【正文】 壓力值相等。由4臺(tái)水泵構(gòu)成的變頻泵組實(shí)例如 下圖： 圖31 變頻給水泵組 自來水進(jìn)水閥 液壓水位控制閥 浮球閥 儲(chǔ)水箱 閥門 橡膠接頭水泵 橡膠接頭 止回閥 閥門 1出水總管 泵組的控制要求對(duì)變頻給水泵組的控制要求是PLC程序設(shè)計(jì)的依據(jù)，因此在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)及程序之前必須確定具體的控制要求。根據(jù)揚(yáng)程特性曲線和管阻特性曲線可以看出用水流量和給水流流量處于平衡狀態(tài)時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。時(shí)變性：在變頻調(diào)速恒壓給水系統(tǒng)中，由于有定量泵的加入控制，而定量泵的控制(包括定量泵的停止和運(yùn)行)是時(shí)時(shí)發(fā)生的，同時(shí)定量泵的運(yùn)行狀態(tài)直接影響給水系統(tǒng)的模型參數(shù)，使其不確定性地發(fā)生變化，因此可以認(rèn)為，變頻調(diào)速恒壓給水系統(tǒng)的控制對(duì)象是時(shí)變的。 變頻恒壓給水系統(tǒng)特點(diǎn)變頻恒壓給水系統(tǒng)能適用生活水、工業(yè)用水以及消防等多種場(chǎng)合的給水，具有以下特點(diǎn)[7][15]：滯后性：給水系統(tǒng)的控制對(duì)象是用戶管網(wǎng)的水壓，它是一個(gè)過程控制量，同其他一些過程控制量(如：溫度、流量、濃度等)一樣，對(duì)控制作用的響應(yīng)具有滯后性。此時(shí)水泵輸出功率用圖形表示為(,Q2 ,D ,H0)圍成的矩形面積，其值為： （）可見，改用調(diào)速控制，節(jié)能量為(H0,D ,F ,H1)圍成的矩形面積，其值為： （）所以，當(dāng)用閥門控制流量時(shí)，有功率被浪費(fèi)掉。變頻調(diào)速給水方式屬于轉(zhuǎn)速控制。其實(shí)質(zhì)是通過改變水路中的阻力大小來改變流量，因此，管阻將隨著閥門開度的改變而改變，但其揚(yáng)程特性不變。頻率f從額定值fn往下調(diào)時(shí)，電機(jī)機(jī)械特性的變化情況，如圖22所示。這種調(diào)速方式需要專用的變頻裝置，即變頻器。但在給水系統(tǒng)中由轉(zhuǎn)速控制法實(shí)現(xiàn)恒壓給水時(shí)，為適應(yīng)流量的變化，電機(jī)一般難以工作于額定狀態(tài)，其轉(zhuǎn)速值往往遠(yuǎn)低于額定轉(zhuǎn)速，此時(shí)的轉(zhuǎn)差率增大，轉(zhuǎn)差功率增大，電機(jī)運(yùn)行效率降低。這種調(diào)速方式只適用于專門的變極電機(jī)，而且是有極調(diào)速，級(jí)差大，不適用于給水系統(tǒng)中轉(zhuǎn)速的連續(xù)調(diào)節(jié)。異步電機(jī)的轉(zhuǎn)差率定義為： （）異步電機(jī)的同步速度為： （）異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速為： （）其中：s為轉(zhuǎn)速差；n1為異步電機(jī)的理想空載轉(zhuǎn)速，r/min；n為異步電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，r/min；f是異步電機(jī)的定子電源頻率；p為異步電機(jī)的極對(duì)數(shù)。實(shí)質(zhì)是通過改變水泵的給水能力來適應(yīng)用戶對(duì)流量的需求。閥門控制法轉(zhuǎn)速保持不變，通過調(diào)節(jié)閥門的開度大小來調(diào)節(jié)流量。這說明，通過恒壓給水就能保證給水能力和用水流量處于平衡狀態(tài)，恰到好處地滿足了用戶所需的用水流量。若：給水能力Qg用水需求Qv，則壓力P下降。所以，流量是給水系統(tǒng)的基本控制對(duì)象。因此，管阻特性所反映的是揚(yáng)程與給水流量Qg之間的關(guān)系H=f(Qg)。而管阻特性是以水泵的轉(zhuǎn)速不變?yōu)榍疤幔砻鏖y門在某一開度下，揚(yáng)程H與流量Q之間的關(guān)系H=f(Qv)。見圖21。這章主要分析給水系統(tǒng)的一些基本概念和特性。 小結(jié)本章首先介紹了論文的選題背景、意義及課題來源，在對(duì)現(xiàn)有給水系統(tǒng)存在問題調(diào)研的基礎(chǔ)上，確定了以實(shí)現(xiàn)節(jié)能、自動(dòng)、可靠、穩(wěn)定給水的變頻恒壓給水及其遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。最后列舉變頻調(diào)速恒壓給水系統(tǒng)的主要特點(diǎn)。還可以擴(kuò)展遠(yuǎn)程通訊模塊實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程和超遠(yuǎn)程控制。目前市面占主流地位的變頻器均增設(shè)了PID控制功能，采用該類變頻器加上一只小型PLC，就可以構(gòu)成一套最簡(jiǎn)的變頻恒壓給水控制核心。在技術(shù)上還從普通的繼電器開關(guān)量控制發(fā)展到電腦全自動(dòng)程序控制，從本地控制發(fā)展到遠(yuǎn)程、超程監(jiān)控。近年來隨著電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)的成熟、普及和應(yīng)用，其產(chǎn)品己用來更新改造傳統(tǒng)給水系統(tǒng)，使我國的給水行業(yè)技術(shù)的裝備水平經(jīng)歷了一次飛躍。給水壓力比較穩(wěn)定，但它需要由位置高度所形成的壓力進(jìn)行給水，為此需要建造水塔或?qū)⑺渲糜诮ㄖ镯攲拥淖罡唿c(diǎn)。隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市內(nèi)的次高層和高層建筑的比例不斷增加。關(guān)鍵詞：PLC；恒壓給水；PID控制； 第一章 緒 論隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，水對(duì)人民生活與工業(yè)生產(chǎn)的影響日益加強(qiáng)，人民對(duì)給水的質(zhì)量和給水系統(tǒng)可靠性的要求不斷提高，其水質(zhì)、水壓、流量的監(jiān)測(cè)與控制，直接影響給水系統(tǒng)的產(chǎn)品質(zhì)量、服務(wù)質(zhì)量和工作效率。應(yīng)用范圍包含常規(guī)多泵變頻恒壓給水系統(tǒng)，無負(fù)壓變頻恒壓給水系統(tǒng)，以及高穩(wěn)定度的多泵變頻恒壓系統(tǒng)。本文根據(jù)管網(wǎng)和水泵的運(yùn)行特性曲線，闡明了二次加壓給水系統(tǒng)的變頻調(diào)速節(jié)能原理，接著分析了變頻恒壓給水的原理及系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，提出基于PLC的多種不同的控制方案：控制系統(tǒng)有使用自帶PID功能的變頻器及PLC構(gòu)成的最簡(jiǎn)系統(tǒng)，和使用帶模擬量輸入輸出的PLC加上不帶PID的變頻器構(gòu)成的系統(tǒng)。無負(fù)壓變頻恒壓給水系統(tǒng)，以及高穩(wěn)定度的多泵變頻器恒壓系統(tǒng)將另文介紹。,一般只能達(dá)到7～8層樓。高位水塔和高位水箱給水由水箱、水塔直接向用戶給水，即為重力給水。但壓力采用上下限控制，壓力變化較大，耗費(fèi)動(dòng)力較多，運(yùn)行效率低，不節(jié)能，橡膠隔膜氣壓水罐的維護(hù)費(fèi)用較高。 二次加壓給水系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)為了滿足國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)恒壓生活給水的相關(guān)要求，二次加壓給水系統(tǒng)的類型除了由高位水箱給水或氣壓給水發(fā)展到變頻恒壓給水以外，還從帶儲(chǔ)水箱的變頻恒壓給水泵組加壓系統(tǒng)發(fā)展到無負(fù)壓變頻變頻恒壓給水系統(tǒng)。因而使用PLC構(gòu)成的控制系統(tǒng)更受用戶的歡迎?？刂坪诵牟捎脦M量輸出輸入的高性能PLC與常規(guī)變頻器構(gòu)成的系統(tǒng)，變頻恒壓的PID控制由PLC實(shí)現(xiàn)，可擴(kuò)展液晶顯示單元將運(yùn)行數(shù)據(jù)傳送到液晶顯示屏上顯示，或通過顯示屏方便的修改控制參數(shù)。通過對(duì)比異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法后,給水系統(tǒng)中采用的變頻調(diào)速節(jié)能效果顯著。最后還提出了保障系統(tǒng)可靠性的一些措施。在同一路給水系統(tǒng)中，設(shè)置多臺(tái)常用泵，給水量大時(shí)多臺(tái)泵全開，給水量小時(shí)開一臺(tái)或兩臺(tái)。這種聯(lián)系和變化規(guī)律可用給水系統(tǒng)的特性曲線[3]直觀地反映，主要有揚(yáng)程特性曲線和管阻特性曲線。由于在閥門開度和水泵轉(zhuǎn)速都不變的情況下，流量的大小主要取決于用戶的用水情況，因此，揚(yáng)程特性所反映的是揚(yáng)程H與用水流量Qv之間的關(guān)系。由于閥門開度的改變，實(shí)際上是改變了在某一揚(yáng)程下，給水系統(tǒng)向用戶的給水能力。圖21 給水系統(tǒng)的基本特性Fig 21 The basic characteristics of feedwater system 給水系統(tǒng)恒壓實(shí)現(xiàn)方式實(shí)現(xiàn)對(duì)給水系統(tǒng)的控制就是為了滿足用戶對(duì)流量的需求。若：給水能力Qg用水需求Qv，則壓力P上