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(shí)現(xiàn)節(jié)能的方法，介紹了用單片微機(jī)開發(fā)的控制裝置以及在實(shí)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(diǎn)的壓力要求來設(shè)定的，而實(shí)際的供水系統(tǒng)因遠(yuǎn)離最不利點(diǎn)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(yùn)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(yuǎn)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(shí)，如采用恒速泵則揚(yáng)程升至HB′，此時(shí)B′B″段的揚(yáng)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(duì)應(yīng)的揚(yáng)程為B點(diǎn))，此時(shí)BB″段的揚(yáng)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(jìn)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(shí)，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(shí)水泵的揚(yáng)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(gè)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(shí)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(duì)于一個(gè)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(jì)，其知識(shí)庫(kù)用產(chǎn)生知識(shí)來表示，由上下文、規(guī)則庫(kù)及推理機(jī)構(gòu)成。
2.1 上下文
上下文為知識(shí)庫(kù)的事實(shí)知識(shí)即數(shù)據(jù)庫(kù)，其內(nèi)容包括管道工作特性、用戶需水量、測(cè)取的水壓(H)和泵速(n)、由H和n預(yù)測(cè)的、按時(shí)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(kù)給出，智能水壓設(shè)定值HS=HY-Ke(K可調(diào))。
2.2 規(guī)則庫(kù)
規(guī)則庫(kù)(為產(chǎn)生知識(shí)的元知識(shí))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(jì)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(jī)
當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)智能設(shè)定器的推理機(jī)遍歷所有規(guī)則，如找到一條規(guī)則就立即對(duì)該規(guī)則進(jìn)行測(cè)試，規(guī)則匹配就執(zhí)行，不匹配則測(cè)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(jìn)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(jì)
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(jī)開發(fā)，其軟件部分可實(shí)現(xiàn)節(jié)能壓力設(shè)定的功能。
3.1 硬件設(shè)計(jì)
為了滿足節(jié)能、優(yōu)質(zhì)、供水可靠的要求，所設(shè)計(jì)的微電腦控制器應(yīng)具有模擬量采集、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、參數(shù)顯示、報(bào)警、節(jié)能控制、時(shí)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(kuò)展為用來實(shí)現(xiàn)4位數(shù)碼管顯示；2764及6264為擴(kuò)展的程序存儲(chǔ)器及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(jì)
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(yǔ)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(shí)時(shí)性采用定 [1] [2] 下一頁(yè)
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