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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于變頻器的小型恒壓恒量供水控制系統(tǒng)開發(fā)
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 日常生活用水量經(jīng)常隨季節(jié)、晝夜變化，造成用水和供水的不平衡。這種不平衡集中表現(xiàn)在水壓上。本作品通過壓力傳感器檢測(cè)總水管的壓力并將壓力等非電量信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)(4～2OmA），然后把電信號(hào)送給PLC或者變頻器，PLC根據(jù)壓力設(shè)定值與實(shí)際檢測(cè)值進(jìn)行PID運(yùn)算，得出最佳的運(yùn)行工況參數(shù)，并給出信號(hào)直接控制變頻器的轉(zhuǎn)速，變頻器控制輸出環(huán)節(jié)的水泵，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)來調(diào)節(jié)閥門開度的大小控制實(shí)際的用水量。
- 詳細(xì)介紹：
- 日常生活用水量經(jīng)常隨季節(jié)、晝夜變化，造成用水和供水的不平衡。這種不平衡集中表現(xiàn)在水壓上。本研究小組設(shè)計(jì)了一個(gè)小型恒壓恒量供水控制系統(tǒng)。通過壓力傳感器檢測(cè)總水管的壓力并將壓力等非電量信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)(4～2OmA），然后把電信號(hào)送給PLC或者變頻器，PLC根據(jù)壓力設(shè)定值與實(shí)際檢測(cè)值進(jìn)行PID運(yùn)算，得出最佳的運(yùn)行工況參數(shù)，并給出信號(hào)直接控制變頻器的轉(zhuǎn)速，變頻器控制輸出環(huán)節(jié)的水泵，如此實(shí)現(xiàn)了一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)來調(diào)節(jié)閥門開度的大小控制實(shí)際的用水量。應(yīng)用范圍廣泛：企業(yè)生產(chǎn)用水，農(nóng)田灌溉系統(tǒng)，自來水廠，居民生活用水等等。整個(gè)系統(tǒng)采用變頻器供水，對(duì)水泵實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，延長(zhǎng)了設(shè)備的壽命，結(jié)構(gòu)緊湊，自動(dòng)化程度高，使用方便，能夠較好的控制用戶端水流量的穩(wěn)定，節(jié)能效果顯著。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 作品的設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的：在供水系統(tǒng)中，常采用恒壓供水方式。而變頻調(diào)速技術(shù)在自動(dòng)恒壓供水方面的應(yīng)用可以避免前面?zhèn)鹘y(tǒng)的恒壓供水的不足，按照用戶的要求來調(diào)節(jié)供水量，既保護(hù)水管又節(jié)約水電。 基本思路：本作品根據(jù)壓力傳感器反饋回來的壓力,通過PLC控制接觸器和變頻器變頻來實(shí)現(xiàn)水壓恒定供給，并根據(jù)實(shí)際的用水量來調(diào)節(jié)閥門開度的大小,節(jié)約用電量、用水量。 創(chuàng)新點(diǎn)：1.采用閉環(huán)回路設(shè)計(jì)，根據(jù)壓力設(shè)定值與實(shí)際檢測(cè)值進(jìn)行PID運(yùn)算，得出最佳的運(yùn)行工況參數(shù)；2.采用變頻器供水，對(duì)水泵實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，避免“憋泵” 現(xiàn)象； 3主要設(shè)備相對(duì)集中，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，系統(tǒng)維護(hù)方便；4.通過變頻器直接供水，避免了水源二次污染。 技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)：1.供水循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：通過儲(chǔ)水桶，水管的構(gòu)建，通過水泵作用，使水到達(dá)上層儲(chǔ)水桶，流經(jīng)水管到達(dá)用戶端。可以實(shí)現(xiàn)水管口水流量大小的改變，儲(chǔ)水桶中水面高低的變化等功能。2．系統(tǒng)閉環(huán)回路的設(shè)計(jì)：水泵通過變頻器軟啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)有變頻到工頻的變頻啟動(dòng)。檢測(cè)水管中水壓的壓力傳感器，輸出4～20mA電流反饋信號(hào)，傳入PLC，然后經(jīng)過PLC的自動(dòng)PID運(yùn)算，得出最佳的運(yùn)行工況參數(shù)，信號(hào)通過4AD和4DA兩個(gè)模塊的轉(zhuǎn)化及傳輸，控制變頻器的輸出轉(zhuǎn)速，控制水泵輸出水量給用戶端。3.通過整個(gè)供水系統(tǒng)達(dá)到的恒壓恒量效果：當(dāng)用水量大時(shí)，變頻器輸出頻率升高：當(dāng)用水量小時(shí)，變頻器輸出頻率降低。在可調(diào)范圍內(nèi)靠變頻泵的連續(xù)調(diào)節(jié)和工頻泵的分級(jí)調(diào)節(jié)相結(jié)合，使供水壓力始終保持為設(shè)定值。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 本作品采用閉環(huán)回路設(shè)計(jì)，根據(jù)壓力設(shè)定值與實(shí)際檢測(cè)值進(jìn)行PID運(yùn)算，得出最佳的運(yùn)行工況參數(shù)，時(shí)刻控制水泵輸出合理的供水量，能夠達(dá)到節(jié)能效果。采用變頻器供水，對(duì)水泵實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，避免“憋泵” 現(xiàn)象。整個(gè)系統(tǒng)主要設(shè)備相對(duì)集中，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，系統(tǒng)維護(hù)方便。還能實(shí)現(xiàn)變頻器直接供水，避免了水源經(jīng)過水箱、水塔或氣罐加壓造成的二次污染。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2010年浙江省新苗人才計(jì)劃項(xiàng)目驗(yàn)收結(jié)題
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品，現(xiàn)場(chǎng)演示，圖片，錄像
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 本作品通過壓力傳感器檢測(cè)總水管的壓力并將壓力等非電量信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)(4～2OmA），然后把電信號(hào)送給PLC或者變頻器，PLC根據(jù)壓力設(shè)定值與實(shí)際檢測(cè)值進(jìn)行PID運(yùn)算，得出最佳的運(yùn)行工況參數(shù)，并給出信號(hào)直接控制變頻器的轉(zhuǎn)速，變頻器控制輸出環(huán)節(jié)的水泵，如此實(shí)現(xiàn)了一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。 本作品采用變頻恒壓供水，消除了總水管的壓力波動(dòng)，延長(zhǎng)了設(shè)備壽命。由于系統(tǒng)采用閉環(huán)恒壓控制，合理利用資源，節(jié)能效果顯著。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，系統(tǒng)維護(hù)方便。避免造成水的二次污染，飲用水干凈。 本作品應(yīng)用范圍廣泛：自來水廠，加壓泵房，居民生活區(qū)，賓館及其它建筑，企業(yè)生產(chǎn)用水，鍋爐循環(huán)水系統(tǒng)，農(nóng)田灌溉系統(tǒng)，樓宇供水。 本作品能夠能夠節(jié)約大量的電與水，符合現(xiàn)今國(guó)家節(jié)能的政策。還能夠降低成本，具有很大的推廣價(jià)值，這個(gè)作品能夠產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益，盈利能力很強(qiáng)。據(jù)調(diào)查我國(guó)全部中小企業(yè)達(dá)3980萬戶，僅企業(yè)這一項(xiàng)市場(chǎng)就相當(dāng)?shù)拇蟆?
同類課題研究水平概述
- 隨著社會(huì)的發(fā)展，人們意識(shí)到節(jié)約能源越來越重要。如今無論哪行哪業(yè)都很重視節(jié)能。《中國(guó)節(jié)能技術(shù)政策大綱》中就指出我國(guó)能源領(lǐng)域面臨嚴(yán)重問題。如我國(guó)人均能源資源占有量?jī)H為世界平均水平的一半。但是中國(guó)的單位國(guó)民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值所消耗的電是美國(guó)、德國(guó)等的四倍左右，消耗的水是美國(guó)、德國(guó)等的二倍左右，節(jié)電節(jié)水的潛力非常大。 特別是在現(xiàn)代城市及鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水中，基本上都是靠供水站的電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)離心泵，產(chǎn)生壓力使管網(wǎng)中的自來水流動(dòng)，把供水管網(wǎng)中的水送給用戶。但供水泵供水的同時(shí)，也消耗大量的能量，如果能在提高供水機(jī)泵的效率、確保供水機(jī)泵的可靠穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)，降低能耗，將具有重要的經(jīng)濟(jì)意義。 我國(guó)供水機(jī)泵的特點(diǎn)是數(shù)量大、范圍廣、類型多，在工程規(guī)模上也有一定水平，但在技術(shù)水平、工程標(biāo)準(zhǔn)以及經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)等方面與國(guó)外先進(jìn)水平相比，還有一定的差距。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人們對(duì)供水質(zhì)量和供水系統(tǒng)的可靠性要求不斷提高，需要利用先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)、控制技術(shù)以及通訊技術(shù)，要求設(shè)計(jì)出高性能、高節(jié)能、能適應(yīng)供水廠復(fù)雜的恒壓供水系統(tǒng)。 為此，需要推廣節(jié)能新工藝、新技術(shù)、新材料和新產(chǎn)品,限制并淘汰落后的工藝技術(shù)設(shè)備。水可謂在這個(gè)社會(huì)中舉足輕重，無論是在企業(yè)還是居民都需要用水，而實(shí)現(xiàn)如何供水，怎樣才能使供水系統(tǒng)用最少的投入實(shí)現(xiàn)其最優(yōu)的功能正是大家所想要的。本項(xiàng)目就是基于此目的——能夠節(jié)約用電量、用水量——來展開的。 近十年來，變頻技術(shù)在我國(guó)有很大的發(fā)展，但是與發(fā)達(dá)國(guó)家的水平還是相差很遠(yuǎn)。日本在風(fēng)機(jī)、水泵上變頻調(diào)速的采用率達(dá)到了10%,而我國(guó)還不足0.01%。從中可以知道我國(guó)的變頻技術(shù)在恒壓供水還有很大的發(fā)展空間。傳統(tǒng)的恒壓供水方案主要有兩種：一是水塔、水箱供水，二是氣罐加壓供水。近年來隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)在自動(dòng)恒壓供水方面獲得了廣泛的應(yīng)用。目前，在供水系統(tǒng)中，常采用恒壓供水方式。傳統(tǒng)的恒壓供水系統(tǒng)易造成二次污染，水質(zhì)變差、水壓不穩(wěn)。而變頻調(diào)速技術(shù)在自動(dòng)恒壓供水方面的應(yīng)用可以避免前面?zhèn)鹘y(tǒng)的恒壓供水的不足，按照用戶的要求來調(diào)節(jié)供水量，既保護(hù)水管又節(jié)約水電。
