三相异步电机在水处理工程中变频节能控制系统研究.doc

网络教育学院 本 科 生 毕 业 论 文（设 计） 原创 题 目：三相异步电机在水处理工程中变频节能控制系统研究 学习中心： 奥鹏青岛直属学习中心 层 次： 专升本 专 业： 电气工程及其自动化 年 级： 2009年09秋季 学 号： 学 生： 指导教师： 许 光 伟内容摘要 2 引 言 5 1 绪 论 6 1.1 课题的背景和意义 6 1.2 水处理行业中节能技术国内外发展现状 6 1.2.1 水处理行业中节能技术国外发展现状 6 1.2.2 水处理行业中节能技术国内发展现状 6 1.3 异步电机在水处理行业中应用变频技术进行节能的情况与未来发展趋势 6 2 三相异步电动机原理 7 2.1 三相异步电动机的基本组成 7 2.2 三相异步电动机的工作原理 7 2.3 三相异步电动机的特点与应用 8 2.3.1 三相异步电动机的特点 8 2.3.2 三相异步电动机的主要应用 8 3 三相异步电机在水处理工程中变频节能控制系统介绍 8 3.1 三相异步电机在水处理工程中变频节能控制系统构成 8 3.2 三相异步电机在水处理工程中变频节能控制系统的工作原理 9 3.2 三相异步电机在水处理工程中变频节能控制系统的控制单元 10 4 控制系统硬件的电路设计 11 4.1 系统主电路设计与硬件组态 11 4.2 系统控制电路设计 12 4.3 系统主程序设计与其中的PID算法 16 4.4 系统程序中电气保护的设计 19 5 结 论 21 5.1 工业现场的应用介绍与节能效果介绍 21 5.2 对节能减排的重大意义 21 参考文献 22 附 录 23 引 言 目前世界各地水环境急剧恶化，水处理设备也正处于大规模应用的一个起始阶段，而在水处理设备中，反渗透膜的应用占了很大的一个比重，但是反渗透膜的使用有一个无法避免的缺点，就是随着时间的推移，膜的渗透压会越来越大，因此，以本人所在的水处理公司为例，在设计这种系统时，都是按照三年后，膜的渗透压来对应选的增压水泵，所以，在设备的使用初期，增压泵实际使用效率，往往只有70-80%，而增压泵大多又是一些大功率电机来带动，少则几十千瓦，应用于海水的甚至达到几百千瓦。如果不考虑初期这其中近30%的能源，将会造成极大的浪费。所以在最近几年中，很多人也意识到了这个问题，各种各样的节能方案也是层出不穷，其中有安装种各样的能量回收装置，也有直接安装变频器的，其中能量回收装置，有使用维护简单，应用方便的特点，但是目前却无法大规模的应用，因为这项技术目前仍然是被少数几个外国公司所垄断，并且价格奇高，因此，影响了它的推广。而变频节能技术，就目前而言，已经是一种成熟的技术，不存在技术壁垒，应用也比较方便而直接，因此，成为目前水处理行业进行节能降耗的一个最主要方案。 如上所述，针对目前水处理行业的这种发展趋势，本文论述的节能方案，在原理上，采用变频技术，进行三相异步电动机的降低速度，降低电流，并且加入了压力仪表与PLC装置，让水泵进行恒压供水，提高了电机的运行平稳性，再加入流量仪表，作为保护仪表，在有压力，却持续的无水流情况下，自动断开，保护水泵与水处理设备，从而实现了三相异步电动机的平稳、低耗的运行，达到了节能的目的。 1 绪 论 1.1 课题的背景和意义 目前的世界，能源日益紧张，环境日趋恶化。节能减排，改善人类生存的环境，正成为越来越多人们的共识。 电能是所有能源种类中最易被人类使用的一种能源，也是很多其它能源所转换的一个对象，因此，对电能的节约，也就是相应的节约了其它类型的一次性能源，比如煤、油、气等非再生能源。 而人类水环境也日益恶化，水处理是建立在能源消耗基础之上的，因此，水处理这个行业，也在不断的探求各种各样的节能方案，其中就包括对水处理设备的驱动电机采用变频节能技术。 1.2 水处理行业中节能技术国内外发展现状 1.2.1 水处理行业中节能技术国外发展现状 目前，在水处理行业中，针对节能技术，国外公司采用的做法，大都是从三个方面入手，一是从源头入手，改善反渗透膜的透膜压差，从而降低进水增压泵的扬程从而达到节能效果；二是对增压泵采用变频技术，在设备的运行初期，会有比较明显的节能效果；三是采用能量回收装置，将损失的能量进行回收利用。 1.2.2 水处理行业中节能技术国内发展现状 目前，在国内的水处理行业中，针对节能技术，采用与国外公司类似的做法，也是从三个方面入手，但是不同的是，国内的行业，受制于技术与成本方面的压力，大多还是从前二项入手。其中，进入门槛最低的就是变频节能技术