【正文】 掌握其變化規(guī)律，熟悉各種水泵性能曲線的特點(diǎn)，才能合理的選型配套，正確的決定水 泵的安裝高程以及解決水泵裝置在運(yùn)行中所遇到的許多的問(wèn)題。 轉(zhuǎn)速 n是指葉輪每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)。 (1)機(jī)械損失與機(jī)械效率 機(jī)械損失包括軸與軸承的磨擦損失、軸與填料函的磨擦損失以及葉輪在水中旋轉(zhuǎn)時(shí)引起的損失即輪盤(pán)損失。 水泵功率有以下兩種，有效功率 PM 和軸功率 PN。離心泵屬于高揚(yáng)程葉片泵，是利用葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生離心力的原理工作的。對(duì)樓于居民的生活用水有了較好的保障。 算法在變頻橫壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用及如何選擇變頻器。另一種看法則認(rèn)為由于變頻器自身的設(shè)計(jì)原理，是不允許變頻器在運(yùn)行中進(jìn)行切換的。 串級(jí)凋速的最大優(yōu)點(diǎn)是由于它可以回收轉(zhuǎn)差功率，節(jié)能效果好，且調(diào)速性能也好，但由于線路過(guò)于復(fù)雜，還需一臺(tái)與電動(dòng)機(jī)相匹配的變壓器，增加了中間環(huán)節(jié)的電能損耗，帶來(lái)了成本高，占水泵房面積大等缺點(diǎn)而影響它的推廣價(jià)值。 PWM 變頻器也有電壓型和電流型兩種，目前以電壓為主，由不可控整流電路、濾波電容及逆變電路組成。 變頻調(diào)速是將電網(wǎng)交流電經(jīng)過(guò)變頻器變?yōu)殡妷汉皖l率均可調(diào)的交流電，然后供給電動(dòng)機(jī)，使其可在變速的情況下運(yùn)行。 p ：電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì) 數(shù) 。從圖中可見(jiàn)，陰影部分正比于浪費(fèi)的功率輸出。變頻調(diào)速節(jié)能原理圖如圖 所示。因此水泵不能總保持在一個(gè)工況點(diǎn)，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行控制。 水泵電機(jī)的調(diào)控技術(shù) 在小區(qū)的供水系統(tǒng)中，水泵的電能消耗及設(shè)備的維護(hù)管理費(fèi)用，在生產(chǎn)成本中占很大的比例 。目前，恒壓變頻調(diào)速給水加壓設(shè)備已成功地應(yīng)用于居住小區(qū)給水增壓系統(tǒng)且有明顯的節(jié)能效果和經(jīng)濟(jì)效益。分析水泵工況的能耗比較圖，可以看出利用變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)恒壓供水，當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時(shí)，流量與轉(zhuǎn)速成正比，功率以轉(zhuǎn)速的三次方下降，與傳統(tǒng)供水方式中用閥門(mén)節(jié)流方式相比，在一定程度上可以減少能量損耗，能夠明顯節(jié)能。再加上目前能源緊缺，利用先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)、控制技術(shù)以及通訊技術(shù)，設(shè)計(jì)高性能、高節(jié)能、能適應(yīng)不同領(lǐng)域的恒壓供水系統(tǒng)成為必然趨勢(shì)。 關(guān)鍵詞 : PLC 變頻調(diào)速 恒壓供水 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 Abstract With the rapid development of social economy, it demands the better of water supply’s quality and reliability of water supply system. Meanwhile energy resources are seriously lack. So it is inevitable tendency to design water supply system which has high function and saves on energy well, with help of advanced technique of automation, control and munication. At the same time this system can adapt different water supply fields. On the basis of analyzing in quo of the waterworks in our country, this designs a suit of constant pressure water supply automatic system paper by using variable frequency speedregulating technology based on PLC. The system is made up of PLC, transducer, units of pumps and electromotors, pressure sensor, industrial control puter and console. The system is used a transducer to make four electromotors starting, running and timing. The two electromotors (30Kw) is partly circulated. To connect control puter with PLC and realize supervise, a real time supervise control software of water supply system is developed. To tune up the frequency of power supply by the transducer in the system, this adjusting make the speed of electromotor and performance curve of pump change. At last, it makes the status of a pump alter. Through analyzing the figure of energy wasting of pump, the quality i n pipes is direct proportion of the speed of pump if the speed of pump is reduced. The power of electromotor fells the cube of the speed of pump. So the energy wasting of constant pressure water supply based on variable frequency speed regulating technology is evidently less than the traditional mode is used throttle to supply water. Through using S7200 program software of SIMENS Company in German in the control system. The controller can pare the measure value and the value in advance of pressure. Through realtime controlling the output voltage and frequency of transducer, the output quality of pump is changed along with the changing of pump39。以及通過(guò)運(yùn)行實(shí)測(cè)。因此，這種調(diào)控方式雖然簡(jiǎn)單，但從節(jié)約能耗的角度來(lái)看，很不經(jīng)濟(jì)。而電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制可以通過(guò)改變水泵電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)變更水泵的工況點(diǎn)，使其流量與揚(yáng)程適應(yīng)管用水量的變化，維持壓力恒定，從而達(dá)到節(jié)能效果。當(dāng)系 統(tǒng)的出水流量減小到 2Q 時(shí)，系統(tǒng)管網(wǎng)特性為曲線 1，曲線 1和曲線4 的交點(diǎn) B 為運(yùn)行工作點(diǎn)?？梢?jiàn)變頻 調(diào)速的經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。 極 對(duì)數(shù)調(diào)速 在電源頻率一定的情況下，電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速與極對(duì)數(shù)成反比，改變電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)，就可以改變轉(zhuǎn)速。因此，在實(shí)用上，要求調(diào)頻的同時(shí)，改變定子電壓，保持磁通基本不變，既不使鐵芯發(fā)熱，又保持轉(zhuǎn)矩不變。交一交 變頻器由于直接交換，減少換流電路，減少損耗，效率高，波型好，但調(diào)速范圍小，控制線路復(fù)雜，功率因數(shù)低，目前較少采用。變頻軟起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是由于采用電壓 /頻率按比例控制方法，所以不會(huì)產(chǎn)生過(guò)電流，并可提供等于額定轉(zhuǎn)矩的起動(dòng)力矩，故特別適合于需重載或滿載起動(dòng)的大功率水泵電機(jī)。具體而言，論文包括以下內(nèi)容 : ，并對(duì)多泵恒壓供水系統(tǒng)中的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了論述 。壓力傳感器采樣管網(wǎng)壓力信號(hào)經(jīng) PID 處理傳送給變頻器，變頻器根據(jù)壓力大小調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，改變水泵性能曲線來(lái)實(shí)現(xiàn)水泵的流量調(diào)節(jié)，保證管網(wǎng)壓力恒定。變頻調(diào)速恒壓供水技術(shù)不僅能夠保證城市供水的穩(wěn)定，而且可以節(jié)約能 源。在六個(gè)參數(shù)中，流量、揚(yáng)程和轉(zhuǎn)速是基本參數(shù)，只要其中一個(gè)發(fā)生變化，其余參數(shù)都會(huì)按照一定的規(guī)律發(fā)生相應(yīng)的變化 [14]。 Q 一一液體的流量 (m3/s): H 一一一水泵的揚(yáng)程(m). 軸功率 PN 是水泵在一定流量、揚(yáng)程下運(yùn)行時(shí)所需的外來(lái)功率，即由動(dòng)力機(jī)傳給水泵軸上的功率 (KW)。q 漏損量 。 二者是表征水泵吸水性能曲線或氣穴性能的參數(shù)，它們是確定水泵安裝高度和評(píng)述水泵發(fā)生氣穴與氣蝕問(wèn)題的主要參數(shù)。 u 輪內(nèi)流體的牽引速度 (圓周速度 )。? 經(jīng)驗(yàn)系數(shù) 。把式 (217)代入式 (25)得 KKthW bDctguguPP )( 222 222 ?? ?? ??? （ 219） 對(duì)于離心泵來(lái)說(shuō)， ?902?? ， WP KQ 是一條向下彎的拋物線。這三種因素任一項(xiàng)發(fā)生變化，水泵的運(yùn)行工況都會(huì)發(fā)生變化。 圖 水泵工作點(diǎn)的確定 從圖 中可以看出，水泵在工作點(diǎn) A點(diǎn)提供的揚(yáng)程和管路所需的水頭相等，水泵抽送的流量等于管路所需的流量，從而達(dá)到能量和流量的平衡，這個(gè)平衡點(diǎn)是有條件的，平衡也是相對(duì)的。離心泵葉輪車削不能超出某一范圍，否則原來(lái)的構(gòu)造被破壞，使葉片末端變粗，使葉輪和泵殼之間間隙過(guò)大，增加回流損失，以致水利效率降低。 當(dāng)管網(wǎng)所需流量減少時(shí)，即從 AQ 降至 BQ ，必須把水泵出水口閘閥關(guān)小來(lái)減少水泵出水流量，使之與管網(wǎng)所需流量相等，否則會(huì)造成管網(wǎng)過(guò)載而造成爆管的危險(xiǎn) 。由節(jié) 可得到 22121 )(HH ? （ 225） 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 即 kQHQH ?? 222211 2kQH? （ 226） 式 (226)所表示的曲線稱為相似工況曲線。 圖 變頻調(diào)速恒壓供水水泵工況調(diào)節(jié)圖 由圖 可見(jiàn)，設(shè)定管網(wǎng)壓力值圖 (揚(yáng)程 )為 0H ，管網(wǎng)初始用水量為 QA，初始工況點(diǎn)為 A，水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速為 n ,，工作點(diǎn) A的軸功率即為 AOQAH0 四點(diǎn)所圍的面積。 圖 水泵工況點(diǎn)節(jié)流調(diào)節(jié)和變速調(diào)節(jié)能耗比較圖 由以上分析可知，利用變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)恒壓供水，當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時(shí)，功率以轉(zhuǎn)速的三次方下降，與恒速泵供水方式中用閘閥增加阻力的節(jié)流方式相比，在一定程度上可以減少能量損耗，能夠明顯節(jié)能。在變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)中，單臺(tái)水泵工況的調(diào)節(jié)是通過(guò)變頻器來(lái)改變電源的頻率 f來(lái)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速 n，從而改變水泵性能曲線 得以實(shí)現(xiàn)的。 ②適應(yīng)性強(qiáng)，可以廣泛的應(yīng)用于各種行業(yè) 。其理想的控制規(guī)律為 ])()(1)([)( 1 dt tdeTdtteTteKtu DP ??? ? （ 32） 對(duì)上式作拉氏變換可得 : 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 ))()()(()( 1 SSETS SETSEKSU DP ??? （ 33） PID 控制器的傳遞函數(shù)形式由式 ()描述 SKSKKSTTKSE SUSG DPDSP ??????? 11 )11()( )()( （ 34） 式中 PK — 稱為比例系數(shù) 。只要偏差存在，控制就要發(fā)生改變，實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的調(diào)節(jié)，直到系統(tǒng)偏差為零。改變一個(gè)調(diào)節(jié)參數(shù)，只影響一種調(diào)節(jié)作用，不會(huì)影響其他的調(diào)節(jié)作用。 ? ??????? ????? ??ni dP neneTTieTTneKnu 01)1()()()()( （ 35） 式中， T 為采樣周期 (或控制周期 )， n 為采樣序號(hào)， n =1,2,...， )1( ?ne 和 )(ne 分別為第 1?n 和第 n 次采樣所得的偏差信號(hào)， )(nu 為第 n 時(shí)刻的控制量。 數(shù)字 PID控制 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的系統(tǒng)采用數(shù)字控制。 3,微分部分 (D)可以對(duì)輸入的變化趨勢(shì)做出反應(yīng)，即它的輸入與輸出的大小無(wú)關(guān)，但與輸入量的導(dǎo)數(shù)成線性關(guān)系。 DT — 為微分時(shí)間常數(shù) PID 控制器各個(gè)部分的作用及其在控制中的調(diào)節(jié)規(guī)律如下 [23,25,39]。常規(guī) PID 控制系統(tǒng)原理框圖如圖 。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 第 3 章 內(nèi)置 PID 變頻器 在生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制的發(fā)展歷程中， PID 控制是歷史最久、生命力最強(qiáng)的基本控制方式。本章從水泵理論和管網(wǎng)特性曲線分析入手，討論水泵工作點(diǎn) (工況點(diǎn) )的確定方法。 水泵工況調(diào)節(jié)與傳統(tǒng)節(jié)流調(diào)節(jié)能耗之比較 若把水泵工況點(diǎn)的節(jié)流調(diào)節(jié)和變速調(diào)節(jié)畫(huà)在同一個(gè)坐標(biāo)系中，可用圖 表示，考察比較二者的能量損耗。 當(dāng)管網(wǎng)負(fù)載減小時(shí)，通