恒壓供水系統(tǒng)開題報告.doc

一、選題的目的、意義和研究現(xiàn)狀選題的目的：水和電是人類生活、生產(chǎn)中不可缺少的重要物質(zhì)，在節(jié)水節(jié)能已成為時代特征的現(xiàn)實條件下，我們這個水資源和電能源短缺的國家，長期以來在市政供水、高層建筑供水、工業(yè)生產(chǎn)循環(huán)供水等方面技術(shù)一直比較落后，自動化程度較低，而隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，以及住房制度改革的不斷深入，城市中各類小區(qū)建設(shè)發(fā)展十分迅速，同時也對小區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提出了更高的要求。小區(qū)供水系統(tǒng)的建設(shè)是其中的一個重要方面，供水的可靠性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟性直接影響到小區(qū)住戶的正常工作和生活，也直接體現(xiàn)了小區(qū)物業(yè)管理水平的高低。選題的意義： 傳統(tǒng)的小區(qū)供水方式有：恒速泵加壓供水、氣壓罐供水、水塔高位水箱供水、液力耦合器和電池滑差離合器調(diào)速的供水方式、單片機變頻調(diào)速供水系統(tǒng)等方式，其優(yōu)、缺點如下： (1) 恒速泵加壓供水方式無法對供水管網(wǎng)的壓力做出及時的反應(yīng)，水泵的增減都依賴人工進行手工操作，自動化程度低，而且為保證供水，機組常處于滿負荷運行，不但效率低、耗電量大，而且在用水量較少時，管網(wǎng)長期處于超壓運行狀態(tài)，爆損現(xiàn)象嚴重，電機硬起動易產(chǎn)生水錘效應(yīng)，破壞性大，目前較少采用。 (2) 氣壓罐供水具有體積小、技術(shù)簡單、不受高度限制等特點，但此方式調(diào)節(jié)量小、水泵電機為硬起動且起動頻繁，對電器設(shè)備要求較高、系統(tǒng)維護工作量大，而且為減少水泵起動次數(shù)，停泵壓力往往比較高，致使水泵在低效段工作，而出水壓力無謂的增高，也使浪費加大，從而限制了其發(fā)展。 (3) 水塔高位水箱供水具有控制方式簡單、運行經(jīng)濟合理、短時間維修或停電可不停水等優(yōu)點，但存在基建投資大，占地面積大，維護不方便，水泵電機為硬起動，啟動電流大等缺點，頻繁起動易損壞聯(lián)軸器，目前主要應(yīng)用于高層建筑。 (4) 液力耦合器和電池滑差離合器調(diào)速的供水方式易漏油，發(fā)熱需冷卻，效率低，改造麻煩，只能是一對一驅(qū)動，需經(jīng)常檢修；優(yōu)點是價格低廉，結(jié)構(gòu)簡單明了，維修方便。 (5) 單片機變頻調(diào)速供水系統(tǒng)也能做到變頻調(diào)速，自動化程度要優(yōu)于上面4種供水方式，但是系統(tǒng)開發(fā)周期比較長，對操作員的素質(zhì)要求比較高，可靠性比較低，維修不方便，且不適用于惡劣的工業(yè)環(huán)境。 綜上所述，傳統(tǒng)的供水方式普遍不同程度的存在浪費水力、電力資源；效率低；可靠性差；自動化程度不高等缺點，嚴重影響了居民的用水和工業(yè)系統(tǒng)中的用水。目前的供水方式朝向高效節(jié)能、自動可靠的方向發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)以其顯著的節(jié)能效果和穩(wěn)定可靠的控制方式，在風(fēng)機、水泵、空氣壓縮機、制冷壓縮機等高能耗設(shè)備上廣泛應(yīng)用，特別是在城鄉(xiāng)工業(yè)用水的各級加壓系統(tǒng)，居民生活用水的恒壓供水系統(tǒng)中，變頻調(diào)速水泵節(jié)能效果尤為突出，其優(yōu)越性表現(xiàn)在：一是節(jié)能顯著；二是在開、停機時能減小電流對電網(wǎng)的沖擊以及供水水壓對管網(wǎng)系統(tǒng)的沖擊；三是能減小水泵、電機自身的機械沖擊損耗。 基于PLC和變頻技術(shù)的恒壓供水系統(tǒng)集變頻技術(shù)、電氣技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)于一體。采用該系統(tǒng)進行供水可以提高供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，同時系統(tǒng)具有良好的節(jié)能性，這在能源日益緊缺的今天尤為重要，所以研究設(shè)計該系統(tǒng)，對于提高企業(yè)效率以及人民的生活水平、降低能耗等方面具有重要的現(xiàn)實意義。 研究現(xiàn)狀：目前國內(nèi)有不少公司在做變頻恒壓供水的工程，大多采用國外的變頻控制水泵的轉(zhuǎn)速，水管管網(wǎng)壓力的閉環(huán)調(diào)節(jié)及多臺水泵的循環(huán)控制，有的采用可編程控制器（PLC）及相應(yīng)的軟件予以實現(xiàn)；有的采用單片機及相應(yīng)的軟件予以實現(xiàn)。但在系統(tǒng)的動態(tài)性能、穩(wěn)定性、抗干擾性以及開放性等諸多方面的綜合技術(shù)指標來說，還遠遠沒能達到所有用戶的要求。原深圳華為（現(xiàn)已更名為艾默生）電氣公司和成都希望集團（森蘭變頻器）也推出了恒壓供水專用變頻器（5.5kw-22kw），無需外接PLC和PID調(diào)節(jié)器，可完成最多4臺水泵的循環(huán)切換，定時起、停和定時循環(huán)。該變頻器將壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)與循環(huán)邏輯控制功能集成子在變頻器內(nèi)部實現(xiàn)，但其輸出接口限制了帶負載容量，同時操作不方便且不具有數(shù)據(jù)通信功能，因此只適用于小容量，控制要求不高的供水場所。可以看出，目前在國內(nèi)外變頻調(diào)速恒壓供水控制系統(tǒng)的研究設(shè)計中，對于能夠適應(yīng)不同的用水場合，結(jié)合現(xiàn)代控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和通訊技術(shù)同時兼顧系統(tǒng)的電磁兼容性（EMC）的變頻恒壓供水系統(tǒng)中水壓閉環(huán)控制研究得不夠。因此，有待于進一步研究改善變頻恒壓供水系統(tǒng)的性能，使其能被更好的應(yīng)用于生活、生產(chǎn)實踐。二、研究方案及預(yù)期結(jié)果（一）研究方案本設(shè)計是以小區(qū)供水系統(tǒng)為控制對象，采用PLC和變頻技術(shù)相結(jié)合技術(shù)，設(shè)計一套城市小區(qū)恒壓供水系統(tǒng)，并引用計算機對供水系統(tǒng)進行遠程監(jiān)控和管理保證整個系統(tǒng)運行可靠，安全節(jié)能，獲得最佳的運行工況。PLC控制變頻恒壓供水系統(tǒng)主要有變頻器、可編程控制器、壓力變送器和現(xiàn)場的水泵機組一起組成一個完整的閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，本設(shè)計中有3個儲水池、3臺水泵，采用部分流量調(diào)節(jié)方法，即3臺水泵中只有1臺水泵在變頻器控制下作變速運動，其余水泵作恒速運動。PLC根據(jù)管網(wǎng)壓力自動控制各個水泵之間的切換，并根據(jù)壓力檢測值和定值之間偏差進行PID運算，輸出給變頻器控制其輸出頻率，調(diào)節(jié)流量，使供水管網(wǎng)壓力恒定。各水泵切換遵循先起先停、先停先起原則。 變頻恒壓供水系統(tǒng)控制流程圖（二）系統(tǒng)的控制要求1、小區(qū)供水時應(yīng)工作在恒壓值；2、三臺泵根據(jù)恒壓的余姚，采取先開先停的原則接入和退出；3、在用水量小的情況下如果一臺泵連續(xù)運行時間超過3小時，則要切換到下一臺泵，及系統(tǒng)具有倒泵功能，避免某一臺泵工作時間過長；4、三臺泵在啟動時要有軟啟動功能；5、要有完善的報警功能6、對泵的操作要有手動控制功能，手動只在應(yīng)急或檢修時臨時是使用。三、研究進度1. 第1-4周：畢業(yè)實習(xí)。2. 第5周：擬訂系統(tǒng)的設(shè)計方案，進行開題答辯。3. 第6至8周：詳細設(shè)計硬件及接口電路并繪制硬件電路圖。4. 第9周：中期檢查答辯時間。5. 第10周：進行軟件的設(shè)計。6. 第11周：詳細寫論文，整理并完成初稿。7. 第12周：修改初稿，二次整理。8. 第13周：修改二稿，整理并完成論文。9. 第14周：預(yù)備答辯。10. 第15周：畢業(yè)答辯。四、主要參考文獻1 金傳偉，毛宗源，變頻調(diào)速技術(shù)在水泵控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，J.電子技術(shù)應(yīng)用，2000，（9）:38-392 馬佳梅，譚光儀。陳次昌泵變頻調(diào)速時的節(jié)能方案討論，J.四川工業(yè)學(xué)院學(xué)報2003，（9）:5-73 崔金貴，變頻調(diào)速恒壓供水在建筑給水應(yīng)用的理論探討，J.蘭州鐵道學(xué)院學(xué)報2000，（1）:84-884陳海濱，田瑞利，周玲。基于PIC-6024E的虛擬儀器測試系統(tǒng)J.電子技術(shù)，2003,(3):36-395 楊雷，林景棟，雷平，海關(guān)自動化分揀系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計J.自動化技術(shù)與應(yīng)用，2009,(4):95-996楊龍山，基于LPC2131嵌入式系統(tǒng)的CAN模塊設(shè)計與實現(xiàn)J.電子產(chǎn)品世界，2006,(3):21-318 黃明，梁旭，月楊，基于CAN總線設(shè)計實現(xiàn)的數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)J.化工自動化及儀表，2010,(8):34-389周立功，ARM嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用教程M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003. 10 王永華. 現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)M.北京航空航天大學(xué)出版社，2008.2 11 張燕賓. 變頻調(diào)速應(yīng)用實踐J.機械工業(yè)出版社，2002,(3):44-47 12 胡綱衡，唐瑞球，江志敏.交流變頻調(diào)速的切換控制技術(shù)M.電工技術(shù)雜志， 2001. 13 林俊贊，李雄松，尹元日.PLC雜在恒壓供水控制系統(tǒng)中的應(yīng)用J.電機電器技 術(shù)，1999,(3):36-38 14 吳小雨.恒壓變量供水裝置中PLC的應(yīng)用J.電壓電器，2002,(8):68-70 15 上海熊貓機械（集團）有限公司.SFL系列低噪音多級泵選型手冊 16 Widell, Bruce. Saving energy