【正文】 ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 水泵的負(fù)載屬于 AC3 類的負(fù)載， GSC30995 AC 接觸器較適合，它主要用于交流 50HZ，額定工作電壓至 660V，在 AC3 使用類別下額定工作電壓為 380V 時(shí)額定工作電流為 995A的電 路中，供遠(yuǎn)距離接通和分段電路及頻繁啟動(dòng)，控制交流電動(dòng)機(jī)。其中配電用斷路器在配電網(wǎng)絡(luò)中用來分配電能和線路及電源設(shè)備的過載，短路及欠電壓保護(hù)。目前， XSC9 系列 30 段可編程序控制器提供16080 ， 80160 ， 9696 ， 9648 ， 4896 五種尺寸，具有 3 點(diǎn)報(bào)警，多種輸入、輸出信號(hào)，可選變送、通訊、外供電功能。該控制器基于我公司產(chǎn)品序列中的 XSC5 系列智能PID 調(diào)節(jié)儀，其操作、接線方式與 XSC5 兼容。 KA7 需要 3NO， 2NC，故選擇 JZC331E，然后再添加輔助觸頭 F302E（ 2 個(gè) NC）。 要求的最大流量是 55立方米 /小時(shí)，揚(yáng)程 68 米 所需功率計(jì)算公式， tghvP /?? ， 其中 ? 為水的密度， g 為重力加速度， h 為揚(yáng)程， t 用來?yè)Q算單位， 1 小時(shí) =3600 秒。 如圖 保護(hù)和報(bào)警系統(tǒng) ⑴主電路 三相總供電電路上設(shè)置一總空開，每一臺(tái)電機(jī)設(shè)一空開。停機(jī)時(shí)按停機(jī)泵，各臺(tái)泵之間沒有互鎖，由值班人員自由控制起停 自動(dòng)運(yùn)行 ⑴壓力信號(hào)與頻率信號(hào)的關(guān)系 設(shè)置一個(gè)總開關(guān)，按下后先啟動(dòng)一號(hào)泵變頻，因?yàn)橹挥邢冗_(dá)到頻率上限才有可能達(dá)到壓力下限，若達(dá)到壓力下限頻率上限肯定就已經(jīng)滿足了，頻率上限是壓力下限的必要條件，所以由壓力下限信號(hào)控制泵啟動(dòng)即可。 MX: 第 n1采樣時(shí)刻的積分項(xiàng) (積分項(xiàng)前值 )。 en: 在第 n采樣時(shí)刻的偏差值 。這就是說，在控制器中僅引入 “ 比例 ” 項(xiàng)往往是不夠的，比例項(xiàng)的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是 “ 微分項(xiàng) ” ，它能預(yù)測(cè)誤差變化的趨勢(shì)，這樣，具有比例 +微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負(fù)值，從而避免了被 控量的嚴(yán)重超調(diào)。即當(dāng)我們不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對(duì)象﹐或不能通過有效的測(cè)量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，最適合用 PID 控制技術(shù)。手動(dòng)狀態(tài)下每個(gè)電機(jī)設(shè)置一啟動(dòng)按鈕，一停機(jī)按鈕自由控制電動(dòng)機(jī)的起停，每一臺(tái)電機(jī)工頻變頻之間有互鎖。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對(duì)數(shù)字化信 息的依賴越來越強(qiáng)。我公司主要采用國(guó)際知名品牌變頻器和單片計(jì)算機(jī)為產(chǎn)品配套，生產(chǎn)中嚴(yán)格按照 ISO9001:2020規(guī)范進(jìn)行檢驗(yàn)，整套設(shè)備主要部件使用壽命一般在 10 年以上 .。若能保持供水的壓力恒定，可使供水和用水之間保持平衡，從而提高供水的質(zhì)量。 如 下 圖為恒壓供水構(gòu)成示意圖 圖中壓力傳感器用于檢測(cè)管網(wǎng)中的水壓，常裝設(shè)在泵站的出水口 ，變頻恒壓供水系統(tǒng) 壓力傳感器，把水壓轉(zhuǎn)換成 4～ 20mA 的模擬信號(hào)，通過 PID 調(diào)節(jié)器送入變頻器 ，來改變電動(dòng)水泵轉(zhuǎn)速。 若頻率 上升，則磁通降低，電磁轉(zhuǎn)矩減小，電動(dòng)機(jī)的過載能力下降 。恒壓供水調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水泵電機(jī)無級(jí)調(diào)速，依據(jù)用水量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，保持水壓恒定以滿足用水要求，是當(dāng)今最先進(jìn)、合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)。在大型建筑中即使如此，還常常不能滿足最不利供水點(diǎn)的供水要求，同時(shí)由于其存水量較大，在屋頂形成很大的負(fù)重，增加了結(jié)構(gòu)的承重和占用 樓層的建筑面積，也妨礙美觀。 本系統(tǒng)研究了變頻調(diào)速技術(shù)在民用建筑供水系統(tǒng)中的應(yīng)用，采用繼電接觸式控制系統(tǒng)和變頻器作為主控單元，配合接觸器， PID 調(diào)節(jié)器，壓力傳感器，干簧管等構(gòu)成了變頻供水的智能控制系統(tǒng)。 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)是根據(jù)用水量的多少，自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，最終實(shí)現(xiàn)向用戶恒壓供水，該系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)： ① 節(jié)約用水， 供水的系統(tǒng)，常常由于夜間用水少，管道內(nèi)的壓力往往比白天高，水壓越高，管件越容易損壞，造成跑、冒、滴、漏，多次發(fā)生夜間崩管事故。 恒壓供水調(diào)速系統(tǒng)的系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、自動(dòng)化程度 ，節(jié)能 等方面這些優(yōu)越性，引起國(guó)內(nèi)幾乎所有供水設(shè)備廠家的高度重視，并不斷投入開發(fā)、生產(chǎn)這一高新技術(shù)產(chǎn)品。 變頻恒壓調(diào)速在供水系統(tǒng)中的應(yīng)用 自從變頻調(diào)速技術(shù)成熟發(fā)展以來在供水系統(tǒng)中也得到了很好的應(yīng)用， 恒壓供水調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水泵電機(jī)無級(jí)調(diào)速，依據(jù)用水量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，保持水壓恒定以滿足用水要求，是當(dāng)今最先進(jìn)、合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)。當(dāng)?shù)诙_(tái)變頻泵再次達(dá)到工頻運(yùn)行時(shí)，第三臺(tái)備用泵變頻啟動(dòng)。 我國(guó)國(guó)家科委和國(guó)家經(jīng)貿(mào)委《中國(guó)節(jié)能技術(shù)政策大綱》中把泵和風(fēng)機(jī)調(diào)速技術(shù)列為國(guó)家九五計(jì)劃重點(diǎn)推 廣節(jié)能技術(shù)項(xiàng)目。接觸器 KM1， KM3， KM5分別控制電機(jī) M1， M2， M3的 工 頻運(yùn)行 。而且由于交流電機(jī)控制理論不斷發(fā)展，控制策略和控制算法也日益發(fā)展深化。若是 M3工頻， M1工頻， M2變頻的狀態(tài)，停機(jī)的時(shí)候是先停 3 號(hào)泵，再停 1 號(hào)泵，留 2 號(hào)泵變頻運(yùn)行。當(dāng)僅有比例控制時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差（ Steadystate error）。 Minitial:PID 回路輸出的初始值。 (2) PID 算法改進(jìn) CPU 實(shí)際使用以上簡(jiǎn)化算式的改進(jìn)形式計(jì)算 PID 輸出，這個(gè)改進(jìn)型算式為 : Mn=MPn+MIn+MDn 其中 : Mn: 第 n 采樣時(shí)刻的計(jì)算值 。 電動(dòng)機(jī) n=60(1s)f/p,電動(dòng)機(jī)的 轉(zhuǎn)速和頻率成正比，變頻調(diào)速器則一次調(diào)節(jié)水泵工作電源的頻率，轉(zhuǎn)變水泵的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到了以給定壓力值為參數(shù)的閉環(huán)恒壓供水系統(tǒng)。同理 KA2常開閉合接通 KT2 延時(shí) 2S 后接通 KM4， M2開始工頻運(yùn)行， KM4 得電， KM4 的 4 個(gè)常開閉合，同 KM2 一樣，第一個(gè)形成自鎖；第二個(gè)使得 KM5 得電，接通 M3的變頻， M1開始變頻運(yùn)行；第三個(gè)接通 KA16， KA16 的常開閉合為壓力上限回路做好準(zhǔn)備；第四個(gè)在信號(hào)回路中為接通 KA5 做好準(zhǔn)備。 ⑵控制電路 ： 控制電路接通后有電源指示燈。 電動(dòng)機(jī)的額定功率為 11kw, eNN IUP ?c os3? ，所以 AIe 8 0*8 6 *7 3 1 1 0 0 0 ??,電機(jī)的額定電流為 ，接觸器的額定工作電流要大于電機(jī)的額定電流，通過被控制電機(jī)的功率和額定電流確定接觸器選擇 GSC325 20， GSC325 本身包含三個(gè)主觸點(diǎn)，一個(gè)常開輔助觸點(diǎn)，一個(gè)常閉輔助觸點(diǎn)，而根據(jù)控制線路圖可知 KM1 KM2 KM3 的輔助觸點(diǎn)需要三個(gè)常開，一個(gè)常閉，于是需要加裝輔助觸頭組，現(xiàn)選擇 F320d1 觸 頭組，它有兩個(gè) NO。保護(hù)電動(dòng)機(jī)用斷路器，在配電網(wǎng)絡(luò)中用作鼠龍型電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)中分?jǐn)嗉半妱?dòng)機(jī)的過載，短路和欠電壓保護(hù)。 外供電電壓有 12V 和 24V，給壓力變送器供電。 調(diào)節(jié)器 XSC9 系列 30 段可編程 PID 控制器。 KA14 需要 4NC,而 NC最多只有 2 個(gè)，故選擇 JZC322E 并添加輔助觸頭 F302E（ 2個(gè) NC）。 以最大用水工況選擇水泵功率。采用循環(huán)起停方式。 手動(dòng)運(yùn)行 但臺(tái)泵各設(shè)一手動(dòng)和停機(jī)按鈕，按下啟動(dòng)按鈕接通水泵工頻，有接觸器長(zhǎng)開按鈕自鎖。 TI: 積分時(shí)間 。 Kc: PID 回路增益 。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化 “ 超前 ” ，即在誤差接近零時(shí)，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論的其它技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來確定，這時(shí)應(yīng)用 PID 控 制技術(shù)最為方便。每一臺(tái)電機(jī)設(shè)低壓斷路器和熱繼電器作為保護(hù)。 變頻器的發(fā)展 變頻器的發(fā)展今的變頻器有突顯的數(shù)值化，智能化特征。恒壓供水控制器、變頻器的質(zhì)量好壞決定了設(shè)備的可靠性和使用壽命。用水少而供水多，則壓力大。另一種方案則是數(shù)臺(tái)電機(jī)配一臺(tái)變頻器，變頻器與電機(jī)間可以切換 的，供水運(yùn)行時(shí)，一臺(tái)水泵變頻運(yùn)行，其余的水泵工頻運(yùn)行，以滿足不同的水量需求。 頻率的下降會(huì)導(dǎo)致磁通的增加，造成磁路飽和，勵(lì)磁電流增加，功率因數(shù)下降，鐵心和線圈過熱。變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備以其節(jié)能、安全、高品質(zhì)的供水質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，使我國(guó)供水行業(yè)的技術(shù)裝備水平從 90 年代初開始經(jīng)歷了一次飛躍。但它是由位置高度所形成的壓力來進(jìn)行供水，為此需要建造水塔或?qū)⑺渲糜诮ㄖ蓓數(shù)淖罡叨取Ｆ渲袨榱斯?jié)約成本采用繼電接觸式對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行邏輯控制，變頻器進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)，壓力傳感器時(shí)刻跟蹤水泵出口壓力和給定壓力值的偏差變化，經(jīng) PID 調(diào)節(jié)器 內(nèi)部運(yùn)算送入變頻器，由控制電路控制 3 臺(tái)電機(jī)的起停以及工頻與變頻的切換，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)恒壓變頻供水，在保持恒壓的前提下達(dá)到控制流量的目的。 采用變頻器進(jìn)行變頻恒壓供 水，管道保持恒壓，可杜絕崩管現(xiàn)象，減少跑、冒、滴、漏，從而節(jié)約用水 。 目前該產(chǎn)品正向著高可靠性、全數(shù)字化微機(jī)控制，多品種系列化的方向發(fā)展。 變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備的主要應(yīng)用 于下列 場(chǎng)合 ⑴ 高層建筑，城鄉(xiāng)居民小區(qū)，企事業(yè)等生活用水。停泵時(shí)依次停第一、二臺(tái)泵。應(yīng)當(dāng)指出，變頻恒壓供水節(jié)能效果主要取決于用水流量變化情況及水泵合理選配，使變頻 恒壓供水具有優(yōu)良節(jié)能效果，變頻恒壓供水宜采用多泵并聯(lián)供水模式。接觸器 KM2， KM4， KM6 分別控制電機(jī) M1， M2， M3的變頻運(yùn)行 。 擴(kuò)展卡爾曼濾波、 FFT、狀態(tài)觀測(cè)器、自適應(yīng)控制、 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等等先進(jìn)理論均廣泛應(yīng)用到了各種交流電機(jī)的矢量控制或直接轉(zhuǎn)矩控制當(dāng)中。同理若 M2,M3 工頻， M1 變頻，則先停 2 號(hào)泵，再停 3號(hào)泵。 積分（ I）控制 ： 在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的積分成正比關(guān)系。 為了能讓數(shù)字計(jì)算機(jī)處理這個(gè)控制算式 ,連續(xù)算式必須離散化為周期采樣偏差算式，才能用來計(jì)算輸出值，數(shù)字計(jì)算機(jī)處理的算式如下 : 其中 : Mn: 在第 n采樣時(shí)刻 PID 回路輸出的 計(jì)算值 。 :第 n 采樣時(shí)刻的比例項(xiàng)值 。變頻器采用 VVVF，即變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，因?yàn)樵谡{(diào)節(jié) f 時(shí)，為了保持調(diào)速時(shí)電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩不變，需維持電機(jī)的磁通量恒定。現(xiàn)在達(dá)到了最大供水狀態(tài)， M1,M2 工頻運(yùn)行， M3變頻。每一臺(tái)泵有運(yùn)行指示燈，變頻運(yùn)行為綠色，工頻運(yùn)行為黃色。 KM2 KM4 KM63的輔助觸點(diǎn)需要 5 常開， 3 常閉，所以加裝兩組輔助觸頭組， F320d1 觸 頭組裝在側(cè)面和F322d觸頭組裝在上方。 共 35 頁(yè) 第 25 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 系統(tǒng)一共用 5 個(gè)斷路器，其中 3 個(gè)用于三臺(tái)電機(jī)的保護(hù)， 1個(gè)用于總電路的保護(hù)，對(duì)于三臺(tái)電機(jī)，電機(jī)的額定電流為 ， 過載保護(hù)電流 Idz=KkIn（ Kk=~） ,低壓斷路器的瞬時(shí)過電流脫扣器的整定電流 Idz=（ 10~12） Ie，所以 Idz 為 ,選擇 DZ20 255 對(duì)于總電路的保護(hù)，選擇 DZX2/4800/3。 干簧管 當(dāng)水位液位達(dá)到下限，如果繼續(xù)抽水則地下水箱水枯竭，產(chǎn)正干抽現(xiàn)象，對(duì)水泵造成損壞，所以在設(shè)定的液位下限處放置一浮子式磁性開關(guān)，即干簧管式水位開關(guān)。 外形尺寸 120*60*100mm，由于有 PID 調(diào)節(jié)器供電， 壓力變送器可不加外加電源 。 KA17,KA18 需要 2NO2NC，故選擇 JZC322E。所以在這里選擇上海滬工的臥式離心泵。 ⑷綜述 系統(tǒng)采用了時(shí)間繼電器，為保證工作過程的安全和完善，采用不同的中間繼電器，分別控制不同水泵啟動(dòng)和停機(jī)，滿足了各種工況。 控制系統(tǒng)分手動(dòng) 、 自動(dòng)兩檔。 TD: 微分時(shí)間 。利用計(jì)算機(jī)處理的重復(fù)性可以化簡(jiǎn)以上算式為 : 其中 : Mn: 在第 n采樣時(shí)刻 PID 回路輸出的計(jì)算值 。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后 (delay)組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。 PID 控制器問世至今已有近 70 年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。接觸器 KM2， KM4， KM6 分別控制電機(jī) M1， M2， M3的變頻運(yùn)行 。在這里，通過改變矩形脈沖的寬度控制其電壓幅值；通過改變調(diào)制周期控制其輸出頻率，從而在逆變器上同時(shí)進(jìn)行輸出電壓和頻率的控制，而滿足變頻調(diào)速對(duì) U/f 協(xié)調(diào)控制的要求?？煽啃浴⑹褂脡勖?、整體造價(jià)是用戶關(guān)心的問題，也是生產(chǎn)廠家關(guān)注的問題。這種不平衡集中反映在壓力上：用水多而供水少，壓力低。在此這里有兩種配置方案，一種是為每一 共 35 頁(yè) 第 9 頁(yè)