關鍵詞 變頻器 PID PLC
1 引言
在有些特殊的地方及較高的樓宇群，供水壓力不足給生產(chǎn)、生活帶來極大的不便，如何保證供水的質量，本文著重論述供水系統(tǒng)中的智能化及其所組成的系統(tǒng)。
2 智能化供水系統(tǒng)的控制原理及運行
在供水系統(tǒng)中由各種流向的管道組成的管網(wǎng)系統(tǒng)是提供水源的重要的途徑，保證管網(wǎng)中水的壓力，才能使用戶有較高的供水質量。在這個系統(tǒng)中，為保證管網(wǎng)中的壓力，所采用的控制方法為圖1所示。
整個系統(tǒng)中PID參數(shù)的整定是一個關鍵的問題，PID參數(shù)直接影響控制效果。PID參數(shù)可以由兩個方面確定：1）建立控制對象的數(shù)字模型，基本上根據(jù)某一個整定原則來確定；2）利用實驗方法確定PID參數(shù)，控制器一經(jīng)設計好，PID參數(shù)就確定了。如需要還可以進行再線調整PID的參數(shù)，以滿足控制的要求，由于控制中采用PID的功能，這些可以減少PLC的計算量。在本系統(tǒng)采用數(shù)學模型的基礎上又經(jīng)過實驗確定了PID參數(shù)。
本系統(tǒng)設計目標為日供水量6千噸，選擇DAi－125×3的水泵4臺，由變頻器拖動一臺泵進行改變流量供水，維持供水管網(wǎng)的壓力穩(wěn)定，當用水量大于一臺泵供水量時，可將第二臺泵投入運行，以此類推。當用水量少的時候，可逐臺遞減已投入運行的泵，由變頻器控制動力水泵繼續(xù)變量供水，維持管網(wǎng)的壓力，這就是恒壓變流量或變壓變流量供水的方式，也稱為智能供水方式。在供水量增加或減少時采用分時、分段、多壓力控制，避免電機頻繁的增減。使電機減少啟動的次數(shù)以增加節(jié)能效果。
3 變頻器節(jié)能原理及選擇依據(jù)
變頻器實際是一種頻率、電壓可調的電源，它在調節(jié)泵的負載時，可根據(jù)負載運行工作狀態(tài)，調整輸出的頻率和電壓以達到節(jié)能的目的。由泵在不同揚程流量的曲線決定泵的特性曲線，只是泵的種類與曲線有所不同，一般情況，與阻力矩的平方成正比，泵的特性曲線是隨變頻器調整頻率變化而變化，而曲率是不變的。從圖2中可以看到在不同轉速下的阻力曲線Nn、N1、N2、N3，在采用出口恒壓或端口恒壓的控制方式下可節(jié)約揚程AB或AC保持泵出水量不變泵轉速相應下調，節(jié)能效果非常突出。
泵類負載是一種減轉矩負載、隨著轉速的降低，負載轉矩與轉速的平方成比例的減少；負載軸功率與轉速成三次方正比的關系，這些關系為
Q∝n Q為流量；n為轉速
PY∝T∝n2 PY為壓力；T為轉矩
P∝n3 P為泵的軸功率
當壓力一定并且出水量減小時，軸功率與轉速的關系P／Pe＝（n／ne）3即軸的功率與轉速的立方成比例變化。所以變頻調節(jié)水泵轉速，節(jié)能效果十分突出。
變頻器提供頻率、電壓變化的電源來驅動電機，電機帶動水泵供水，所以變頻器須按驅動電機的容量來選擇。由于泵的負載特性為平方轉矩，所以需要功率隨轉速增長過快，與n3成正比，其所需電流也按立方增長。為了不使負載超過工頻運行，所以連續(xù)運行時所需變頻器的容量P0［kVA］按以下幾點選擇：
3）變頻器電流I0大于電機電流，I0≥KIM；
4）選泵的揚程高于實際揚程，所以變頻器的電流應隨泵的揚程高一級，因為低揚程時泵的輸出流量增大相應的輸出功率也就大。
K：為電流波形的修正系數(shù)，選（1．05～1．10）。
4 系統(tǒng)的組成
這是一個應用在大學校園的系統(tǒng)，它的控制數(shù)學模型就是它的特性曲線即壓力曲線和流量曲線，按日供水量6千噸設計而實際日供水量3．8千噸。按設計要求進行綜合分析，可得其控制原理圖如圖3所示。
5 結束語
在供水系統(tǒng)中采用變頻調速技術已經(jīng)比較多。利用變頻調速控制水泵，使單位獲得經(jīng)濟效益，減少水資源的浪費，提高供水的質量，從而為社會提供了節(jié)能的范例。
6 參考文獻
1 韓安榮等編著．通用變頻器及其應用．三菱變頻調速器使用手冊．
2 夏紅．PID自適應控制＜相息與控制＞．1996．
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
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