第一章 绪论铁水预处理
1.1 课题的的产生及其研究意义
水是万物之源，在现实生产生活中不可或缺。在我国水资源和电能短缺的客观现状下，节水节能就成为了当前迫切需要进行推广的。但是，长期以来在市政供水、高层建筑供水、工业生产循环用水等几个方面和供水技术一直比较落后且自动化程度低。主要表现在用水高峰期水的供给量常常低于需求量，水压降低无法正常供水，但在用水低谷期水的供给量常常高于需求量，出现水压升高供水供过于求的现象。这样不仅造成水资源及电能的浪费，同时水压过高有可能导致输水管爆裂和用水设备的损坏。在这样的历史背景下，恒压供水控制系统应运而生。 1.2 恒压供水控制系统的国内外研究概况
恒压供水控制系统是在变频调速技术的发展之后逐渐发展起来的。变频器的功能主要限定在频率控制、升降速控制、正反转控制、起制动控制、变压变频比控制及各种保护功能。应用在变频恒压供水控制系统中，变频器仅作为执行机构，为了满足供水量大小需求不同时，保 证管网压力恒定，需在变频器外部提供压力控制器和压力传感器，对压力进行闭环控制。从查阅的资料的情况来看，国外的恒压供水工程在设计时都采用一台变频器只带一台水泵机组的方式，几乎没有用一台变频器拖动多台水泵机组运行的情况，因而投资成本高。即1968年，丹麦的丹佛斯公司发明并首家生产变频器(丹佛斯是传动产品全球五大核心供应商之一)后，随着变频技术的发展和变频恒压供水系统的稳定性、可靠性以及自动化程度高等方面的优点以及显著的节能效果被大家发现和认可后，国外许多生产变频器的厂家开始重视并推出具有恒压供水控制功能的变频器，像瑞士的ABB集团推出了HVAC变频技术，法国的施耐德公司推出了恒压供水基板，备有“变频泵固定方式”，“变频泵循坏方式”两种模式。 目前国内有不少在做变频恒压供水工程的公司，大多采用国外品牌的变频器控制水泵的转速。对于水管的管网压力的闭环调节及多台水泵的循环控制，有的采用可编程控制器(PLC)及相应的软件予以实现；有的采用单片机及相应的软件予以实现。在系统的动态性能、稳定性能、抗干扰性能以及开放性等多方面的综合技术指标来说，还远远没能达到所有用户的要求。深圳华为电气公司和成都希望集团也推出了恒压供水专用变频器(2.2kw-30kw)，无需外接PLC和PID调节器，可完成最多四台水泵的循坏切换、定时起动、停止和
定时循环(丹麦丹佛斯公司的VLT系列变频器可实现七台水泵机组的切换)。该变频器将压力闭环调节与循环逻辑控制功能集成在变频器内部实现，但其输出接口限制了带负载容量，同时操作不方便且不具有数据通信功能，因此只适用于小容量，控制要求不高的供水场所。
可以看出，目前在国内外变频调速恒压供水控制系统的研究设计中，对于能适应不同的用水场合，结合现代控制技术、网络和通讯技术的变频恒压供水系统的水压闭环控制的研究还是不够的。因此，有待于进一步研究改善变频恒压供水系统的性能，使其能被更好的应用于居民生活、工业生产中。
采用变频调节以后，系统实现了软起动，电机起动电流从零逐渐增至额定电流，起动时间相应延长，对电网没有较大的冲击，减轻了起动机械转矩对于电机的机械损伤，有效的延长了电机的使用寿命。这种调控方式以稳定水压为目的，各种优化方案都是以水管进口压力保持恒定为条件，实际上给水泵站的出口压力允许在一定范围内变化。因此这种调控方式缩小了优化范围，所得到的解为局部最优解，不能完全保证泵站始终工作在最优状态。
变频调速优于以往的调压调速、变极调速、串级调速等调速方法，其是当今国际上一项效
益最高、性能最好、应用最广、最有发展前途的电机调速技术.它采用微机控制技术；电力电子技术和电机传动技术实现了工业交流电动机的无级调速，具有高效率、宽范围和高精度等特点。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、维修方便和低成本低能耗等诸多特点。
超音频电源1.3 PLC变频恒压供水系统的优点及可行性分析
通常变频恒业供水存在以下6个特点特点：
1、节能，可以实现节点20%-40%，能实现绿用电；
2、占地面积小，投入少，效率高；
3、配置灵活，自动化程度高，功能齐全，灵活可靠；
4、运行合理，系统的软起和软停，不但消除水锤效应，而且缩短电机轴上的平均扭矩和减少磨损，减少了维修量和维修费用，并且延长水泵的寿命；
5、由于变频恒压调速直接从水源供水，减少了原有供水方式的二次污染，防止了很多传染
疾病的传染源头；
6、通过通信控制，可以实现无人值守，节约了人力物力。
第二章 恒压供水控制系统总体设计方案
2.1 变频恒压供水系统的特点
传统的供水方式普遍存在不同程度水力、电力资源的浪费；供水系统效率低、可靠性差、自动化程度不高等缺点，严重影响了居民的用水和工业系统中用水。目前的供水方式朝向高效节能、自动可靠的方向发展，变频调速技术以其显著的节能效果和稳定可靠的控制方式，在风机、水泵、空气压缩机、制冷压缩机等高能耗设备上广泛应用，特别是城乡工业用水的各级加压系统，居民生活用水的恒压供水系统中，变频调速水泵节能效果尤为突出，其优越性表现在：一是节能显著；二是在开、停机时能减少电流对电网的冲击以及供水对管网系统的冲击；三是能减少水泵、电机自身的机械冲击损耗。
变频恒压供水系统能适用生活水、工业用水以及消防用水等多种场合的供水要求，该系统具有以下特点机箱怎么防尘:
(1)变频恒压供水系统的控制对象是用户管网的水压，它是一个过程控制量，同其他一些过程控制量(如:温度、流量、浓度等)一样，对控制作用的响应具有滞后性。同时用于水泵转速控制的变频器也存在一定的滞后效应。
(2)变频调速恒压供水系统是一个线性系统。由于用户管网中有管阻、水锤等因素的存在，同时又水泵自身的一些固有特性，使水泵转速的变化与管网压力的变化成线性变化。
(3)变频调速恒压供水系统面向各种各样的供水系统具有广泛的通用性，而不同的供水系统管网结构、用水量和扬程等方面存在着较大的差异，因此其控制对象的模型具有很强的多变性。
(4)变频调速恒压供水系统的控制对象是时时变化的。由于系统中有定量泵的加入控制，而定量泵的控制(包括定量泵的停止和运行)是时时发生的，同时定量泵的运行状态直接影响供水系统的模型参数，使其不确定性地发生变化。
(5)当出现意外的情况(如突然停水、断电、泵、变频器或软启动器故障等)时，系统能根据泵及变频器或软启动器的状态，电网状况及水源水位，管网压力等工况点自动进行切换，
保证管网内压力恒定。在故障发生时，执行专门的故障程序，保证在紧急情况下的仍能进行供水。
2.2 系统原理及电气控制要求
图2.1 系统原理结构框图
如图2.1，整个系统由电机泵组（3台）、一台变频调速器、一台PLC300和一个压力传感器及若干辅助部件构成。三台水泵中每台泵的出水管均装有手动阀，以供维修和调节水量之用，三台水泵协调工作以满足供水需要；变频供水系统中检测管路压力的压力传感器，一般采用电阻式传感器（反馈0—5V太阳能电池控制器电压信号）或压力变送器（反馈4—20mA）；变频器是
恒压供水系统的核心，通过改变电机的频率实现电机的无极调速、波动稳压的效果和各项功能。
图板式换热器选型2.2 变频恒压供水构成图
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