CN201461354U - 水泵变频调节闭环控制*** - Google Patents

水泵变频调节闭环控制*** Download PDF

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胡介民
彭晓晖
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Abstract

本实用新型涉及水泵变频调节闭环控制***，该控制***包括压力传感器、比较模块、PID指令模块、变频器、运算模块、动态特性检测模块，所述的压力传感器与比较模块连接，所述的比较模块与PID指令模块连接，所述的PID指令模块与变频器连接，所述的动态特性检测模块与运算模块连接，所述的运算模块与PID指令模块连接。与现有技术相比，本实用新型的优点包括：实现了水泵特性曲线的在线检测和跟踪；实现了实时动态虚拟水泵的概念和应用；依据动态水泵特性曲线的PID变频调速控制；实现了水泵特性曲线的分析和追忆功能。

Description

水泵变频调节闭环控制***
技术领域
本实用新型涉及水泵变频调节***，尤其涉及水泵变频调节闭环控制***。
背景技术
据统计资料报道，我国现有约5000万台水泵和风机在运行，总计年用化量可达约1000亿度。泵和风机均属于叶片式流体机械；由流体机械理论，在相似工况下，泵、风机的流量，扬程和功率分别与其转速的一次方、二次方和三次方成正比。如转速下降一半，其功率可下降到原来的1/8。
流量是水处理过程中需要调节的重要参数。对于水泵流量调节，原则上有两大方法；一是节流调节，泵的转速不变，改变供水管路上阀门的开度以调节流量；开大阀门，流量增加；关小阀门，流量减少。目前，国内水处理行业大部分是采用节流调节的方法，平衡管网的供水压力和流量需求。采用流调节，有大量能量消耗在节流损耗上。调节流量的第二种方法是变速调节，即供水管路的状态不变(供水阀门开度不变)，改变泵的转速以进行流量调节；转速升高，流量增加，转速降低，流量减少。用调速调节流量可以大幅度降低节流能量损耗，具有显著的节能效果。
离心泵的高效率区取决于泵的工况(n、Q、H值决定是泵的工况点)。当采用变频调速(n值可变)，则泵的高效率区扩大，因此采用变频调速可以节能。其次是防止给不泵出现″大马拉小车″的工况。因为给水***要满足Qmax及Hmax的工况，如果采用1台泵，当小流量用水时必然出现″大马拉小车″的工况，此时水泵的效率低，功率浪费大。为了防止大马拉小车，通常的做法是采用多台水泵并联给水的方式，多用水多开泵，少用水少开泵，可以显著减轻″大马拉小车″弊端的出现，改善节能的效果。理论分析及实际使用证明，多泵并联变频调速给水可以显著提高节能效果。所以现代建筑生活给水***大多采用多泵并联恒压变量(或准度变压变量)给水方式。
采用多泵并联给水，按变频调速恒压给水原理，在多泵并联的给水***中，只要其中有一台是变频调速泵，就可以达到恒压给水的目的；为了达到恒压给水，变频泵必须是并联泵中的最大者；最经济的配泵方集是各并联泵的大小相同。从节能考虑，并联水泵的台数愈多愈好；但是如数太多，设备的机械结构及电气控制***的复杂程度也随之上升，***(设备)的整体经济、合理性下降。所以合理的应采用并联水泵不多也不少的最经济方案。
发明内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种结构简单的水泵变频调节闭环控制***。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：水泵变频调节闭环控制***，其特征在于，该控制***包括压力传感器、比较模块、PID指令模块、变频器、运算模块、动态特性检测模块，所述的压力传感器与比较模块连接，所述的比较模块与PID指令模块连接，所述的PID指令模块与变频器连接，所述的动态特性检测模块与运算模块连接，所述的运算模块与PID指令模块连接.
所述的压力传感器与水泵的出口管连接。
所述的动态特性检测模块与水泵的出口连接。
所述的变频器与水泵连接。
与现有技术相比，本实用新型的优点包括：
(1)实现了水泵特性曲线的在线检测和跟踪；
(2)实现了实时动态虚拟水泵的概念和应用；
(3)依据动态水泵特性曲线的PID变频调速控制；
(4)实现了水泵特性曲线的分析和追忆功能。
附图说明
图1是本实用新型水泵变频调节闭环控制***的结构示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本实用新型做进一步说明。
如图1所示，水泵变频调节闭环控制***，该控制***包括压力传感器1、比较模块2、PID指令模块、变频器、运算模块3、动态特性检测模块4，所述的压力传感器1与比较模块2连接，所述的比较模块2与PID指令模块连接，所述的PID指令模块与变频器连接，所述的动态特性检测模块3与运算模块4连接，所述的运算模块4与PID指令模块连接。所述的压力传感器1与水泵的出口管连接。所述的动态特性检测模块3与水泵的出口连接。所述的变频器与水泵5连接。
变频泵的频率调节采用ControlLogix专用PID指令完成。
为及时跟踪出水总管压力变化过程，PID指令执行周期设定为200毫秒。
PID指令参数：
SP-压力控制设定值，单位：MPa，该工艺参数由操作人员根据工艺要求设定；
PV-出口压力实测值，单位：MPa，该工况参数由压力传感器反馈给PLC；
E-实测值对设定值的偏差，即：E＝PV-SP；
Kp-PID设定的比例增益(P增益)；
Ki-PID设定的积分增益(i增益)；
Kd-PID设定的微分增益(d增益)。
用于PID指令的PID方程是一个可选择独立增益或相关增益的位置形式方程。本程序采用独立增益方式，其比例、积分、微分只影响各自特定的分项。
PID方程式：
CV＝Kp(E)+Ki∫(E)dt+Kd(PV)/dt+BIAS
其中：
CV-PID控制输出。
BIAS-输出偏置。
Kp、Ki、Kd参数在调试时根据实际工况在PLC的PID指令中设置。

Claims (4)

1.水泵变频调节闭环控制***，其特征在于，该控制***包括压力传感器、比较模块、PID指令模块、变频器、运算模块、动态特性检测模块，所述的压力传感器与比较模块连接，所述的比较模块与PID指令模块连接，所述的PID指令模块与变频器连接，所述的动态特性检测模块与运算模块连接，所述的运算模块与PID指令模块连接。
2.根据权利要求1所述的水泵变频调节闭环控制***，其特征在于，所述的压力传感器与水泵的出口管连接。
3.根据权利要求1所述的水泵变频调节闭环控制***，其特征在于，所述的动态特性检测模块与水泵的出口连接。
4.根据权利要求1所述的水泵变频调节闭环控制***，其特征在于，所述的变频器与水泵连接。
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