变频节水节能技术(1)
毕业论文
2014/4/1
摘要：水资源及能源紧缺是制约我国经济发展的重要因素，节水节能是我国社会经济持续发展的基本国策.
关键词：变频调速技术 节水 节能 城乡供水 农业灌溉 自动控制装置
1 立项背景及技术创新点
水资源及能源紧缺是制约我国经济发展的重要因素，节水节能是我国社会经济持续发展的基本国策.美国从20世纪90年代将变频节水节能技术应用于平移式、轴转动式喷灌机及管道灌溉等系统，经测试其节能率为39％～56％，节水率为15％～30％，既稳定了管网压力，提高了灌溉质量，又节水节能，便于自动化管理，但其价格昂贵.当时，在我国城乡供水及水泵抽灌系统中，水泵一旦开始工作，电机便以额定转速运行，并以额定出水量供水，当用水量减少或在用水低谷时，管网压力过高，水龙头（或喷头）和输水管道往往被损坏，使水白白流掉，电能白白耗掉；有些系统通过阀门控制出水量，来减少供水管网压力升高，这样也造成电能与水资源的浪费.
“九五”期间，我国在工业上将交流变频调速技术列为新技术推广项目，但当时水利行业在灌溉方面未应用.为改善上述资源浪费状况，生产出价格低廉，农业能够接受的变频节水节能控制装置，水利部西北水利科学研究所承担了水利部“948”计划项目“变频节水节能技术”，本项目的关键技术为交流变频调速技术.1998年12月，我们引进了德国的8210和8220系列变频器标准规范、技术指标、性能参数检测方法和部分样机.交流变频技术大致可分为直—交变频与交—交变频两种，我们引进的为直—交变频技术，即通常所见的变频器大多采用的变频技术.我们的技术路线是引进关键技术，并对其消化吸收，在此基础上，开发外围技术，研制并生产变频节水节能产品，并重点进行推广应用.
该项技术引进后，我们对进口样机的性能参数进行了全面测量和记录，在消化吸收的基础上研制开发出了四个系列的变频调速节水节能装置，这些变频节水节能产品除了变频调速器和plc外，其他已全部国产化.本文介绍cx-b系列变频恒压供水自动控制装置和cx-d系列变频恒压节水灌溉自动控制装置.
本项目的技术创新点：（1）把交流变频调速技术应用于城乡供水及农业灌溉中，达到节水节能效果；（2）根据项目需要，自己研制出水位显示控制器，提高自动化程度；（3）根据实际需要，研制出多段压力设置转换电路，适应农业多种灌溉方式；（4）将变频调速技术、可编程序控制技术、水位显示控制技术、压力传感技术等进行了集成.
2 变频调速的基本原理
交流异步电动机的转子转速n可以用下式表示
式中 f——定子供电电源的频率；
p——电动机的极对数；
s——异步电动机的转差率.
由式（1）可见，当平滑地改变异步电动机的供电频率f时，即可改变电动机转子的转速n..
根据水泵的相似原理
式中的q、h、p、n分别为水泵的流量、扬程、轴功率和转速.
由式（2）、式（3）、式（4）可知，基于转速控制比基于流量控制可以大幅度降低轴功率.
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