摘要： 分析了水泵變壓調(diào)速供水的節(jié)能原理，提出了用智能控制實現(xiàn)節(jié)能的方法，介紹了用單片微機開發(fā)的控制裝置以及在實際工程中取得的節(jié)能效果。
目前，廣泛應(yīng)用的變頻調(diào)速恒壓供水方式較恒速供水節(jié)能效果明顯，但恒壓變頻調(diào)速供水的節(jié)能尚有潛力可挖，首先其供水壓力是按滿足最不利供水點的壓力要求來設(shè)定的，而實際的供水系統(tǒng)因遠離最不利點而導(dǎo)致壓頭損失很大；其次，恒壓供水不能保證水泵始終在高效區(qū)運行。為此，筆者提出了變壓調(diào)速的供水方式，并將其應(yīng)用于深水泵供水系統(tǒng)(在遠離市政管網(wǎng)的情況下，其往往被采用)。
1、變壓調(diào)速供水原理
變壓調(diào)速供水的原理如圖1所示。
由圖1可見，當(dāng)流量從Q0減為Q1時，如采用恒速泵則揚程升至HB′，此時B′B″段的揚程是多余的；如采用恒壓變頻調(diào)速泵則其轉(zhuǎn)速將由原來的n0下降為n1以維持恒壓HA(對應(yīng)的揚程為B點)，此時BB″段的揚程是多余的，但B′B″＞BB″，顯見恒壓調(diào)速比恒速供水節(jié)能。
為了進一步節(jié)能可根據(jù)需水量的變化來設(shè)定供水壓力，即當(dāng)流量由Q0降至Q1時，若供水壓力設(shè)定為HB″則管道工作特性曲線與水泵工作特性曲線恰好相交于B″(其轉(zhuǎn)速降為n2)，此時水泵的揚程完全被利用，節(jié)能效果最好。由上述分析可知，通過智能壓力設(shè)定以使壓力隨所需供水流量變化就可獲得很好的節(jié)能效果。
2、智能壓力設(shè)定
水壓特性曲線是一個包絡(luò)管道特性曲線的階梯線，水壓的設(shè)定可由智能設(shè)定器實現(xiàn)。若已知管道特性曲線和供水流量便可取得設(shè)定壓力。對于一個確定的供水系統(tǒng)(特別是深水泵專用供水系統(tǒng))，管道的特性曲線是確定的且可獲得，流量也可根據(jù)用戶需求而得出。
智能設(shè)定器基于智能控制原理設(shè)計，其知識庫用產(chǎn)生知識來表示，由上下文、規(guī)則庫及推理機構(gòu)成。
2.1 上下文
上下文為知識庫的事實知識即數(shù)據(jù)庫，其內(nèi)容包括管道工作特性、用戶需水量、測取的水壓(H)和泵速(n)、由H和n預(yù)測的、按時間預(yù)給定的HY、修正后的水壓設(shè)定值HS及修正參數(shù)e=(HY-)等。其中，、HY由查表程序和相應(yīng)的規(guī)則庫給出，智能水壓設(shè)定值HS=HY-Ke(K可調(diào))。
2.2 規(guī)則庫
規(guī)則庫(為產(chǎn)生知識的元知識)存放設(shè)定策略，包括水壓預(yù)給定規(guī)則(R1)、由水壓H和泵速估計管道工作壓力規(guī)則(R2)、修正水壓設(shè)定規(guī)則(R3)。
2.3 推理機
當(dāng)系統(tǒng)運行時智能設(shè)定器的推理機遍歷所有規(guī)則，如找到一條規(guī)則就立即對該規(guī)則進行測試，規(guī)則匹配就執(zhí)行，不匹配則測試下條規(guī)則。為防止規(guī)則沖突可將產(chǎn)生的規(guī)則排序，然后由上而下按順序依次進行。將智能壓力設(shè)定編一子程序，該子程序主要由查表和散轉(zhuǎn)功能指令構(gòu)成。
3、控制裝置設(shè)計
深水泵的節(jié)能供水智能控制裝置同流行的變頻調(diào)速供水設(shè)備具有相同的構(gòu)成，即由變頻器、壓力傳感器、控制器及配電柜等組成。控制器用MCS-51單片機開發(fā)，其軟件部分可實現(xiàn)節(jié)能壓力設(shè)定的功能。
3.1 硬件設(shè)計
為了滿足節(jié)能、優(yōu)質(zhì)、供水可靠的要求，所設(shè)計的微電腦控制器應(yīng)具有模擬量采集、狀態(tài)監(jiān)測、參數(shù)顯示、報警、節(jié)能控制、時鐘等功能。完成這些功能的微電腦控制器的硬件構(gòu)成如圖2所示。
其中，0809(為A/D轉(zhuǎn)換)用以采樣水泵出口壓力；0832(為D/A轉(zhuǎn)換)用于控制變頻器以調(diào)整水泵轉(zhuǎn)速，串口定為方式0，擴展為用來實現(xiàn)4位數(shù)碼管顯示；2764及6264為擴展的程序存儲器及數(shù)據(jù)存儲器，2764存放程序及智能壓力設(shè)定的有關(guān)表格。
3.2 軟件設(shè)計
用戶應(yīng)用程序采用模塊化結(jié)構(gòu)，由主程序、中斷服務(wù)程序和可調(diào)用的若干子程序構(gòu)成，程序用MCS-51匯編語言編寫。
①主程序。主程序含設(shè)棧區(qū)、置初值、清緩沖區(qū)、初始化和參數(shù)工程量顯示等。
②中斷服務(wù)程序。為保證系統(tǒng)的實時性采用定 [1] [2] 下一頁
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