毕业设计(开题报告) 信息与电子工程系工业电气自动化专业 04级 1 班课题名称：S7-200 PLC控制的变频
调速恒压供水系统设计
毕业设计(论文)起止时间：
2007 年 3 月 1 日～ 6 月10 日(共16 周)学生姓名：赵晋学号：3040221123
指导教师：黄云龙、朱秋琴、廖东进
报告日期： 2007-3-20
3．本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路
3.1调速控制节能分析
水泵的设计负荷是按最不利条件下最大时流量及相应扬程设定的。

但实际运行中水泵每天只有很短的最大时流量，其流量随外界用水情况在变化，扬程也因流量和水位的变化而变化。

因此水泵不能总保持在一个工况点，需要根据实际情况进行控制。

通常采用的方法有阀门控制和调速控制。

阀门控制是通过增加管道的阻抗而达到控制流量的目的，因而浪费了能量：而电动机
调速控制可以通过改变水泵电动机的转速
来变更水泵的工况点，使其流量与杨程适
应管用水量的变化，维持压力恒定，从而
达到节能效果。

由流体力学可知，水泵给管网供水时，
水泵的输出功率p 与管网的水压H 及出水
流量Q 的乘积成正比；水泵的转速n 与出
水流量Q 成正比：管网的水压H 与出水流
量Q 的平方成正比。

由上述关系有，水泵
的输出功率p 与转速n 的三次方成正比，
即：
1P k HQ =； 图1-1
2n k Q =；
23H k Q =；
3P kn =；
式中k,k 1,k 2,k 3为比例常数。

当系统出水流量减小时，通过变频调速装置将供水水泵转速调小，则水泵的输出功率将随转速的变化而减小。

变频调速节能原理田如图1-1所示。

图中曲线1、2、3为管网阻力特性曲线，曲线4为水泵转速为n 1时的运行特性曲线，曲线5为水泵转速为n 2时的运行特性曲线。

水泵原来的工作点为曲线3和曲线4的交点A ，此时出水流量为Q 1，管网压力为H 1，水泵转速为n 1。

当系统的出水流量减小到Q 2，系统管网特性为曲
线1。

曲线1和曲线4的交点B 为运行工作点。

此时管网压力为H 2，水泵的输出功率
正比于H 2×Q 2。

由于H 2>H 1，高出的压力能量被浪费了，同时过高的压力对管网和设备
还可能造成危害。

如采用变频调速装置，将此时水泵的转速调至n 2，曲线5和曲线2
的交点C 为水泵的运行工作点。

调速后管网的压力仍保持为H 1，出水流量为口Q 2，水泵的输出功率正比于H 1×Q 2。

从图中可见，阴影部分正比于浪费的功率输出。

例如，
当Q 2为Q 1的80%时，通过调速将n 2调为n 1的80％，则水泵的输出功率P 2为P 1的51.2％。

如不采用调速控制，48.8％的能量将被浪费。

可见变频调速的经济效益十分可观。

说明：
1.本报告必须由承担毕业设计(论文)课题任务的学生在接到“毕业设计(论文)任务书”、正式开始做毕
业设计(论文)的第2周或第3周末之前独立撰写完成，并交指导教师审阅。

2.每个毕业设计(论文)课题撰写本报告一份，作为指导教师、教研室主任审查学生能否承担该毕业设
计(论文)课题任务的依据，并接受学校的抽查。