恒壓變頻熱水供應系統
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- 里面有畢業設計說明書和所有的電氣CAD圖紙，主要是變頻供水。摘 要
本文設計的HWABB型恒壓變頻供水,旨在為大學生宿舍提供生活熱水。該宿舍樓有21層共住學生約2000人，將21層宿舍樓分三個區進行單獨供水：高區、中區和低區。每個區由單獨的恒壓變頻器控制箱進行水壓的維持，三個變頻控制箱由一個主控箱進行總控制。
本設計采用能效比4-6的空氣源作為加熱方式然后通過熱交換器將熱量傳給低溫水質，通過循環泵進行多次循環加熱，最終通過溫度傳感器和PLC結合判斷停止加熱。
本文進行了水力計算，基于計算參數進行了管路配置與機電設備的選型。本文通過三種方案的論述最終確定為電氣控制系統和PLC控制方案，并設計了電氣控制電路圖和PLC控制程序。實現了水位高低控制、水溫控制、供水泵啟停切換控制、補水控制、分時段加熱與供水等控制功能。
本設計根據恒壓變頻供水要求，設計了高、中、低三個分區的熱水供給。每個區包含一個變頻器和3個水泵電機組。每一個變頻器對兩臺泵進行工頻/變頻切換，并與PLC綜合判斷控制。每一組水泵機組都實現兩用一備，并且通過選擇開關進行選擇備用泵。整個恒壓變頻供水都是以用戶用水壓力恒定為中心進行控制的。
關鍵詞：水系統設計；恒壓變頻供水；空氣源熱泵；PLC；
Abstract
In this paper, HWABB constant pressure variable frequency water supply is designed to provide hot water for student undefined dormitory. The 21-story dormitory, which has about 2000 students, is divided into three separate sections: the High, the Central and the low. Each area is maintained by a separate constant-voltage converter control box, and three variable-frequency control boxes are controlled by a single main control box.
This design uses the energy efficiency ratio 4-6 air source as the heating mode and passes the heat transfer through the heat exchanger to the low temperature water. The heat exchanger is heated by the circulating pump for several cycles. Finally, the heating is stopped by the combination of the temperature sensor and the PLC.
In this paper, I did hydraulic calculations. Pipe configuration and electromechanical equipment selection are carried out based on calculation parameters. In this paper, the electric control system and the PLC control scheme are determined through the discussion of three schemes, and the electrical control circuit diagram and the PLC control program are designed. The control functions such as water level control, water temperature control, switch control of water supply pump start and stop, water supply control, heating and water supply are realized.
According to the requirement of constant pressure variable frequency water supply, the hot water supply of high, middle and low zones is designed. Each area contains one inverter and three pump motor groups. Each converter switches the two pumps with frequency / frequency conversion, and synthetically judges and controls with PLC. Each group of pump units are dual-purpose, and by selecting switches to select the backup pump. The whole constant pressure variable frequency water supply is controlled by constant water pressure.
Keywords: Water system design；Constant pressure frequency conversion water supply；Air source heat pump；PLC
目 錄
摘 要 I
Abstract II
第1章 概述 1
1.1設計背景 1
1.2設計意義 1
1.3設計任務 2
第2章 水系統設計 3
2.1儲熱水箱與空氣源機組選型 3
2.2水力計算與管網設計 4
2.3供水泵、循環泵的選型 6
2.4控制方案論證 9
第3章 主控箱電氣控制系統設計 14
3.1循環泵電氣控制設計 14
3.2水溫、水位、補水電氣控制設計 16
3.3主控箱PLC電氣控制設計 17
3.4主控箱智能儀表接線原理 18
第4章 恒壓變頻供水電氣控制設計 20
4.1變頻器工作原理 20
4.2泵與管系配合特性 20
4.3恒壓變頻供水系統原理介紹 21
4.4恒壓變頻供水電氣控制設計 23
4.5變頻器輸入輸出 26
第5章 PLC程序設計與仿真 30
5.1恒壓變頻程序設計及仿真 30
5.2主控箱程序設計及仿真 36
總結 39
參考文獻 40
致謝 41
第1章 概述
1.1設計背景
水在人類生活中扮演一個重要角色。對于水的需求，一般居民用戶基本上靠自來水公司加壓離心泵增加壓力通過管道輸送給用戶。但是這樣供水耗能大，用戶用水端水壓得不到可靠保障。這就需要一項新技術，在保證用戶水壓穩定的同時，還能保證系統的穩定，并且經濟節能。變頻恒壓供水在我國發展相對落后于外國，這就使我國變頻恒壓技術發展成為必然的發展趨勢。恒壓變頻供水技術是通過遠程壓力表時刻監測著用戶的用水壓力，將檢測的壓力信號轉換為標準的電流信號送入變頻器內部的PID調節器。通過與設定的值進行對比和運算后，改變完的電壓和頻率被輸出。此頻率作用于電動機使電動機的速度得到變化，從而改變供水壓力，保持用戶的用水壓力。變頻器與PLC結合使用能達到智能控制的功能。PLC主要負責接收信號和輸出控制信號，內部主要通過軟件編程實現各種控制功能。
恒壓變頻供水可以實現冷水、熱水的供應，對于熱水的供應就得考慮加熱源的問題。目前市場上加熱方式比較多。這些加熱方式多多少少都存在一些節能，安全的問題。就能效比來講，空氣源加熱能達到4-5，相對于各種加熱方式而言，是目前最經濟實用的加熱源選擇。
1.2設計意義
交流電動機恒壓變頻調速供水主要有以下四大優點：
1)通過三臺泵機的工頻/變頻切換，實現供水系統的恒壓供水保障，確保供水系統的安全可靠經濟。
2)采用變頻調速技術實現電動機的軟啟動，降低電動機在啟動和停止時的轉矩，使供水流量不會再一點點時間內發生劇烈改變[6]。能減少供水設備受到的沖擊，延長設備使用時間。
3)電動機的軟啟動，不僅能降低轉矩還能降低啟動電流，對于電動機本身使用壽命是有用的，而且對于相關電氣元件的保護也是有用的。
4)根據用戶實際使用水壓流量，自行進行轉速調整，減少了泵葉片、軸承等旋轉部件的磨損，降低了維護費用，減少了設備的損耗風險。
1.3設計任務
設計用于大學生宿舍2000人的生活熱水供給加壓系統，按一個儲熱水箱和三個分區集中供水方式設計，控制功能要求：（1）宿舍樓高21層；（2）要求供水壓力3至4BAR；（3）要求分時段供水控制；（4）要求具有水位控制和水位保護功能；（5）要求ABB恒壓變頻供水。
根據設計要求，要將21層宿舍樓分為高、中、低三個區供水。要求用戶壓力保持在3至4BAR，涉及到恒壓變頻供水。恒壓變頻用水就要對變頻器進行選型和變頻器的參數設置。要實現時段供水、水位控制、水位保護，就得將變頻器和PLC進行連接，用PLC進行邏輯控制，輸出控制信號。在此過程中涉及到各組部件的接線、供水泵機組的選型、宿舍樓的管徑分布及管徑選擇、變頻器選型及參數設置、PLC邏輯編程、各控制的布置設計等。...
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