基本信息
- 項目名稱：
- 基于變頻器的小型恒壓恒量供水控制系統(tǒng)開發(fā)
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 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總水管的壓力并將壓力等非電量信號轉(zhuǎn)換為電信號(4～2OmA），然后把電信號送給PLC或者變頻器，PLC根據(jù)壓力設(shè)定值與實際檢測值進行PID運算，得出最佳的運行工況參數(shù)，并給出信號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，實現(xiàn)了一個閉環(huán)控制系統(tǒng)來調(diào)節(jié)閥門開度的大小控制實際的用水量。
- 詳細介紹：
- 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)計了一個小型恒壓恒量供水控制系統(tǒng)。通過壓力傳感器檢測總水管的壓力并將壓力等非電量信號轉(zhuǎn)換為電信號(4～2OmA），然后把電信號送給PLC或者變頻器，PLC根據(jù)壓力設(shè)定值與實際檢測值進行PID運算，得出最佳的運行工況參數(shù)，并給出信號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，如此實現(xiàn)了一個閉環(huán)控制系統(tǒng)來調(diào)節(jié)閥門開度的大小控制實際的用水量。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。整個系統(tǒng)采用變頻器供水，對水泵實現(xiàn)軟啟動，延長了設(shè)備的壽命，結(jié)構(gòu)緊湊，自動化程度高，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、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 作品的設(shè)計、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現(xiàn)水壓恒定供給，并根據(jù)實際的用水量來調(diào)節(jié)閥門開度的大小,節(jié)約用電量、用水量。 創(chuàng)新點：1.采用閉環(huán)回路設(shè)計，根據(jù)壓力設(shè)定值與實際檢測值進行PID運算，得出最佳的運行工況參數(shù)；2.采用變頻器供水，對水泵實現(xiàn)軟啟動，避免“憋泵” 現(xiàn)象； 3主要設(shè)備相對集中，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，系統(tǒng)自動化程度高，系統(tǒng)維護方便；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：1.供水循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計：通過儲水桶，水管的構(gòu)建，通過水泵作用，使水到達上層儲水桶，流經(jīng)水管到達用戶端?？梢詫崿F(xiàn)水管口水流量大小的改變，儲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：水泵通過變頻器軟啟動，實現(xiàn)有變頻到工頻的變頻啟動。檢測水管中水壓的壓力傳感器，輸出4～20mA電流反饋信號，傳入PLC，然后經(jīng)過PLC的自動PID運算，得出最佳的運行工況參數(shù)，信號通過4AD和4DA兩個模塊的轉(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.通過整個供水系統(tǒng)達到的恒壓恒量效果：當用水量大時，變頻器輸出頻率升高：當用水量小時，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)和工頻泵的分級調(diào)節(jié)相結(jié)合，使供水壓力始終保持為設(shè)定值。
科學性、先進性
- 本作品采用閉環(huán)回路設(shè)計，根據(jù)壓力設(shè)定值與實際檢測值進行PID運算，得出最佳的運行工況參數(shù)，時刻控制水泵輸出合理的供水量，能夠達到節(jié)能效果。采用變頻器供水，對水泵實現(xiàn)軟啟動，避免“憋泵” 現(xiàn)象。整個系統(tǒng)主要設(shè)備相對集中，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，系統(tǒng)自動化程度高，系統(tǒng)維護方便。還能實現(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。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 2010年浙江省新苗人才計劃項目驗收結(jié)題
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品，現(xiàn)場演示，圖片，錄像
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 本作品通過壓力傳感器檢測總水管的壓力并將壓力等非電量信號轉(zhuǎn)換為電信號(4～2OmA），然后把電信號送給PLC或者變頻器，PLC根據(jù)壓力設(shè)定值與實際檢測值進行PID運算，得出最佳的運行工況參數(shù)，并給出信號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，如此實現(xiàn)了一個閉環(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，延長了設(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)簡單緊湊，系統(tǒng)維護方便。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)今國家節(jié)能的政策。還能夠降低成本，具有很大的推廣價值，這個作品能夠產(chǎn)生較大的經(jīng)濟與社會效益，盈利能力很強。據(jù)調(diào)查我國全部中小企業(yè)達3980萬戶，僅企業(yè)這一項市場就相當?shù)拇蟆?
同類課題研究水平概述
- 隨著社會的發(fā)展，人們意識到節(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?！吨袊?jié)能技術(shù)政策大綱》中就指出我國能源領(lǐng)域面臨嚴重問題。如我國人均能源資源占有量僅為世界平均水平的一半。但是中國的單位國民經(jīng)濟總產(chǎn)值所消耗的電是美國、德國等的四倍左右，消耗的水是美國、德國等的二倍左右，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機帶動離心泵，產(chǎn)生壓力使管網(wǎng)中的自來水流動，把供水管網(wǎng)中的水送給用戶。但供水泵供水的同時，也消耗大量的能量，如果能在提高供水機泵的效率、確保供水機泵的可靠穩(wěn)定運行的同時，降低能耗，將具有重要的經(jīng)濟意義。 我國供水機泵的特點是數(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、工程標準以及經(jīng)濟效益指標等方面與國外先進水平相比，還有一定的差距。隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，人們對供水質(zhì)量和供水系統(tǒng)的可靠性要求不斷提高，需要利用先進的自動化技術(shù)、控制技術(shù)以及通訊技術(shù)，要求設(shè)計出高性能、高節(jié)能、能適應(yīng)供水廠復雜的恒壓供水系統(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。水可謂在這個社會中舉足輕重，無論是在企業(yè)還是居民都需要用水，而實現(xiàn)如何供水，怎樣才能使供水系統(tǒng)用最少的投入實現(xiàn)其最優(yōu)的功能正是大家所想要的。本項目就是基于此目的——能夠節(jié)約用電量、用水量——來展開的。 近十年來，變頻技術(shù)在我國有很大的發(fā)展，但是與發(fā)達國家的水平還是相差很遠。日本在風機、水泵上變頻調(diào)速的采用率達到了10%,而我國還不足0.01%。從中可以知道我國的變頻技術(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，既保護水管又節(jié)約水電。
