基本信息
- 项目名称：
- 基于变频器的小型恒压恒量供水控制系统开发
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 日常生活用水量经常随季节、昼夜变化，造成用水和供水的不平衡。这种不平衡集中表现在水压上。本作品通过压力传感器检测总水管的压力并将压力等非电量信号转换为电信号(4～2OmA），然后把电信号送给PLC或者变频器，PLC根据压力设定值与实际检测值进行PID运算，得出最佳的运行工况参数，并给出信号直接控制变频器的转速，变频器控制输出环节的水泵，实现了一个闭环控制系统来调节阀门开度的大小控制实际的用水量。
- 详细介绍：
- 日常生活用水量经常随季节、昼夜变化，造成用水和供水的不平衡。这种不平衡集中表现在水压上。本研究小组设计了一个小型恒压恒量供水控制系统。通过压力传感器检测总水管的压力并将压力等非电量信号转换为电信号(4～2OmA），然后把电信号送给PLC或者变频器，PLC根据压力设定值与实际检测值进行PID运算，得出最佳的运行工况参数，并给出信号直接控制变频器的转速，变频器控制输出环节的水泵，如此实现了一个闭环控制系统来调节阀门开度的大小控制实际的用水量。应用范围广泛：企业生产用水，农田灌溉系统，自来水厂，居民生活用水等等。整个系统采用变频器供水，对水泵实现软启动，延长了设备的寿命，结构紧凑，自动化程度高，使用方便，能够较好的控制用户端水流量的稳定，节能效果显著。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 作品的设计、发明的目的：在供水系统中，常采用恒压供水方式。而变频调速技术在自动恒压供水方面的应用可以避免前面传统的恒压供水的不足，按照用户的要求来调节供水量，既保护水管又节约水电。 基本思路：本作品根据压力传感器反馈回来的压力,通过PLC控制接触器和变频器变频来实现水压恒定供给，并根据实际的用水量来调节阀门开度的大小,节约用电量、用水量。 创新点：1.采用闭环回路设计，根据压力设定值与实际检测值进行PID运算，得出最佳的运行工况参数；2.采用变频器供水，对水泵实现软启动，避免“憋泵” 现象； 3主要设备相对集中，结构简单紧凑，系统自动化程度高，系统维护方便；4.通过变频器直接供水，避免了水源二次污染。 技术关键和主要技术指标：1.供水循环系统的设计：通过储水桶，水管的构建，通过水泵作用，使水到达上层储水桶，流经水管到达用户端。可以实现水管口水流量大小的改变，储水桶中水面高低的变化等功能。2．系统闭环回路的设计：水泵通过变频器软启动，实现有变频到工频的变频启动。检测水管中水压的压力传感器，输出4～20mA电流反馈信号，传入PLC，然后经过PLC的自动PID运算，得出最佳的运行工况参数，信号通过4AD和4DA两个模块的转化及传输，控制变频器的输出转速，控制水泵输出水量给用户端。3.通过整个供水系统达到的恒压恒量效果：当用水量大时，变频器输出频率升高：当用水量小时，变频器输出频率降低。在可调范围内靠变频泵的连续调节和工频泵的分级调节相结合，使供水压力始终保持为设定值。
科学性、先进性
- 本作品采用闭环回路设计，根据压力设定值与实际检测值进行PID运算，得出最佳的运行工况参数，时刻控制水泵输出合理的供水量，能够达到节能效果。采用变频器供水，对水泵实现软启动，避免“憋泵” 现象。整个系统主要设备相对集中，结构简单紧凑，系统自动化程度高，系统维护方便。还能实现变频器直接供水，避免了水源经过水箱、水塔或气罐加压造成的二次污染。
获奖情况及鉴定结果
- 2010年浙江省新苗人才计划项目验收结题
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物、产品，现场演示，图片，录像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本作品通过压力传感器检测总水管的压力并将压力等非电量信号转换为电信号(4～2OmA），然后把电信号送给PLC或者变频器，PLC根据压力设定值与实际检测值进行PID运算，得出最佳的运行工况参数，并给出信号直接控制变频器的转速，变频器控制输出环节的水泵，如此实现了一个闭环控制系统。 本作品采用变频恒压供水，消除了总水管的压力波动，延长了设备寿命。由于系统采用闭环恒压控制，合理利用资源，节能效果显著。结构简单紧凑，系统维护方便。避免造成水的二次污染，饮用水干净。 本作品应用范围广泛：自来水厂，加压泵房，居民生活区，宾馆及其它建筑，企业生产用水，锅炉循环水系统，农田灌溉系统，楼宇供水。 本作品能够能够节约大量的电与水，符合现今国家节能的政策。还能够降低成本，具有很大的推广价值，这个作品能够产生较大的经济与社会效益，盈利能力很强。据调查我国全部中小企业达3980万户，仅企业这一项市场就相当的大。
同类课题研究水平概述
- 随着社会的发展，人们意识到节约能源越来越重要。如今无论哪行哪业都很重视节能。《中国节能技术政策大纲》中就指出我国能源领域面临严重问题。如我国人均能源资源占有量仅为世界平均水平的一半。但是中国的单位国民经济总产值所消耗的电是美国、德国等的四倍左右，消耗的水是美国、德国等的二倍左右，节电节水的潜力非常大。 特别是在现代城市及乡镇供水中，基本上都是靠供水站的电动机带动离心泵，产生压力使管网中的自来水流动，把供水管网中的水送给用户。但供水泵供水的同时，也消耗大量的能量，如果能在提高供水机泵的效率、确保供水机泵的可靠稳定运行的同时，降低能耗，将具有重要的经济意义。 我国供水机泵的特点是数量大、范围广、类型多，在工程规模上也有一定水平，但在技术水平、工程标准以及经济效益指标等方面与国外先进水平相比，还有一定的差距。随着社会经济的迅速发展，人们对供水质量和供水系统的可靠性要求不断提高，需要利用先进的自动化技术、控制技术以及通讯技术，要求设计出高性能、高节能、能适应供水厂复杂的恒压供水系统。 为此，需要推广节能新工艺、新技术、新材料和新产品,限制并淘汰落后的工艺技术设备。水可谓在这个社会中举足轻重，无论是在企业还是居民都需要用水，而实现如何供水，怎样才能使供水系统用最少的投入实现其最优的功能正是大家所想要的。本项目就是基于此目的——能够节约用电量、用水量——来展开的。 近十年来，变频技术在我国有很大的发展，但是与发达国家的水平还是相差很远。日本在风机、水泵上变频调速的采用率达到了10%,而我国还不足0.01%。从中可以知道我国的变频技术在恒压供水还有很大的发展空间。传统的恒压供水方案主要有两种：一是水塔、水箱供水，二是气罐加压供水。近年来随着电力电子技术的发展，变频调速技术在自动恒压供水方面获得了广泛的应用。目前，在供水系统中，常采用恒压供水方式。传统的恒压供水系统易造成二次污染，水质变差、水压不稳。而变频调速技术在自动恒压供水方面的应用可以避免前面传统的恒压供水的不足，按照用户的要求来调节供水量，既保护水管又节约水电。
