chǎn)，數(shù)字控制裝置進口，包括開發(fā)應(yīng)用軟件。變頻調(diào)速技術(shù)在國民經(jīng)濟和日常生活中的重要地位是由以下因素決定的。(1)應(yīng)用面廣，是工業(yè)企業(yè)和日常生活中普遍需要的新技術(shù)。(2)是節(jié)約能源的高新技術(shù)。(3)是國際上技術(shù)更新?lián)Q代最快的領(lǐng)域。(4)是高科技領(lǐng)域的綜合性技術(shù)。(5)是替代進口，節(jié)約投資的最大領(lǐng)域之一。從總體上看我國電氣傳動的技術(shù)水平較國際先進水平差距10～15年。在大功率交-交、無換向器電機等變頻技術(shù)方面，國內(nèi)只有少數(shù)科研單位有能力制造，但在數(shù)字化及系統(tǒng)可靠性方面與國外還有相當(dāng)差距。而這方面產(chǎn)品在諸如抽水蓄能電站機組起動及運行、大容量風(fēng)機、壓縮機和軋機傳動、礦井卷揚方面有很大需求。在中小功率變頻技術(shù)方面，國內(nèi)幾乎所有的產(chǎn)品都是普通的V/f控制，僅有少量的樣機采用矢量控制，品種與質(zhì)量還不能滿足市場需要，每年大量進口。國內(nèi)交流變頻調(diào)速技術(shù)產(chǎn)業(yè)狀況表現(xiàn)如下。(1)變頻器的整機技術(shù)落后，國內(nèi)雖有很多單位投入了一定的人力、物力，但由于力量分散，并沒有形成一定的技術(shù)和生產(chǎn)規(guī)模。(2)變頻器產(chǎn)品所用半導(dǎo)體功率器件的制造業(yè)幾乎是空白。(3)相關(guān)配套產(chǎn)業(yè)及行業(yè)落后。(4)產(chǎn)銷量少，可靠性及工藝水平不高。1．2．2國外現(xiàn)狀在大功率交-交變頻(循環(huán)變流器)調(diào)速技術(shù)方面，法國阿爾斯通已能提供單機容量達3萬kW的電氣傳動設(shè)備用于船舶推進系統(tǒng)。在大功率無換向器電機變頻調(diào)速技術(shù)方面，意大利ABB公司提供了單機容量為6萬kW的設(shè)備用于抽水蓄能電站。在中功率變頻調(diào)速技術(shù)方面，德國西門子公司SimovertA電流型晶閘管變頻調(diào)速設(shè)備單機容量為10～2600kVA和SimovertPGTOPWM變頻調(diào)速設(shè)備單機容量為100～900kVA，其控制系統(tǒng)已實現(xiàn)全數(shù)字化，用于電力機車、風(fēng)機、水泵傳動。在小功率交流變頻調(diào)速技術(shù)方面，日本富士BJT變頻器最大單機容量可達700kVA,IGBT變頻器已形成系列產(chǎn)品，其控制系統(tǒng)也已實現(xiàn)全數(shù)字化。國外交流變頻調(diào)速技術(shù)高速發(fā)展有以下特點。(1)市場的大量需求。隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高和能源全球性短缺，變頻器越來越廣泛地應(yīng)用在機械、紡織、化工、造紙、冶金、食品等各個行業(yè)以及風(fēng)機、水泵等的節(jié)能場合，并取得顯著的經(jīng)濟效益。(2)功率器件的發(fā)展。近年來高電壓、大電流的SCR、GTO、IGBT、IGCT等器件的生產(chǎn)以及并聯(lián)、串聯(lián)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，使高電壓、大功率變頻器產(chǎn)品的生產(chǎn)及應(yīng)用成為現(xiàn)實。(3)控制理論和微電子技術(shù)的發(fā)展。矢量控制、磁通控制、轉(zhuǎn)矩控制、模糊控制等新的控制理論為高性能的變頻器提供了理論基礎(chǔ)；16位、32位高速微處理器以及信號處理器(DSP)和專用集成電路(ASIC)技術(shù)的快速發(fā)展，為實現(xiàn)變頻器高精度、多功能化提供了硬件手段。(4)基礎(chǔ)工業(yè)和各種制造業(yè)的高速發(fā)展，變頻器相關(guān)配套件社會化、專業(yè)化生產(chǎn)。1．2．3未來的發(fā)展方向交流變頻調(diào)速技術(shù)是強弱電混合、機電一體的綜合性技術(shù)，既要處理巨大電能的轉(zhuǎn)換(整流、逆變)，又要處理信息的收集、變換和傳輸，因此它的共性技術(shù)必定分成功率和控制兩大部分。前者要解決與高壓大電流有關(guān)的技術(shù)問題和新型電力電子器件的應(yīng)用技術(shù)問題，后者要解決(基于現(xiàn)代控制理論的控制策略和智能控制策略)的硬、軟件開發(fā)問題(在目前狀況下主要是全數(shù)字控制技術(shù))。其主要發(fā)展方向有如下幾項。(1)實現(xiàn)高水平的控制。基于電動機和機械模型的控制策略，有矢量控制、磁場控制、直接轉(zhuǎn)矩控制和機械扭振補償?shù)?；基于現(xiàn)代理論的控制策略，有滑模變結(jié)構(gòu)技術(shù)、模型參考自適應(yīng)技術(shù)、采用微分幾何理論的非線性解耦、魯棒觀察器，在某種指標意義下的最優(yōu)控制技術(shù)和逆奈奎斯特陣列設(shè)計方法等；基于智能控制思想的控制策略，有模糊控制、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)和各種各樣的自優(yōu)化、自診斷技術(shù)等。(2)開發(fā)清潔電能的變流器。所謂清潔電能變流器是指變流器的功率因數(shù)為1，網(wǎng)側(cè)和負載側(cè)有盡可能低的諧波分量，以減少對電網(wǎng)的公害和電動機的轉(zhuǎn)矩脈動。對中小容量變流器，提高開關(guān)頻率的PWM控制是有效的。對大容量變流器，在常規(guī)的開關(guān)頻率下，可改變電路結(jié)構(gòu)和控制方式，實現(xiàn)清潔電能的變換。(3)縮小裝置的尺寸。緊湊型變流器要求功率和控制元件具有高的集成度，其中包括智能化的功率模塊、緊湊型的光耦合器、高頻率的開關(guān)電源，以及采用新型電工材料制造的小體積變壓器、電抗器和電容器。功率器件冷卻方式的改變(如水冷、蒸發(fā)冷卻和熱管)對縮小裝置的尺寸也很有效。(4)高速度的數(shù)字控制。以32位高速微處理器為基礎(chǔ)的數(shù)字控制模板有足夠的能力實現(xiàn)各種控制算法，Windows操作系統(tǒng)的引入使得可自由設(shè)計，圖形編程的控制技術(shù)也有很大的發(fā)展。(5)模擬與計算機輔助設(shè)計(CAD)技術(shù)。電機模擬器、負載模擬器以及各種CAD軟件的引入對變頻器的設(shè)計和測試提供了強有力的支持。主要的研究開發(fā)項目有如下各項。(1)數(shù)字控制的大功率交-交變頻器供電的傳動設(shè)備。(2)大功率負載換流電流型逆變器供電的傳動設(shè)備在抽水蓄能電站、大型風(fēng)機和泵上的推廣應(yīng)用。(3)電壓型GTO逆變器在鐵路機車上的推廣應(yīng)用。(4)電壓型IGBT、IGCT逆變器供電的傳動設(shè)備擴大功能，改善性能。如4象限運行，帶有電機參數(shù)自測量與自設(shè)定和電機參數(shù)變化的自動補償以及無傳感器的矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等。(5)風(fēng)機和泵用高壓電動機的節(jié)能調(diào)速研究。眾所周知，風(fēng)機和泵改用調(diào)速傳動后可節(jié)約大量電力。特別是電壓電動機，容量大，節(jié)能效果更顯著。研究經(jīng)濟合理的高壓電動機調(diào)速方法是當(dāng)今重大課題。主要的研究內(nèi)容及關(guān)鍵技術(shù)有如下各項。(1)高壓、大電流技術(shù)：①動態(tài)、靜態(tài)均壓技術(shù)(6kV、10kV回路中3英寸晶閘管串聯(lián)，靜動態(tài)均壓系數(shù)大于0.9)；②均流技術(shù)(大功率晶閘管并聯(lián)的均流技術(shù)，均流系數(shù)大于0.85)；③浪涌吸收技術(shù)(10kV、6kV回路中)；④光控及電磁觸發(fā)技術(shù)(電/光，光/電變換技術(shù))；⑤導(dǎo)熱與散熱技術(shù)(主要解決導(dǎo)熱及散熱性好、電流出力大的技術(shù)，如熱管散熱技術(shù))；⑥高壓、大電流系統(tǒng)保護技術(shù)(抗大電流電磁力結(jié)構(gòu)、絕緣設(shè)計)；⑦等效負載模擬技術(shù)。(2)新型電力電子器件的應(yīng)用技術(shù)：①可關(guān)斷驅(qū)動技術(shù)；②雙PWM逆變技術(shù)；③循環(huán)變流/電流型交-直-交(CC/CSI)變流技術(shù)(12脈波變頻技術(shù))；④同步機交流勵磁變速運行技術(shù)；⑤軟開關(guān)PWM變流技術(shù)。(3)全數(shù)字自動化控制技術(shù)：①參數(shù)自設(shè)定技術(shù)；②過程自優(yōu)化技術(shù)；③故障自診斷技術(shù)；④對象自辨識技術(shù)。(4)現(xiàn)代控制技術(shù)：①多變量解耦控制技術(shù)；②矢量控制和直接力矩控制技術(shù)；③自適應(yīng)技術(shù)。變頻調(diào)速技術(shù)作為高新技術(shù)、基礎(chǔ)技術(shù)和節(jié)能技術(shù)，已經(jīng)滲透到經(jīng)濟領(lǐng)域的所有技術(shù)部門中。我國以后在變頻調(diào)速技術(shù)方面應(yīng)積極做的工作如下：(1)應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)來改造傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)，節(jié)約能源及提高產(chǎn)品質(zhì)量，獲得較好的經(jīng)濟效益和社會效益。(2)大力發(fā)展變頻調(diào)速技術(shù)，必需把我國變頻調(diào)速技術(shù)提高到一個新水平，縮小與世界先進水平的差距，提高自主開發(fā)能力，滿足國民經(jīng)濟重點工程建設(shè)和市場的需求。(3)規(guī)范我國變頻調(diào)速技術(shù)方面的標準，提高產(chǎn)品可靠性及工藝水平，實現(xiàn)規(guī)?；?、標準化生產(chǎn)。變頻調(diào)速器是優(yōu)秀的交流電動機調(diào)速裝置．若我們正確地應(yīng)用變頻器，它則能顯著地節(jié)省電力，在節(jié)能領(lǐng)域時里得到廣泛地應(yīng)用。變頻調(diào)速技術(shù)是一種新型成熟的交流電機無極調(diào)速技術(shù),它以其獨特優(yōu)良的控制性能被廣泛應(yīng)用于速度控制領(lǐng)域,特別是供水行業(yè)中。由于安全生產(chǎn)和供水質(zhì)量的特殊需要,對定壓供水壓力有著嚴格的要求,因而變頻調(diào)速技術(shù)得到了更加深入的應(yīng)用。1．3變頻定壓供水系統(tǒng)的參數(shù)選?。?）、合理選取壓力控制參數(shù)，實現(xiàn)系統(tǒng)低能耗定壓供水。這個目的的實現(xiàn)關(guān)鍵就在于壓力控制參數(shù)的選取，通常管網(wǎng)壓力控制點的選擇有兩個：一個就是管網(wǎng)最不利點壓力定壓控制，另一個就是泵出口壓力定壓控制。兩者如何選擇，我們來簡單分析一下。管網(wǎng)最不利點壓力恒定時，管網(wǎng)用水量由QMAX減少到Q1，水泵降低轉(zhuǎn)速，與用水管路特性曲線A（不變）相交于點C，水泵特性曲線下移，管網(wǎng)最不利點壓力H0。而泵出口壓力定壓控制時，則Ha不變，用水量由QMAX減少到Q1與Ha交于B點，用水管路特性曲線A上移并通過B點，管網(wǎng)最不利點壓力變?yōu)镠b，Hb-H0的揚程差即為能量浪費，所以選擇管網(wǎng)最不利點的最小水頭為壓力控制參數(shù)，形成閉環(huán)壓力自控系統(tǒng)，使得水泵的轉(zhuǎn)速與PID調(diào)節(jié)器設(shè)定壓力相匹配，可以達到最大節(jié)能效果，而且實現(xiàn)了定壓供水的目的。（2）、變頻器在投入運行后的調(diào)試是保證系統(tǒng)達到最佳運行狀態(tài)的必要手段。變頻器根據(jù)負載的轉(zhuǎn)動慣量的大小，在啟動和停止電機時所需的時間不相同，設(shè)定時間過短會導(dǎo)致變頻器在加速時過電流、在減速時過電壓保護；設(shè)定時間過長會導(dǎo)致變頻器在調(diào)速運行時使系統(tǒng)變得調(diào)節(jié)緩慢，反應(yīng)遲滯，應(yīng)變能力差，系統(tǒng)易處在短期不穩(wěn)定狀態(tài)中。為了變頻器不跳閘保護，現(xiàn)場使用當(dāng)中的許多變頻器加減速時間的設(shè)置過長，它所帶來的問題很容易被設(shè)備外表的正常而掩蓋，但是變頻器達不到最佳運行狀態(tài)。所以現(xiàn)場使用時要根據(jù)所驅(qū)動的負載性質(zhì)不同，測試出負載的允許最短加減速時間，進行設(shè)定。對于水泵電機，加減速時間的選擇在0.2-20秒之間。1．4論文的目的意義及研究內(nèi)容1．4．1目的及意義傳統(tǒng)的恒速泵供水系統(tǒng)，供水壓力不能調(diào)節(jié)，用水量的變化造成管道壓力大幅變化，壓力大時造成管路損壞，電能損耗大。水塔供水和壓力罐供水造價高，占地面積大，水泵起動頻繁，由于水錘效應(yīng)的影響，水泵容易損壞，維修費用高。研究變頻定壓供水系統(tǒng)的目的是設(shè)計具有供水壓力調(diào)整方便、精度高、占地面積小、靈活性強、投資小、高效節(jié)能等優(yōu)點的供水系統(tǒng)，控制系統(tǒng)內(nèi)置微電腦控制器，可實現(xiàn)全自動定時供水，徹底實現(xiàn)無人值守自動供水，具有過流、過載、過壓、欠壓、缺相、失速、過熱等多種保護功能，水泵起動方式為軟起動，無水錘效應(yīng)，對電網(wǎng)和水泵無沖擊，延長了水泵及電器的使用壽命，增加了系統(tǒng)的可靠性，控制系統(tǒng)具有故障報警和顯示功能，并可進行工頻直接運行，應(yīng)急供水。相對與傳統(tǒng)的加壓供水方式，變頻定壓供水系統(tǒng)的意義突出的體現(xiàn)在以下幾個方面：1.高效節(jié)能變頻定壓供水系統(tǒng)的最顯著優(yōu)點就是節(jié)約電能，節(jié)能量通常在10-40%。從單臺水泵的節(jié)能來看，流量越小，節(jié)能量越大。2.恒壓供水變頻定壓供水系統(tǒng)實現(xiàn)了系統(tǒng)供水壓力穩(wěn)定而流量可在大范圍內(nèi)連續(xù)變化，從而可以保證用戶任何時候的用水壓力，不會出現(xiàn)在用水高峰期熱水器不能正常使用的情況。3.安全衛(wèi)生系統(tǒng)實行閉環(huán)供水后，用戶的水全部由管道直接供給，取消了水塔、天面水池、氣壓罐等設(shè)施，避免了用水的“二次污染”，取消了水池定期清理的工作。4.自動運行、管理簡便新型的小區(qū)變頻定壓供水系統(tǒng)具備了過流、過壓、欠壓、欠相、短路保護、瞬時停電保護、過載、失速保護、低液位保護、主泵定時輪換控制、密碼設(shè)定等功能，功能完善，全自動控制，自動運行，泵房不設(shè)崗位，只需派人定期檢查、保養(yǎng)。5.延長設(shè)備壽命、保護電網(wǎng)穩(wěn)定使用變頻器后，機泵的轉(zhuǎn)速不再是長期維持額定轉(zhuǎn)速運行，減少了機械磨損，降低了機泵故障率，而且主泵定時輪換控制功能自動定時輪換主泵運行，保證各泵磨損均勻且不銹死，延長了機泵使用壽命。變頻器的無級調(diào)速運行，實現(xiàn)了機泵軟啟動，避免了電機開停時的大電流對電機線圈和電網(wǎng)的沖擊，消除了水泵的水錘效應(yīng)。6.占地少、投資回收期短新型的小區(qū)變頻定壓供水系統(tǒng)采用水池上直接安裝立式泵，控制間只要安放一到兩個控制柜，體積很小，整個系統(tǒng)占地就非常小，可以節(jié)