专利名称：水泵变频调节闭环控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及水泵变频调节系统，尤其涉及水泵变频调节闭环控制系统。
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。因为给水系统要满足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系统大多采用多泵并 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，在多泵并联的给水系统中，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系统的复杂程度也随之上升，系统 (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系统。 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系统， 其特征在于，该控制系统包括压力传感器、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。
图1是本实用新型水泵变频调节闭环控制系统的结构示意图。
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系统，该控制系统包括压力传感器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。
权利要求水泵变频调节闭环控制系统，其特征在于，该控制系统包括压力传感器、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系统，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系统，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系统，其特征在于，所述的变频器与 水泵连接。
专利摘要本实用新型涉及水泵变频调节闭环控制系统，该控制系统包括压力传感器、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。
文档编号F04B49/06GK201461354SQ200920076268
公开日2010年5月12日 申请日期2009年6月15日 优先权日2009年6月15日
发明者彭晓晖, 胡介民 申请人:上海远动科技有限公司