多泵控制系統的相關性能研究
該站污水流量設計范圍為4005000m3/h(暴雨氣候除外),瞬時流量、日流量受時間和氣候的影響變化很大。在大部分時間內,使用單泵滿足小流輸出;高峰工況時,則需要啟動多臺水泵滿足較大的流量輸出 控制系統的性能指標為水位偏差小于20cm,的輸出變化率小于5hz/s.多泵并聯控制系統設計根據多泵并聯系統特點及要求實現的基本功能,設計出如所示的單變頻器一多泵調速控制系統。考慮到水位調節功能主要由水泵運行臺數和調節變頻器驅動的泵流量來實現,因此從邏輯上將控制器分為過程控制器和順序控制器兩部分,這兩部分既獨立又關聯,協調實現控制系統的基本功能。
由預測、參數整定、邏輯控制、過程控制四部分組成具有推理、變結構和變參數能力的控制器,其控制策略如下:(1)|$e|[/img][/align]0.12m,預測部分將開關k接通邏輯控制器,預測部分將開關k接通過程控制器,變頻器接受其輸出控制信號,調節單臺水泵轉速;過程控制器采用變比例帶pi控制規律。由可知,由變頻器對水泵進行軟啟動時,調速泵轉速在0至n0區間,泵組無調節能力。調速泵的變化速率限制值為2.4r/s,此過程過渡時間為5s[2].本系統為一特殊的閉環控制系統,由邏輯控制器和過程控制器組成。邏輯控制器為/粗0調節器,根據水位變化啟/停水泵以適應較大范圍的流量變化;過程控制器為/細0調節器,選用魯棒性很強的pi控制算法,根據水位變化調節變頻器輸出頻率,通過控制單臺水泵的轉速以保持水位在給定值。采用單變頻器)多泵調節方案,可以充分發揮變頻器的調節能力,但由于控制系統的特殊結構,必須采取特別的控制策略才能保證其調節品質。單變頻器)多泵控制系統與一般控制系統比較,具有以下特點:(1)穩定性問題。當輸入流量在單臺水泵額定流量的整數倍附近波動時,會出現不斷啟/停水泵的情況。由于水泵軟啟動時間為10s,系統過渡過程處于暫不可控狀態。此時控制系統為位式控制狀態,水位指標將出現振蕩。適當增大邏輯控制器的滯環區間,可有效防止此類工況的頻繁出現,本系統將邏輯控制器動作參數定為12cm,為設計值的60.(2)調節比的變化[1].多泵運行狀態下處于定速運行的水泵臺數越多,控制系統的調節能力就越差。一般過程控制系統要求可調比應大于80,而本文介紹的控制系統可調比在多泵運行時僅為33p,需對執行器特性進行校正。本系統采用的策略是跟蹤水泵運行臺數,在線修改過程控制器的設置參數,即比例帶,達到部分校正閉環特性的目的,使控制效果得到改善。
結論從本文研究中可得出以下結論:(1)單變頻器)多泵控制系統可廣泛用于多泵并聯液體輸送系統中。在流量變動范圍大、隨機性較強的工況下取得較好的控制效果,但不適合要求精確控制的場合。其主要原因是水泵軟啟動期間系統處于短暫的失控狀態,此時無調節能力。(2)單變頻器)多泵控制系統采用pi控制規律可提高過程控制精度,但相對啟/停工況而言,過高的控制精度是無意義的。單純采用比例控制規律可獲得更好的整體控制指標。(3)針對本文對應的系統,提高水位給定值,可取得很好的節能效果。
由預測、參數整定、邏輯控制、過程控制四部分組成具有推理、變結構和變參數能力的控制器,其控制策略如下:(1)|$e|[/img][/align]0.12m,預測部分將開關k接通邏輯控制器,預測部分將開關k接通過程控制器,變頻器接受其輸出控制信號,調節單臺水泵轉速;過程控制器采用變比例帶pi控制規律。由可知,由變頻器對水泵進行軟啟動時,調速泵轉速在0至n0區間,泵組無調節能力。調速泵的變化速率限制值為2.4r/s,此過程過渡時間為5s[2].本系統為一特殊的閉環控制系統,由邏輯控制器和過程控制器組成。邏輯控制器為/粗0調節器,根據水位變化啟/停水泵以適應較大范圍的流量變化;過程控制器為/細0調節器,選用魯棒性很強的pi控制算法,根據水位變化調節變頻器輸出頻率,通過控制單臺水泵的轉速以保持水位在給定值。采用單變頻器)多泵調節方案,可以充分發揮變頻器的調節能力,但由于控制系統的特殊結構,必須采取特別的控制策略才能保證其調節品質。單變頻器)多泵控制系統與一般控制系統比較,具有以下特點:(1)穩定性問題。當輸入流量在單臺水泵額定流量的整數倍附近波動時,會出現不斷啟/停水泵的情況。由于水泵軟啟動時間為10s,系統過渡過程處于暫不可控狀態。此時控制系統為位式控制狀態,水位指標將出現振蕩。適當增大邏輯控制器的滯環區間,可有效防止此類工況的頻繁出現,本系統將邏輯控制器動作參數定為12cm,為設計值的60.(2)調節比的變化[1].多泵運行狀態下處于定速運行的水泵臺數越多,控制系統的調節能力就越差。一般過程控制系統要求可調比應大于80,而本文介紹的控制系統可調比在多泵運行時僅為33p,需對執行器特性進行校正。本系統采用的策略是跟蹤水泵運行臺數,在線修改過程控制器的設置參數,即比例帶,達到部分校正閉環特性的目的,使控制效果得到改善。
結論從本文研究中可得出以下結論:(1)單變頻器)多泵控制系統可廣泛用于多泵并聯液體輸送系統中。在流量變動范圍大、隨機性較強的工況下取得較好的控制效果,但不適合要求精確控制的場合。其主要原因是水泵軟啟動期間系統處于短暫的失控狀態,此時無調節能力。(2)單變頻器)多泵控制系統采用pi控制規律可提高過程控制精度,但相對啟/停工況而言,過高的控制精度是無意義的。單純采用比例控制規律可獲得更好的整體控制指標。(3)針對本文對應的系統,提高水位給定值,可取得很好的節能效果。
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