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变频调速恒压供水水控制系统设计研究

作者：陈思思 杜林 尹丹君 来源：《价值工程》2011年第12期

摘要：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。在传统的变频调速方式之上大大地提高了调速系统的性能。

Abstract: Based on the practical situation of urban high rise building and fire protection and

water supply, the frequency conversion speed regulation constant voltage water supply system is made up with SCM and variable-frequency drive as the main unit conponents. The automation control

principle is adopted to realize the continuous supervision and control for water supply pressure which greatly imporved the performance of speed regulation system compared with the traditional frequency conversion speed regulation mode. 关键词：变频调速；单片机；恒压

Key words: frequency conversion; SCM; constant voltage

中图分类号：TV22文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2011）12-0001-01 1 变频调速恒压供水理论分析 1.1 供水压力和变频器输出频率的关系

在变频调速运行时，电动机的压频比U/f（供电电压/供电电源频率）保持不变，管网压力随着供电电源频率成正比例变化。当变频器的输出频率在一定时，若用户用水量增大，从而流量Q增大时，供水管网的水压将会降低。为了保持供水压力不变，就必须增大变频器的输出频率以提高水泵机组的转速;当用户的用水量减小时，流量Q减小，在变频器输出频率不变的情况下，管网的供水压力将会增大，为了减小供水管网水压，就必须降低变频器的输出频率。 1.2 恒压控制的理论分析

恒压控制的目的就是使出口总管网的实际供水压力维持在设定的供水压力上。在系统运行过程中，如果实际供水压力低于设定压力，控制系统将得到正的压力差△P，这个差值经过相应的控制算法处理之后，可以计算出变频器输出频率的的增量，该增量就是为了减小实际供水压力与设定压力的差值，将这个增量和变频器当前的输出频率值相加，得出的值就是变频器当前应该输出的频率。

1.3 变频调速恒压供水系统的构成及工作原理

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本文设计的恒压供水系统主要适用于城市高层住宅生活消防供水系统，我们以四台水泵（三台主泵和一台辅助小泵）为例，整个系统的工作流程为：安装在用户端出水管上的压力传感器，将供水管网的压力信号转变为电信号，输入A/D转换器，转换后的数字信号进入到单片机，经过相应的运算处理后，与设定的压力信号进行比较，得出偏差值，再经过自适应模糊算法得出最佳的运行工况参数，并由D/A转换器将其转换为模拟信号，输出给变频器以控制变频器的输出频率，从而控制交流电动机的转速，以控制水泵的输出流量和压力，使供水管网的压力趋向于设定压力值，从而实现闭环控制的恒压供水。 2 变频调速恒压供水系统的重点硬件设计 2.1 单片机的选择

本文所设计的系统中采用的单片机为双列直插式封装，其型号为AT89S52 24PC0532。系统的硬件电路框图如图1。 2.2串口通信电路

串口通讯电路用来实现系统与上位PC机的通讯。单片机在供水系统中用在现场进行数据采集并实现现场控制。串口通讯电路如图2所示。 3 系统的软件设计与系统调试

系统主程序设计：系统主程序在系统上电后首先要进行一系列的初始化工作，并使得串口通讯模块、A/D模块、D/A模块、LCD显示模块等与单片机的数据传输正常。另外，在系统运行过程中要及时进行故障检测，以防止设备损坏和意外发生;当出现故障时，单片机系统要及时发出报警信号，提示用户检修。若无故障存在，在LCD上会显示实际压力大小，系统启动后自动进入恒压控制模式。 4 总结

变频调速恒压供水系统能极大地改善给水管网的供水环境，可以根据管网瞬间压力变化自动调节水泵电机的转速和多太水泵电机的投入和推出，使管网住干出口端保持在恒定的设定压力值，整个供水系统始终保持高效节能和运行在最佳状态。 参考文献：

[1]阎凯峰，牛继荣.交流调速驱动系统与恒压供水[J].内蒙古工业大学学报，1998，2（17）：57-62.

[2]罗文军，王焱玉.基于单片机的恒压变频调速供水系统的设计[J].桂林航天高等专科学校校报，2005，2.

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[3]武容，葛晓霞.变频调速供水在消防给水应用中有关问题的探讨[J].消防科技与产品信息，2005，6：23.