【正文】 的調(diào)速方法有：改變電源頻率；改變電機(jī)極對(duì)數(shù)；改變轉(zhuǎn)差率。 圖 只是簡(jiǎn)單的表明 PLC 及擴(kuò)展模塊的外圍接線情況，并不是嚴(yán)格意義上的外圍接線情況。 (3) 考慮節(jié)能和水泵壽命的因素，各水泵切換遵循先啟先停、先停先啟原則。 圖中的 HL10 為自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)電源指示燈。系統(tǒng)啟動(dòng)、運(yùn)行和停止的操作不能直接斷開主電路 (如直接使 熔 斷 器或隔離開關(guān) 斷開 )，而必須通過變頻器實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)和軟 停。變頻和工頻兩個(gè)回路不允許同時(shí)接通。變頻器控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，使水壓值位于泵供水系統(tǒng)給定值的允許誤差范圍內(nèi)。這些產(chǎn)品將 PID調(diào)節(jié)器以及簡(jiǎn)易可編程控制器的功能都綜合進(jìn)變頻器內(nèi)，形成了帶有各種應(yīng)用的新型變頻器。 由于變頻器的轉(zhuǎn)速控制信號(hào)是由可編程控制器或 PID回路調(diào)節(jié)器給出的，所以對(duì)可編程控制器來講。因此，控制精度較低、水泵切換時(shí)水壓波動(dòng)大、調(diào)試較麻煩、工頻泵起動(dòng)時(shí)有沖擊、抗干擾能力較弱，但其成本較低。他比水泵出口恒壓控制方式能更節(jié)能，但這取決于將全天 24小時(shí)分成的時(shí)段數(shù)及所需水泵出口壓力計(jì)算的精確程度。罐的占地面積與水塔水箱供水方式相比較小，而且可以放在地上，設(shè)備的成本比水塔要低得多。這種方式顯然比前種節(jié)電，其節(jié)電率與水塔容量、水泵額定流量、用水不均勻系數(shù)、水泵的開、 停時(shí)間比、開 /停頻率等有關(guān)。 (1) 一臺(tái)恒速泵直接供水系統(tǒng) 這種供水方式，水泵從蓄水池中抽水加壓直接送往用戶，有的甚至連蓄水池也沒有，直接從城市公用水網(wǎng)中抽水，嚴(yán)重影響城市公用管網(wǎng)壓力的穩(wěn) 定。以下 為傳統(tǒng)的泵供水系統(tǒng)， 逐一分析。這種供水方式，水泵工作在額定流量額定揚(yáng)程的條件下，水泵處于高效能區(qū)。 (5)恒速泵十氣壓罐供水方式 這種方式是利用封閉的氣壓罐代替高位水箱蓄水，通過監(jiān)測(cè)罐內(nèi)壓力來控制泵的開、停。 ②出口變壓控制 這種控制方式其實(shí)是水泵出口恒壓控制的特殊形式。 5 5 第 2章 恒壓供水系統(tǒng) 變頻恒壓供水控制方式的選擇 目前國內(nèi)變頻恒壓供水設(shè)備電控柜的控制方式有： 1．邏輯電子電路控制方式 這類控 制電路難以實(shí)現(xiàn)水泵機(jī)組全部軟啟動(dòng)、全流量變頻調(diào)節(jié)，往往采用一臺(tái)泵固定于變頻狀態(tài)，其余泵均為工頻狀態(tài)的方式。還有一種辦法是將壓力設(shè)定信號(hào)和壓力反饋信號(hào)送入 PID回路調(diào)節(jié)器，由 PID回路調(diào)節(jié)器在調(diào)節(jié)器內(nèi)部進(jìn)行運(yùn)算后，輸入給變頻器一個(gè)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)信號(hào)。 6 6 4．新型變頻調(diào)速供水設(shè)備 針對(duì)傳統(tǒng)的變頻調(diào)速供水設(shè)備的不足之處，國內(nèi)外不少生產(chǎn)廠家近年來紛紛推出了一系列新型產(chǎn)品，如華為的 TD2100；施耐德公司的 Altivar58泵切換卡；SANKEN的 SAMCO— I系列； ABB公司的 ACS600、 ACS400系列產(chǎn)品；富士公司的 GIIS／ PIIS系列產(chǎn)品；等等。 E 1E 2P 3用 戶P 4P 5壓 力 傳 感 器A D 轉(zhuǎn) 換 器A D 轉(zhuǎn) 換 器變 頻 器液 位 傳 感 器P L C 含 P I DP 7P 9P 1 1P 1 2P 1 3MP 1 4P 1 5P 1 6P 3S 1S 2S 3水 泵 機(jī) 組水 池 水 位 信 號(hào)管 網(wǎng) 壓 力 信 號(hào)給 定 值P 2 0 V 1P 2 1V 3P 2 2V 4 圖 2. 2 供水系統(tǒng)方案圖 7 7 由圖可知：水壓傳感器檢測(cè)的泵出口水壓與給定值比較產(chǎn)生偏差信號(hào)，經(jīng)控制器調(diào)節(jié)后產(chǎn)生相 應(yīng)控制信號(hào)控制變頻器的頻率。主電路中的低壓 熔 斷器除接通電源外，同時(shí)實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)，每臺(tái)電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)由相應(yīng)的熱繼電器 FR 實(shí)現(xiàn)。如果轉(zhuǎn)向相反，則可以改變電源的相序來獲得正確的轉(zhuǎn)向。手動(dòng)運(yùn)行時(shí)，可用按鈕SB1~SB6 控制三臺(tái)水泵的啟 /停；自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)在 PLC 程序控制下運(yùn)行。倒泵只用于系統(tǒng)只有一臺(tái)變頻泵長時(shí)間工作的情況下。 Y1~Y5分別輸出三臺(tái)水泵電機(jī)的工頻 /變頻運(yùn)行信號(hào)； Y11 輸出水位超限報(bào)警信號(hào)； Y12輸出變頻器故障報(bào)警信號(hào)； Y13 輸出白天模式運(yùn)行信號(hào)； Y14 輸出報(bào)警電鈴信號(hào)；Y15 輸出變頻器復(fù)位控制 信號(hào)； AQW0 輸出的模擬信號(hào)用于控制變頻器的輸出頻率。 水泵電機(jī)多采用三相異步電動(dòng)機(jī)，而其轉(zhuǎn)速公式為： n=60f/p（ 1s）式中：f表示電源頻率， p 表示電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)， s表示轉(zhuǎn)差率。具有理論成熟，算法簡(jiǎn)單，控制效果好，易于為人們熟悉和掌握等優(yōu)點(diǎn)。 [6] 式中 p 為水壓； p(s)，ω (s)分別為 p，ω的拉普拉斯變換； Tb為表征水流慣性的時(shí)間常數(shù)； Kb為常數(shù)； Kg為表征水流“反調(diào)節(jié)”作用的微分系數(shù)。改變微分環(huán)節(jié) D， 比例積分 (PI)環(huán)節(jié)不變時(shí)，系統(tǒng)在微分時(shí)間常數(shù)較小時(shí)有較好的18 18 穩(wěn)態(tài)性能但響應(yīng)曲線在開始時(shí)不光滑，而且隨著微分時(shí)間常數(shù)增大到一定值時(shí)系統(tǒng)變得不穩(wěn)定。工作流程如圖 所示。如果用水量繼續(xù)增加，每當(dāng)加速運(yùn)行的變頻器輸出頻率達(dá)到工頻時(shí)，將繼續(xù)發(fā)生如上轉(zhuǎn)換，并有新的水泵投人并聯(lián)運(yùn)行 .當(dāng)最后一臺(tái)水泵 M3投人運(yùn)行，變頻器輸出頻率達(dá)到工頻，壓力仍未達(dá)到設(shè)定值時(shí)，控制系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出故障報(bào)警 . 降壓控制：當(dāng)用水量下降水壓升高，變頻器輸出頻率降至起動(dòng)頻率時(shí)，水壓仍高于設(shè)定值，系統(tǒng)將工頻運(yùn)行時(shí)間 最長的一臺(tái)水泵關(guān)掉，恢復(fù)對(duì)水壓的閉環(huán)調(diào)節(jié)，使壓力重新達(dá)到設(shè)定值 .當(dāng)用水量繼續(xù)下降，每當(dāng)減速運(yùn)行的變頻器輸出頻率降至起動(dòng)頻率時(shí)，將繼續(xù)發(fā)生如上轉(zhuǎn)換，直到剩下最后一臺(tái)變頻泵運(yùn)行為止。我能順利完成學(xué)業(yè)及論文的撰寫，與 吳老師 的關(guān)心、支持和幫助是分不開的。 導(dǎo)師淵博的學(xué)識(shí)，優(yōu)秀的師德，深厚的學(xué)術(shù)造詣和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度使我受益匪淺。為了變頻向工頻切換時(shí)保護(hù)變頻器免于受到工頻電壓的反向沖擊，在切換時(shí)，用時(shí)間繼電器作了時(shí)間延遲，當(dāng)壓力過大時(shí)，可以手動(dòng)按下 SBn（ n=2,4,6） 按鈕，切斷工頻運(yùn)行的電機(jī)，同時(shí)啟動(dòng)電機(jī)變頻運(yùn)行。 simulink 模塊圖如下 ： s + 11 0 s + 1水管傳遞函數(shù)0 . 30 . 4 s + 1電機(jī)傳遞函數(shù)50 . 5 s + 1變頻器傳遞函數(shù)S t e pS co p e 19 19 圖 恒壓供水系統(tǒng)階躍響應(yīng)仿真波形圖 圖 中系統(tǒng)最終穩(wěn)定，輸出水壓穩(wěn)態(tài)值為 ，但是穩(wěn)態(tài)誤差 ess 為。微分控制器能改善系統(tǒng)瞬態(tài)特性并有助于增加系統(tǒng)穩(wěn)定性 [10]。 變頻器控制電機(jī) 轉(zhuǎn)速 ， 使水壓值位于泵供水系統(tǒng)給定值的允許誤差范圍內(nèi) 。連續(xù)調(diào)節(jié)電源頻率，就可以平滑地改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。而控制指令則根據(jù)外部的運(yùn)轉(zhuǎn)指令進(jìn)行運(yùn)算獲得。 根據(jù)以上控制要求統(tǒng)計(jì)控制系統(tǒng) 中的 三菱 FX0N3A型號(hào)的