开题报告_恒压供水_变频调速.doc

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1、电信学院毕业设计（论文）开题报告姓 名刘体国专业电气工程及其自动化 班级 电气1084学 号 指导教师 金德飞题目类型 工程设计题 目 恒压供水变频调速系统的设计一、选题背景及依据（简述题目的技术背景和设计依据，说明选题目的、意义，列出主要参考文献）（1）研究意义及目的随着国家的经济建设和人们的生活水平的逐步提高，高层建筑的楼层不断增高，城区的面积不断扩大，城市供水管线不断延伸，城市供水是系统面临着越来越大的压力，由于水压不足，严重影响了上述用户的正常工作和生活。为了保障高层建筑和供水管线终端用户能正常用水，需要针对实际情况对上述用户的供水系统增加压力，恒压供水系统可有效地解决高层建筑和供水管

2、线终端的用户水压不足，而影响正常供水问题。本供水系统就是针对上述问题设计的供水方式和控制系统，由主控水回路、备用回路、一个清水池及泵房组成。 （2）设计背景和设计依据在调速方面，三相交流异步电动机竟长期处于“低能儿”的状态，一直使广大的电工业界引以为憾。实现三相交流异步电动机的无级调速，成为了人们翘首以待的“世纪之梦”。所以，一旦变频调速技术取得突破、进入实用阶段以后，其发展便极其迅猛。在不到20年的时间里，已被国内外公认为是最理想、最有发展前途的一种调速方式了。由于其转速n=(1-s)=60f(1-s)/p试中，n为每分钟转速；f为交流电的频率；p为磁极对数；s为转差率随着晶闸管（SCR）功

3、率的不断增大，才使变频素具有了现实的可能性。而使变频速器达到普及应用的阶段，则是在20世纪70年代，大功率晶体管（GTR）问世之后。变频器的产生、成长和发展，是和大功率开关器件的进步是密不可分的。可是要系统操作更简单、方便、可靠性能高得要靠软件才有更大的发展的空间。这个时候可以借助PLC。可编程序控制器（Programmable Controller），通常简称为可编程序控制器。由国际电工委员会（IEC）对可编程序控制器作了如下的定义：“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。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、计数和算术运算等

4、操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器极其有关设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充功能的原则设计。”可编程序控制器已经成为现代控制的三大支柱（可编程序控制器、CAD/CAM和机器人）之一，被广泛地用于机械、冶金、化工、交通、电力等所有的工业部门，其应用已扩展到楼宇自动化、家庭自动化、商业、公用事业、测试设备和农业等领域。与一般的工业控制计算机相比，可编程序控制器还有较强的优势，起原因是可编程序控制器专为在工业环境下的应用而设计的。二、主要设计（研究）内容、设计（研究）思想、解决的关键问题、拟采用的技术方案及工作流程 设计思想及

5、主攻方向恒压供水是指在供水网系中用水量发生变化时，出口压力保持不变的供水方式。供水网系出口压力值是根据用户需求确定的。传统的恒压供水方式是采用水塔、高位水箱、气压罐等设施实现的。这些方式实用可行，因此应用广泛。随着变频调速技术的日益成熟，为实现恒压供水提供了可靠的技术条件。利用变频器、PID调节器、单片机、PLC等器件的有机结合，构成控制系统，调节水泵的输出流量，取代了水塔、水箱、气压罐等，实现恒压供水。其配置日趋合理，成为供水网系的换代产品。变频调速恒压供水控制系统的应用，为人民生活带来极大方便，也为企业带来了巨大的经济效率。并同时得到了科技工作者、企业家与广大民众的认可。将来的趋势必定是全

6、面取代传统供水方式，成为供水系统的主流。 当前变频调速恒压供水系统的产品很多，而且用途不同。采用控制单元也不统一，所以控制电路也很繁杂。但是基本思路是一致的。下面列举三种典型的情况来加以说明。（1）双位控制的调速的变频调速供水电路和其他自动控制系统一样，变频器调速恒压供水系统也可以进行双位控制。其简单、可靠、易于掌握，精度也基本满足要求，水压力的精度不高、不能很好的改善控制系统的动态响应，不能实现自动恒压供水，所以只能用于要求不高的场合。1. PID调速器和变频器构成闭环系统控制，可以提高水压力的精度、改善控制系统的动态响应，故应用十分的广泛。系统的电气控制总框图如图1所示。 变频器为台达B系

7、列变频器的电压给定信号输入端。为防止水池缺水时水泵因空转而受到损害，当水位低于标定水位时，此点断开，变频器将停止输出，水泵停止工作。只是水位高于标定水位时，水泵才能继续工作。MP是远传压力表，实际上相当于阻值随压力表指针变化的电位器。从远程压力表取出的反馈信号（电压信号或电流信号）接到调节器。PID调节器应设定一个目标值，目标值是与用户要求的压力对应的值，通常按所需压力与远程压力表间比值的百分数取值。工作时，反馈值将随时与目标值进行比较，并按预置的P、I、D值调整变频器给定的信号，从而调整水泵转速，改变水泵流量，使压力保持恒定。虽然该系统有最低的水位限制，但系统操作不方便，不能实现软启动，这样

8、会对电机有很大的电网冲击。从而对器件也有了高的要求，电路也没有很好的保护系统。更重要的是一旦水泵发生故障，将面临停止供水的严重情况，这是绝对不能允许的。2. 由PLC控制的变频器调速供水电路PLC控制变频器调速供水电路是一种十分灵活的控制系统，在较大的多台水泵供水系统中，应用得相当普遍。(1)变频器恒压供水控制系统的主要特点是： a.高效节能。b.占地面积小，投入少，效率高。c.配置灵活，自动化程度高，功能齐全灵活可靠。 d.运行合理，由于一天内的平均转速下降，轴上的平均扭矩和磨损减少，水泵的寿命将大为提高。e.由于能对水泵实现软停和软起，并可消除水锤效应(水锤效应：直接起动和停机时，液位动能

9、的急剧变化，导致对管网的极大冲击，有很大的破坏力.）.f.操作简便，省时省力。（2）.变频调速恒压供水控制系统的主要应用场合a.高层建筑，城乡居民小区，企事业单位等生活用水；b.各类工业需要恒压控制的用水，冷却水循环，热力网水循环，锅炉补水等；c.中央空调系统；d.自来水厂增压系统；e.农田灌溉，污水处理，人造喷泉；f.各种流体恒压控制系统；就以上特点，本文将在毕业论文设计书中进行详细的介绍！主要参考文献：1.胡寿松.自动控制原理 科学出版社20022.黄俊 王兆安 电力电子变流技术 第三版 机械工业出版社 19933.李浚源 秦亿 周永鹏 电力拖动基础 华中科技大学出版社 19994.陈伯时

10、 电力拖动自动控制系统 机械工业出版社 第三版 20045.汪木兰 数控原理与系统 机械工业出版社 第一版 20046.阎石 数字电子技术基础 高等教育出版社 第四版 19977.童诗白 华成英 模拟电子技术基础 高等教育出版社 第三版 20008.陈润泰 检测技术与智能仪表 中南工业大学出版社 第三版 20039.赖寿宏 微型计算机控制技术 机械工业出版社 第一版 200310.潘永雄等 电子线路CAD实用教程 西安电子科技大学出版社 200411.谢自美 电子线路设计.实验.测试 华中科技大学出版社 200012.胡汉才 单片机原理及其接口技术 清华大学出版社 199513.张燕宾 变频调速应用实践 机械工业出版社14.殷洪义 可编程序控制器选择设计与维修 机械工业出版社 2002三、毕业设计（论文）工作进度安排 第一周第二周：查阅资料，阅读参考书；第三周第四周：车间实习，熟悉器件结构和工作原理，学习产品，完成开题报告；第五周第九周分析、设计控制系统；第十周第十二周完成论文 指 导教 师意 见指导教师签字_ 年 月 日院 系毕 业设 计领 导小 组审 核意 见系主任_ 教学院长_ 年 月 日 年 月 日