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        針對目前各種水壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)的不足，肯富來水泵采用了雙閉環(huán)控制電路，分別是轉(zhuǎn)速閉環(huán)和水壓控制閉環(huán)。其中設(shè)置水泵轉(zhuǎn)速控制為內(nèi)環(huán)，轉(zhuǎn)速反饋信號取自于異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械連接的光電編碼器，設(shè)置水壓控制為外環(huán)，出水壓力信號取自水泵出水口處壓力傳感器的輸出信號。

        設(shè)計(jì)的主要控制器件選取如下：

        可編程邏輯控制器(PLC)：已廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)中，它以極短的掃描周期，豐富的性能，極大地提高了生產(chǎn)效率，并且具有很強(qiáng)的聯(lián)網(wǎng)和監(jiān)控功能。

        晶閘管智能控制模塊：高度集成了晶閘管主電路和移相控制電路，具有電力調(diào)控功能。另為還具有過熱、過流、缺相等保護(hù)功能。

        光電編碼器：它實(shí)現(xiàn)了對轉(zhuǎn)速的高精度采樣。

        1.轉(zhuǎn)速閉環(huán)設(shè)計(jì)

        轉(zhuǎn)速閉環(huán)如圖1所示，由光電編碼器對轉(zhuǎn)速進(jìn)行采樣，得到反饋信號en , en與給定信號e0進(jìn)行比較得到控制信號e，通過AD/DA轉(zhuǎn)換模塊輸入到PLC的輸入側(cè)，PLC通過一定的控制算法，根據(jù)負(fù)載的大小自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)的輸入電壓，使定子功率因cosφ始終保持在較高值，從而提高電動(dòng)機(jī)的效率，達(dá)到節(jié)能的目的。

        2.水壓控制閉環(huán)設(shè)計(jì)

        水泵是一種減轉(zhuǎn)矩負(fù)載，隨著轉(zhuǎn)速的降低，負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成比例地減小。設(shè)水泵當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速為n時(shí)流量為Q，楊程為H，軸功率為P，需要時(shí)將電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)至n2，則這時(shí)的流量變?yōu)镼2，揚(yáng)程變?yōu)镠2，軸功率變?yōu)镻2，由物理學(xué)知識可知：水泵軸功率P與轉(zhuǎn)速n的立方成正比,楊程H與轉(zhuǎn)速n的平方成正比，流量Q與轉(zhuǎn)速n成正比。

        顯然，采用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)時(shí)，若要求流量Q由1減為1/2，只需使轉(zhuǎn)速由1降為1/2即可，而軸功率P則由1減為(1/2)3，即節(jié)約7/8的電功率，因此，基于轉(zhuǎn)速控制如降低水泵的運(yùn)行速度，進(jìn)行系統(tǒng)控制，可以大幅度降低電動(dòng)機(jī)軸功率損耗，節(jié)能效果非常顯著。

        另外，當(dāng)出水口的水壓受外部干擾時(shí)，水泵的轉(zhuǎn)速越高，出水口的水壓對水泵轉(zhuǎn)速的變化率越小，即水泵高速運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速的變化對水壓的影響越小。因而對水壓自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)來說，為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾能力，本次設(shè)計(jì)采用水壓外環(huán)的閉環(huán)設(shè)計(jì)。

        水壓控制閉環(huán)如圖1所示，通過壓力傳感器對對朱水泵的出口壓力信號進(jìn)行采樣，即輸出實(shí)際水壓值P，PLC將泵出口壓力值P與其內(nèi)部設(shè)定的壓力值進(jìn)行比較，得到偏差信號，再通過模糊PID算法輸出控制信號，并將此控制信號傳遞給執(zhí)行器。佛山水泵廠發(fā)現(xiàn)通過執(zhí)行器來調(diào)節(jié)三相自耦變壓器的抽頭以改變電機(jī)定子端的輸入電壓，從而電機(jī)的轉(zhuǎn)速和注水泵的轉(zhuǎn)速也隨之改變，泵的出口壓力改變，再經(jīng)過壓力傳感器反饋給PLC，從而達(dá)到水壓P的在線調(diào)整。