控制科学与工程系知识讲解.ppt

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1、控制科学与工程系8.1.2节能原理供水管网及水泵的运行特性曲线如图8.1所示。图8.1管网及水泵的运行特性曲线当采用阀门控制时，若供水量高峰期水泵工作在E点，此时水泵流量为Q1，扬程为H0；当供水量从Q1减小到Q2时，必须关小阀门，此时阀门的摩擦阻力变大，阻力曲线从b3移到b1，扬程则从H0升至H1，运行工况点从E点移到F点，此时水泵输出功率用图形表示为(0，Q2，F，H1)围成的矩形部分，其值为:当采用调速控制时，若采用恒压(H0)变速泵(n2)供水，管阻特性曲线为b2，扬程特性变为曲线n2，工作点从E点移到D点。此

2、时水泵输出功率用图形表示为(0，Q2，D，H0)围成的矩形面积，其值为:可见，当采用阀门控制流量时有ΔP功率被浪费，且随着阀门的不断关小，阀门的摩擦阻力不断变大，管阻特性曲线上移，运行工况点也随之上移，导致被浪费的功率随之增加。改用调速控制可节约的能耗为由(H0，D，F，H1)围成的矩形面积，其值为:根据水泵变速运行的相似定律，变速前、后的流量Q、扬程H、功率P与转速N之间的关系为:式中：Q1、H1、P1为变速前的流量、扬程、功率；Q2、H2、P2为变速后的流量、扬程、功率。由上面公式可知，与阀门控制方式相比，调速控制

3、方式的供水功率要小得多，节能效果显著。8.1.3系统结构变频恒压供水系统原理如图8.2所示。它主要有PLC、变频器、压力变送器、液位传感器、动力及控制线路以及泵组组成。图8.2变频恒压供水系统原理8.1.4工作原理该系统有手动和自动两种运行方式。手动方式时，按下按钮启动和停止水泵，可根据需要分别控制1#～3#泵的启停，该方式主要供设备调试、自动有故障和检修时使用。自动运行时，首先由1#水泵变频运行，变频器输出频率从0Hz上升，同时PID调节器把接收的信号与给定压力比较运算后送给变频器控制。如压力不够，则频率上升到50H

4、z，变频器输出一个上限频率到达信号给PLC，PLC接收到信号后经延时，1#泵变频迅速切换为工频，2#泵变频启动，若压力仍达不到设定压力，则2#泵由变频切换成工频，3#泵变频启动；如用水量减少，PLC控制从先启动的泵开始切除，同时根据PID调节参数使系统平稳运行，始终保持管网压力。8.1.5PLC控制系统泵组切换示意图如图8.3所示。图8.3泵组切换示意图8.1.6注意事项1．变频、工频切换时间T切换时间T在PLC程序中设定，设置T时为了确保在加泵时，泵由变频转换为工频过程中，同一台泵的变频运行和工频运行各自对对应的交流

5、接触器不会同时吸合，而损坏变频器，同时为了避免工频启动时启动电流大而对电网产生冲击，所以在允许的范围内时间T必须尽可能小。2．上、下限频率持续时间TH和TL变频器运行的频率随管网用水量增大而升高，本系统以变频运行的频率是否达到上限(下限)，并保持一定的时间来判断是否加、减泵，这个判断时间就是TH(TL)，如果设定值过大，系统就不能迅速地对管网用水量的变化做出反应；如果设定值过小，管网用水量变化时就很可能引起频繁的加、减喔泵工作。8.2变频器在家用空调中的应用8.2.1家用空调概述家用空调分为移动式、窗式和分体式。过去一

6、般房间的空调是采用ON/OFF控制方式，用笼型电动机带动压缩机来调节冷暖气，但它存在着下述问题。(1)根据地区气候、房屋的朝向等估计一年中最大负载，从而选择恰当的空调机比较困难。(2)由于是ON/OFF方式运行，室内温度和湿度会发生波动，引起不舒适感。(3)在50/60Hz地区产生较大差别。(4)压缩机在启动时有很大的冲击电流，因此需要比连续运行时更大的电源容量。(5)由于压缩机转速恒定，外面温度变化会引起冷暖空调能力的变化(特别在暖气运行时，外面气温下降会导致暖气效果下降)。8.2.2变频器解决方案将变频器应用于房间

7、空调可连续地控制笼型电动机的转速，可解决上述问题，变频器控制框图如图8.4所示。图8.4变频器控制框图室内部分以室内控制部为中心，由遥控、传感器、显示器和风机电动机驱动回路组成。温度和湿度数据及运行模式等设定以序列信号的形式送往室外部分。室外部分以系统控制部为中心，由整流单元、逆变单元、电流传感器、室外风机电动机及阀门控制部分组成。使用变频器控制空调可以达到以下效果。(1)利用变频器控制节能。(2)压缩机ON/OFF损耗减少。(3)舒适性改善。(4)消除50/60Hz的地区的能力差。(5)启动电流减小。8.3中央空调的

8、变频调速8.3.1中央空调的构成中央空调的结构如图8.5所示，中央空调系统主要由冷冻主机和冷却水塔、外部热交换系统等部分组成。图8.5中央空调系统的组成2．外部热交换系统1．冷冻主机与冷却水塔1)冷冻主机2）冷却水塔2．外部热交换系统外部热交换系统由以下几个系统组成。1)冷冻水循环系统2)冷却水循环系统3)冷却风机(1)盘管风机。