郑州铁路职业技术学院 毕业设计开题报告 设计题目： 系 部： 电气工程系 专 业： 电气自动化技术 班 级： 姓 名： 指导教师： 研究时间： 2012 年 4 月 5 日 

黑龙江科技学院本科毕业设计开题报告 题 目 变频调速全自动生活消防恒压给水控制系统设计 来源 教学实践 1、研究目的和意义 随着社会经济的迅速发展，水对人们的生活和工业生产越来越重要，人们对供水的安全可靠性的要求 不断提高。给水压力与流量对用户的用水质量具有直接影响，因而对给水水压、流量的控制，直接影响到 给水系统的供水质量。给水泵组是一种长期运行的用电设备，节约泵组的电耗，对国家节能减排意义重大。 是把先进的自动化技术、控制技术、通讯及网络技术、节能技术等应用于给水领域。针对城市高层建筑和 消防供水系统的实际情况，以单片机和变频器为主要单元组成变频调速恒压供水系统。采用自动控制原理 实现对供水压力的连续监督和控制，自动调节水泵电机加、减速，自动完成各泵的轮休、泵组软启动及无 冲击切换，使水压平稳过渡，延长设备寿命，提高供水水量，降低能耗。在传统的变频调速方式上大大的 提高了调速系统的性能。通过本项目的设计、研究及应用，不仅能够节约水资源，减少设备维护，而且该 系统结合高层建筑生活供水与消防供水于一体，在节约能源与水资源的前提下，既保证居民的生活用水， 又提高了消防安全系数。具有较大的经济和社会意义。 2、国内外发展情况(文献综述) 水是生产生活中不可缺少的重要组成部分，城市的生活生产用水主要来自由自来水公司的市政管网提 供。然而自来水的给水压力通常只能达到 0.35-0.4MPa，一般只能满足 8 层楼的用水需求，随着国家经济 的发展，城市内的次高层和高层建筑的比例不断增加，自来水的给水压力已无法满足次高层和高层建筑的 生活和消防给水的要求，只能由生活小区依靠二次加压给水设备进行增压给水。 近年来，随着变频调速技术的成熟、普及和应用，其产品已用来更新改造传统给水系统，是我国给水 行业的技术水平经历了一次飞跃。变频调速系统实现了电机无级调速，根据水泵出口的压力情况自动调节 水泵机组的转速，从而保持水压恒定，以满足人们对给水系统的要求。变频调速恒压给水系统无论是投资 规模、运行的经济性、可靠性、稳定性和自动化程度等方面都优于传统的给水系统，而且还能有效的降低 能耗。 变频恒压供水是在变频调速技术发展之后发展起来的，目前国外的变频恒压供水系统成熟可靠，恒压 自动控制技术先进。国外的变频恒压供水系统在设计师采用了一台变频器只带一台水泵的方式。这种方式 安全可靠，变频方式更加灵活，但成本很高。 近年来，国内有许多公司在从事变频恒压供水设备的研制和生产，国内变频器主要采用进口元件组装， 结合 PLC、PID 调节器、单片机实现恒压供水，在小容量、控制要求较低的领域。但国产变频器发展较快， 由于其成本低廉，已占领了相当部分小容量变频恒压供水市场。但在大功率大容量的变频器上，国产变频 器有待于进一步的改进和完善。 随着我国国民经济的迅速发展，能源紧缺问题愈加严重，因此应用变频调速技术来提高供水质量、降 低能耗，在供水领域已得到越来越广泛的重视。变频恒压调速系统可依据用水量的变化自动调节系统的运 行参数，保持水压恒定以满足用水要求,是当今先进、合理的节能型供水系统。在短短的几年内，变频调 速恒压供水系统经历了一个逐步完善的发展过程，早期的单泵调速恒压供水系统逐渐被多泵系统取代，运 行效率更高。变频调速恒压供水系统以其节能、安全、供水质量高等优点，使我国供水系统实现水泵电机 的无级调速。将变频调速恒压供水系统用于消防，可以防止供水压力不足，不能及时扑救火灾，可能引起 重大经济损失和人员伤亡。 还有，用户用水的多少是经常变动的，因此，供水不足或供水过剩的情况时有发生。而用水和供水之 

间的不平衡集中地反映在供水压力上；用水多而供水少，则压力低；用水少而供水多则压力大。变频调速 全自动恒压给水系统可以根据用户的用水量和给水压力来调节电机泵组的运行状态，避免了这种不平衡现 象，在提高供水质量的同时还保证电机泵组运行在最低消耗的状态，减少了电能的消耗。 但现在国内的变频调速恒压供水系统与消防供水多数都是两个单闭环恒压调速系统，为了既满足居民 的生活用水，又要保证消防用水的安全可靠，出现了一个新的研究方向：变频调速全自动生活消防恒压供 水系统。该系统不仅满足以上两点要求，还将原来的两个系统结合在一起，组成一个双闭环调速恒压供水 系统。把先进的自动化技术、通讯技术等应用到供水领域而设计出的变频调速全自动生活消防恒压供水系 统，高性能、低能耗、消防安全可靠，具有较大的经济和社会意义。 3、研究/设计的目标： 1 . 恒 压 供 水 控 制 系 统 的 组 成 及 特 点 2 . 系 统 工 作 原 理 及 恒 压 供 水 系 统 的 特 性 3 . 交 流 调 速 分 类 ， 特 点 及 工 作 原 理 4 . 变 频 器 的 选 型 原 则 、 参 数 设 定 及 抗 干 扰 措 施 的 选 取 5 . 变 频 器 的 主 回 路 及 基 本 控 制 回 路 设 计 6 . 单 片 机 控 制 原 理 、 硬 件 实 现 及 软 件 编 程 7 . 软 件 调 试 与 系 统 仿 真 在 了 解 恒 压 供 水 控 制 系 统 的 发 展 与 现 状 的 基 础 上 ，为 城 市 高 层 住 宅 实 时 供 水 设 计 一 种 全 自 动 生 活 消 防 公 用 给 水 控 制 系 统 ， 考 虑 节 省 空 间 及 节 能 等 因 素 ， 采 用 变 频 调 速 控 制 方 案 ， 拟 采 用 1 5 ～ 2 2 k w 水 泵 3 ～ 4 台 ， 要 求 有 手 动 自 动 功 能 ， 全 功 能 显 示 （ 显 示 压 力 、 转 速 、 各 水 泵 运 行 状 态 等 ） 并 具 备 完 善 的 保 护 。 4、设计方案： 研究方案：变频调速全自动生活消防恒压供水控制系统方框图如下： 

5、方案的可行性分析： 通过在这段对本题目的前期准备，收集了许多变频调速恒压供水系统的资料，对单片机控制有了更深 的理解，掌握了变频调速恒压供水系统的组成及特点，并理解了系统的工作原理。对变频器和单片机的掌 握上可以实现本次设计的要求。 6、 设计产品的主要用途和应用领域： 主要应用于高层建筑、居民小区等的生活与消防供水。 7、时间进程 1-2 周 去 图 书 馆 查 阅 资 料、文 献 完 成 内 容 进 度 安 排 3 周 4 周 5 周 6 周 7 周 8 周 9 周 10 周 11-12 周 13 周 14 周 15 周 16 周 17 周 18 周 参 观 实 习 撰 写 开 题 报 告 并 准 备 开 题 答 辩 将 收 集 的 资 料 进 行 详 细 总 结 确 定 论 文 总 体 结 构 确 定 总 体 方 案 变 频 器 的 选 型 原 则 、 参 数 设 定 及 抗 干 扰 措 施 的 选 取 变 频 器 的 主 回 路 及 基 本 控 制 回 路 设 计 控 制 系 统 主 回 路 的 设 计 单 片 机 控 制 原 理 、 硬 件 实 现 及 软 件 编 程 绘 制 原 理 图.辅 助 电 路 的 设 计 软 件 调 试 与 系 统 仿 真 翻 译 外 文 文 献 检 查 设 计 内 容，修 改 完 善 画 图 和 撰 写 论 文 准 备 答 辩 参考文献： 杜金城，电气变频调速设计技术[M]。中国电力出版社。2001 张燕宾，变频调速应用实践[M]。机械工业出版社。2001 李治国，供水系统中水泵的节能控制。流体机械。2005 冯仰新、枫仰敏，李志鸿。基于 PLC 的 Fuzzy-PID 控制恒压供水系统[J]。电机与控制应用。2009 姚来福，水泵变频调速的节电量计算及系统设计[M]。科学出版社。2005 西文参考文献: Eker、Lyas,Operation and Control of a Water Supply System,ISA Transactions,July,2003. Mousavi H,Ramamurthy A.S,Advances in Water Resources,2000. YAN De-ging.Application of variable Frequency coFStant Pressure Water Supply EquiZMentin Lage-scale Pumping Station[J].Drainage and Irrigation Machinery.2004. 

指导教师意见: 毕业设计领导小组意见: 教师签字： 组长签字： 年 月 日 年 月 日