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浅谈恒压供水变频调速系统的应用.doc
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浅谈恒压供水变频调速系统的应用
毕业设计主要内容
本文中所阐述的恒压供水变频调速系统是现在乃至今后的必然发展趋势,尤
其是应用在高层建筑的供水系统中。采用恒压变频调速供水控制系统能够为
企业带来客观的经济效益,应广泛推广。
1.节能,可以实现节电 20%-40%,能实现绿色用电,同时,也可以为企业
降低成本。2.配置灵活,自动化程度高,功能齐全,灵活可靠。、
3.电机轴上的平均扭矩和磨损减小,减少了维修量和维修费用,并且水泵的
寿命大大提高。4.通过通信控制,可以实现无人值守,节约了人力物力。
具
体
要
求
要求利用通用变频器和 PLC 实现了对三相异步电动机的控制,通过合理的设
备选型、参数设置和软件设计,提高对电机的使用可靠性。
主
要
参
考
文
献
《变频调速应用与实践》作者:张燕宾…机械工业出版社[2001-01-01]
《最新实用交流调速系统》 作者:吴安顺…机械工业出版社[1998-06-01]
《电机与拖动》 作者:王桂英…东北大学出版社[2004-02-01]
《PLC 技术及应用》 作者:齐从谦…机械工业出版社 [2000-08-01]
指导教师评语及能否参加答辩的意见:
指导教师
2010 年 月 日
答辩委员会评语及综合评定成绩:
答辩委员会主任签名
2010 年 月 日
系主任意见:
系主任签名
2010 年 月 日
(此任务书一式三份,一份入学生学籍档案,一份为系部存档,一份为学院教
务处存档)
目录
引 言 … … … … … … .……………….……………….………………………….1
第一章 :变频器技术的发展及设计的目的………………………………….3
1.1 变频器技术的发展 ……………………………………………… ....3
1.2 恒压供水变频调速系统设计的目的 …………………………… ....4
第二章:变频器……………………………………………………………….4
2.1 变 频 器 概 述 … … … … … … … … … … … .………………………….4
2.2 变 频 调 速 原 理 … … … … … … … … … … … … ..……………………4
2.3 变频器 的基本构 成 ………… ………… ………… ……… … ……… 6
2.4 变频器驱动降转矩负载 …………………………………………… 8
第三章:电动机容量选择……………………………………………………… 8
3.1 泵 类 负 载 所 许 的 驱 动 动 力 … … … … … … … … … … … … … 8
3.2 泵 的 选 水 择 … … … … … … .…………………………………………9
第四章:气压罐的选择……………………………………………………….9
第五章:变频器的选择……………………………………………………… 9
5.1 变 频 器 容 量 选 择 … … … … … … … … … … … … … … … … … … 9
5.2 ABB 通用 变频器 ………… ………… ………… ……… … ……… 10
5.3 ABB ACB-400 型特点………………………………………………11
第六章:变频恒压供水控制系统的工作原理…………………………………16
6.1 控制 系 统 … …… … … … … … … … … … …… … … … … … … … ..17
6.2 防 干 扰 处 理 措 施 … … … … … …… … … … … … … … … … …… ..20
6.3 PLC 控制下的变频器调速原理 ………………………………… ..21
第七章:总结…………………………………………………………………………
23
参考 文献 … ………… ………… ………… ………… ………… ………… … 24
致谢………………………………………………………………………………25
摘要:恒压供水系统对于某些工业或特殊用户是非常重要的,例如在某些生产
过程中,若自来水供水因故压力不足或短时缺水时,可能影响产品质量,严重
时使产品报废和设备损坏。又如当发生火警时,若供水压力不足或无水供应,
不能迅速灭火,可能引起重大经济损失和人员伤亡。所以某些用水区采用恒压
轰水系统,具有较大的经济和社会意义。
在旧加压设备中,恒压供水一般采用起动或停止加压站的水泵和调节出口阀
开度来实现。控制系统是采用继电接触器控制线路,这种系统线路复杂,维护
困难,操作麻烦,工人要 24 小时值班看守,劳动强度大。所以有必要对之进
行改造,提高自动化水平。
关键词:三相异步电动机 变频器 调速 自动化控制
第一章 变频器的发展及设计目的
1.1 变频器技术的发展
变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的。20 世纪 60 年代以后,电力电子器
件 经 历 了 SCR( 晶 闸 管 ) 、 GTO( 门 极 可 关 断 晶 闸 管 ) 、 BJT( 双 极 型 功 率 晶 体 管 ) 、
MOSFET( 金 属 氧 化 物 场 效 应 管 ) 、 SIT( 静 电 感 应 晶 体 管 ) 、 SITH( 静 电 感 应 晶 闸 管 ) 、
MGT(MOS 控 制 晶 体 管 ) 、 MCT(MOS 控 制 晶 闸 管 ) 、 IGBT( 绝 缘 栅 双 极 型 晶 体 管 ) 、
HVIGBT(耐高压绝缘栅双极型晶闸管)的发展过程,器件的更新促进了电力电子变换技术
的不断发展。20 世纪 70 年代开始,脉宽调制变压变频(PWM-VVVF)调速研究引起了人
们的高度重视。20 世纪 80 年代,作为变频技术核心的 PWM 模式优化问题吸引着人们的
浓厚兴趣,并得出诸多优化模式,其中以鞍形波 PWM 模式效果最佳。20 世纪 80 年代后
半期开始,美、日、德、英等发达国家的 VVVF 变频器已投入市场并获得了广泛应用。
当今的运动控制系统包含多种学科的技术领域,总的发展趋势是:驱动的交流化,功
率变换器的高频化,控制的数字化、智能化和网络化。因此,变频器作为系统的重要功率
变换部件,提供可控的高性能变压变频的交流电源而得到迅猛发展。
随着新型电力电子器件和高性能微处理器的应用以及控制技术的发展,变频器的性能
价格比越来越高,体积越来越小,而厂家仍然在不断地提高可靠性实现变频器的进一步小
型轻量化、高性能化和多功能化以及无公害化而做着新的努力。变频器性能的优劣,一要
看其输出交流电压的谐波对电机的影响;二要看对电网的谐波污染和输入功率因数;三要
看本身的能量损耗如何。
可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工作环境下应用而设计。它
采用可编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算,顺序控制、定时、记数、算术
运算等操作指令,并通过数字式的输入和输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程序
控制器、PID 调节器、变频调速三者相结合应用到恒压供水系统中,能很大程度上提高自
动化控制,无须人工不停地监控,对企业来讲不但提高了工作效率,还降低了用工成本。
1.2 恒压供水变频调速系统设计的目的
1.节能,可以实现节电 20%-40%,能实现绿色用电,同时,也可以为企业降低成本。
2.配置灵活,自动化程度高,功能齐全,灵活可靠。、
3.电机轴上的平均扭矩和磨损减小,减少了维修量和维修费用,并且水泵的寿命大大提
高。
4.通过通信控制,可以实现无人值守,节约了人力物力。
第二章:变频器
2.1 变频器概述
由于直流调速系统具有较好的静、动态性能指示,调速传动领域基本上被直流电动机
调速系统所垄断。但这种系统也有其自身的缺点,如容量大、电压、电流和转速的上限值
均受到换向条件的制约,控制系统结构复杂,在一些大容量上调速领域无法应用,同时维
护工作量大,故障率高等。而交流电动机的一些优点:结构简单、造价低、容易维护;电
压、电流和转速不受限制。虽然目前异步机的调速种类很多,但是效率高、性能好,应用
最广泛的是变频调速,它可以构成高动态性能的交流调速系统来取代直流调速系统。是交
流调速的主要发展方向。变频调速是以变频器向交流电机供电,并构成开环或闭环系统,
从而实现对交流电动机的宽范围内的无极调速。变频器可以把固有电压、频率的交流电变
换为可调电压、可调频率的交流电。在变换过程中,没有直流环节的称为交—交变频器,
有中间直流环节的称为交—直—交变频器。由直流电变为交流电的变换器称为逆变器。目
前应用最广泛的是交——直—交变频器通常由整流器(AC—DC 变换)、中间直流储能电
路、逆变器(DC—AC 变换)三部分构成。脉宽调制(PWM)变频就是把通讯系统中的调
制技术推广应用到交流变频中,可使变频器有良好的输出波形,降低了噪声和谐波,提高
了系统的性能,采用了全数字微机控制技术,使变频器减小了体积,降低了成本,提高了
效率,增强了功能。可实现电动机平稳运行、无噪声、无震动。随着交流电动机调速理论
的突破和变频器性能的不断完善,从而使变频调速开始成为交流调速的主流。
2.2 变频调速原理
根据电机学可知,交流电动机的转速公式:
N=60f/p(1-S)
式中:f-定子供电频率;p-极对数;s-转差率;由上式可知,若均匀地改变定子供电频率 f,则
可以平滑地改变电动机转速。然而只调节是不行的,因为:
式中: —定转子每相由气隙通感应的电动势的均方跟值(V);
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