【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 切換方式為：三臺(tái)水泵作變頻運(yùn)行。當(dāng)?shù)谝患?jí)變頻泵達(dá)到工頻運(yùn)行時(shí)，第二臺(tái)備用泵變頻啟動(dòng)。當(dāng)?shù)诙_(tái)變頻泵再次達(dá)到工頻11運(yùn)行時(shí)，第三臺(tái)備用泵變頻啟動(dòng)。停泵時(shí)依次停第一、二臺(tái)泵。參數(shù)要求為： 用水量：正常供水量 20 立方米小時(shí)，最大供水量 55 立方米小時(shí)，揚(yáng)程 68 米。 用三臺(tái)水泵供水。 控制壓力為 ，控制范圍 +，同時(shí)設(shè)定壓力可調(diào)。 設(shè)定自動(dòng)、手動(dòng)。 各種所需保護(hù)。 面板上有壓力、頻率、電壓等顯示。 可行性分析，節(jié)電分析 在城市配水管網(wǎng)的壓力經(jīng)?；蛑芷谛缘氖覂?nèi)所需要的供水壓力，室內(nèi)用水量較大且不均勻時(shí)，供水不足或過剩的情況時(shí)有發(fā)生。這種不平衡集中反映在壓力上：用水多而供水少，壓力低。用水少而供水多，則壓力大。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。為了達(dá)到這一目的避免傳統(tǒng)的供水措施的缺陷和不足可采用采用變頻恒壓供水系統(tǒng)。 根據(jù)理論分析，當(dāng)電源電壓一定時(shí)，電機(jī)消耗的功率與其轉(zhuǎn)速的立方成正比，即 3)2/1(/nN?其中 N1 和 N2 是電機(jī)消耗的功率， n1 和 n2 是相應(yīng)于 N1 和 N2 的轉(zhuǎn)速。當(dāng)水泵的揚(yáng)程一定時(shí)，其出水量與轉(zhuǎn)速成正比，即： 2/1/nQ? 其中，Q1 和 Q2 表示相應(yīng)于 n1 和 n2 的水泵的出水量。因此在維持水泵壓力恒定的條件下，通過調(diào)整水泵機(jī)組的轉(zhuǎn)速?gòu)亩{(diào)整水泵的出水量，就可以大大節(jié)約電機(jī)所消耗的功率而達(dá)到節(jié)能的目的。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。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。由多泵并聯(lián)恒壓變頻供水理論可知多泵并聯(lián)恒壓供水，其中一臺(tái)泵是變頻泵，其余全是工頻泵，多泵并聯(lián)變頻恒壓變量供水工作模式通常是這樣：當(dāng)用水流量小于一臺(tái)泵工頻恒壓條件下流量，由一臺(tái)變頻泵調(diào)速恒壓供水；當(dāng)用水流量增大，變頻泵轉(zhuǎn)速自動(dòng)上升；當(dāng)變頻泵轉(zhuǎn)速上升到工頻轉(zhuǎn)速，為用水流量進(jìn)一步增大，由變頻供水控制器控制，自動(dòng)啟動(dòng)一臺(tái)工頻泵投入，該工頻泵提供流量是恒定(工頻轉(zhuǎn)速恒壓下流量)，其余各并聯(lián)工 頻泵按相同原理投入。12一般的說(shuō)，變頻調(diào)速恒壓供水方式用于生活供水，節(jié)電效率很高，可達(dá) 50% ，用于工業(yè)供水則在 30% ～ 40% 之間。例 一個(gè)居民小區(qū)的供水水泵功率為 15kw，每天維持水壓和小流量供水的時(shí)間約占全天的 23，這個(gè)時(shí)段消耗的電能約 120kw: 在第 n 采樣時(shí)刻 PID 回路輸出的計(jì)算值。 Kc: PID 回路增益。 en: 在第 n 采樣時(shí)刻的偏差值。 en1: 在第 n1 采樣時(shí)刻的偏差值(偏差前項(xiàng))。 KI: 積分項(xiàng)的比例常數(shù)。 Minitial: PID 回路輸出的初值。 KD: 微分項(xiàng)的比例常數(shù)。 由于計(jì)算機(jī)從第一次采樣開始，每一個(gè)偏差采樣值必須計(jì)算一次輸出值，因此只需要保存偏差前值和積分項(xiàng)前值。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。 Kc: PID 回路增益。 en: 在第 n 采樣時(shí)刻的偏差值。 en1: 在第 n1 采樣時(shí)刻的偏差值(偏差前項(xiàng))。KI: 積分項(xiàng)的比例常數(shù)。 MX: 積分項(xiàng)前值。KD: 微分項(xiàng)的比例常數(shù)。(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。:第 n 采樣時(shí)刻的比例項(xiàng)值。 :第 n 采樣時(shí)刻的積分項(xiàng)值。 13:第 n 采樣時(shí)刻的微分項(xiàng)值。Kc: 增益。 SPn: 第 n 采樣時(shí)刻的給定值。 PVn: 第 n 采樣時(shí)刻的過程變量值。 PVn1: 第 n1 采樣時(shí)刻的過程變量值。 Ts: 采樣時(shí)間間隔。 TD: 微分時(shí)間。 TI: 積分時(shí)間。 MX: 第 n1 采樣時(shí)刻的積分項(xiàng)(積分項(xiàng)前值)。 根據(jù)反饋原理：要想維持一個(gè)物理量不變或基本不變，就應(yīng)該引這個(gè)物理量與恒值比較，形成閉環(huán)系統(tǒng)。我們要想保持水壓的恒定，因此就必須引入水壓反饋值與給定值比較，從而形成閉環(huán)系統(tǒng)（4）PID 控制的優(yōu)點(diǎn)①原理簡(jiǎn)單，使用方便 ②適應(yīng)性強(qiáng)，可以廣泛應(yīng)用于化工，熱工，冶金，煉油以及造紙，建材等各種生產(chǎn)部門，即使目前最新式的過程控制計(jì)算機(jī)，其基本的控制功能也仍然是 PID 控制③魯棒性強(qiáng)，即其控制品質(zhì)對(duì)被控對(duì)象特性的變化不大敏感。用變頻器、調(diào)節(jié)器、繼電器、接觸器等組成閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以保正水泵出口壓力恒定，原理如圖所示 事先給定一個(gè)壓力值 H0，H0 按用戶的水壓要求來(lái)設(shè)定，壓力值可調(diào)，水泵啟動(dòng)后，壓力傳感器測(cè)量水泵出口處的壓力值 H，由于用水量大供水相對(duì)不足時(shí)壓力會(huì)小，通過比較器，所以當(dāng) H 低于 H0 時(shí)，控制器向變頻器發(fā)送提高水泵轉(zhuǎn)速的控制信號(hào)。反之，因?yàn)橛盟啃?，供水相?duì)過剩時(shí)壓力大，如果 H 大于 H0 時(shí)， 控制器則發(fā)送降低水泵轉(zhuǎn)速的控制信號(hào)。14電動(dòng)機(jī) n=60(1s)fp,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)。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。這樣就要求定子供電電壓也要相應(yīng)的調(diào)節(jié)。變頻供水模式通常叫做恒壓變量循環(huán)狀啟動(dòng)并先開先停工作模式。這種供水模式中，當(dāng)供水流量少于變頻泵恒壓工頻下流量時(shí)，由變頻泵自動(dòng)調(diào)速供水，當(dāng)用水流 量增大，變頻泵轉(zhuǎn)速升高。當(dāng)變頻泵轉(zhuǎn)速升高到工頻轉(zhuǎn)速 ，由變頻供水控制器控制把該臺(tái)水泵切換到由工頻電網(wǎng)直接 供電(不變頻器供電)。變頻器則另外啟動(dòng)一臺(tái)并聯(lián)泵投入 工作。隨用水流量增大，其余各并聯(lián)泵均按上述相同方式投入。為延長(zhǎng)水泵電機(jī)使用壽命，所有水泵依次循環(huán)起動(dòng)運(yùn)行?？刂葡到y(tǒng)分手動(dòng)、自動(dòng)兩檔。 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。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。同理頻率到達(dá)下限時(shí)才有肯能達(dá)到壓力上限，所以用壓力上限信號(hào)控制停泵。 ⑵啟動(dòng)一號(hào)泵變頻啟動(dòng)后，KM1 得電，它的常開觸點(diǎn)閉合，在信號(hào)回路中為接通 KA1 做好準(zhǔn)備工作，同時(shí)接通 KA15，KA15 的常開閉合，為壓力信號(hào)回路的動(dòng)作做好準(zhǔn)備，當(dāng)壓力下限信號(hào)來(lái)臨的時(shí)候，為防止是不穩(wěn)定的信號(hào)產(chǎn)生的抖動(dòng)，加時(shí)間繼電器 KT0 延時(shí) 5 s，若在這 5 s 內(nèi)壓力下限信號(hào)消失，時(shí)間繼電器失電則無(wú)法繼續(xù)延時(shí)，觸點(diǎn)也不會(huì)動(dòng)作，若壓力下限信號(hào)保持 5s 以上，則時(shí)間繼電器 KT0 的常開閉合，接通 KA9，KA9 得電，則 KA1 的線圈可得電，后串在 M1 變頻回路的 KA1 的常閉斷開，切斷 M1 的變頻，為防止當(dāng)變頻還沒有切斷工頻就運(yùn)行，這會(huì)導(dǎo)致變頻器的輸入和輸出被串聯(lián)，所以延時(shí) 2S 再接通 M1 的工頻，所以在KA1 常開閉合時(shí)接通 KT1，它的常開是串在 M1 的工頻回路中的，延時(shí) 2S 后，接通 KM2，工頻開始運(yùn)行，KM2 得電，它的常閉閉斷開，和 KM1 形成互鎖，4 個(gè)常開閉合，第一個(gè)形成自15鎖；第二個(gè)使得 KM3 得電，接通 M2 的變頻，M2 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 KA4 做好準(zhǔn)備。 如果供水量再次增大，一臺(tái)工頻，一臺(tái)變頻仍然無(wú)法滿足要求。這時(shí) KM1 不帶電，KM3帶電，KM3 的常閉為接通 KA15 和 KA2 做好了準(zhǔn)備，壓力下限信號(hào)再次來(lái)到，經(jīng) 5S 的延時(shí)再次接通 KA9，KA9 常開閉合，KA2 的線圈得電，KA2 的常閉斷開，也就使 KM3 失電，斷開了M2 的變頻運(yùn)行。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。現(xiàn)在達(dá)到了最大供水狀態(tài)，M1,M2 工頻運(yùn)行，M3變頻。 如果停機(jī)過后，只有 M3 在變頻運(yùn)行，供水量再次增大的時(shí)候，M3 轉(zhuǎn)工頻，啟動(dòng) M1 的變頻，具體過程如前所述。 ⑶停機(jī) 若供水量需求降低，管網(wǎng)壓力上升，頻率下降，到達(dá)了壓力上限，需要停泵處理?，F(xiàn)在的狀態(tài)，KA16,KM2,KM4,KM5 得電，KA16 的常開閉合，為壓力上限回路接通做好了準(zhǔn)備，KM2 的常開為 KA4 接通做好了準(zhǔn)備，同時(shí) KM2 的常閉斷開了 KA5 的回路，這樣只有當(dāng) KM2 失電的時(shí)候，KA5 才會(huì)接通，而 KA4 常閉是串在 KM2 回路上的,KA5 的常閉串在 KM4 回路上，就實(shí)現(xiàn)了先停 M1,后停 M2，M1 沒有停的情況下 M2 不能停機(jī)。 當(dāng)壓力下限到來(lái)的時(shí)候，為防止是不穩(wěn)定的信號(hào)產(chǎn)生的抖動(dòng)，加時(shí)間繼電器 KT4 延時(shí)5S，若在這 5S 內(nèi)壓力下限信號(hào)消失，時(shí)間繼電器失電則無(wú)法繼續(xù)延時(shí)，觸點(diǎn)也不會(huì)動(dòng)作，若壓力下限信號(hào)保持 5S 以上，則時(shí)間繼電器 KT4 的常開閉合，接通 KA10，KA10 得電，KA10 常開閉合，接通 KA4，KA4 得電它的常閉斷開，KM2 回路被斷開，KM2 失電，失電后KM2 常閉重新閉合，為接通 KA5 做好準(zhǔn)備，如果停一臺(tái)泵不夠，壓力上限信號(hào)再次到來(lái)，同理，接通 KA10,再接通 KA5，KA5 得電它的常閉斷開，使得 KM4 失電，斷開 M2 的工頻。此時(shí)只剩 M3 一臺(tái)泵變頻運(yùn)行。 也有可能壓力上限來(lái)的時(shí)候并沒有達(dá)到最大的供水狀態(tài)，比如 M1 工頻，M2 變頻， KM2為接通 KA4 做好準(zhǔn)備，則停泵時(shí)只會(huì)接通 KA4,斷開 KM2，KM3 照樣繼續(xù)運(yùn)行。而只有一臺(tái)泵變頻運(yùn)行的時(shí)