第一章绪论1.1随压供水系统概述恒压供水是指在供水网中用水量发生变化时，出口压力保持不变的供水方式。供水网系出口压力值是根据用户需求确定的。传统的恒压供水方式是采用水塔、高位水箱、气压罐等设施实现的。现在随着变频调速技术的口益成熟和广泛应用，利用变频器、PID调节器、单片机、PLC等器件的有机结合，构成抓‘制系统，调节水泵的输出流量，来实现恒压供水。传统的水塔/水箱恒压供水系统供水是由水箱/水塔直接供应，即为重力供水。它是由位置高度所形成的压力来进行供水的，因此，必须建造高大的水塔或在建筑物屋顶建立贮水箱。但由十水塔和水箱的容积是一定的，在用水高峰时常常不能满足供水要求。同时，由十其存水量大，在屋顶形成很大的负重，增加了结构的承重和占用楼层的建筑面积。此外，水箱和水塔的贮水，会增加水被二次污染的机会。气压供水系统不在屋顶上设置水箱，也不用单独建筑水塔，仅在地下室或某些空余之处设置水泵机组和气罐设备，采用压力给水来满足供水要求。气压供水系统是以气压罐代替水塔或高位水箱，利用密闭压力罐内的压力将水压送入管网，它有灵活性大，建设快，少受污染，利十抗震等优点;但缺点也同样明显，那就是体积和投资大，压力变化大，运行效率低，还需空气压缩机充气，因此，耗费动力较多，维护费用也比较高。Ifn变频调速恒压供水系统，无须贮水箱或水塔，它由单台泵或多台泵将水源的水直接打入用户主管网中，根据用水量随时调整水泵的速度和水泵运行的台数，以保持管网压力恒定。在用水高峰能保持恒定水压，在用水低谷或无人用水时，可调低水泵速度或进入睡眠状态，具有显著的节能效果。除此之外.该系统还具有设备占地面积小，综合造价低，减轻水质二次污染，，便十使用和维护等优点。通过安装在管网上的压力传感器，把水压转换成4}-20mA的模拟信号，通过变频器内置的PID控制器，来改变电动水泵转速。当用户用水量增大，管网压力低十设定压力时，变频调速的输出频率将增大，水泵转速提高，供水量加大，当达到设定压力时，电动水泵的转速不再变化，使管网压力恒定在设定压力上;反之亦然。这样就实现了变频调速恒压供水。1.2变频器概述变频器是从20世纪中叶发展起来的一种交流调速设备，是为了解决传统的交流电动机调速困难，交变速设备结构复杂和效率、可靠性不尽人意的缺点}fn出现的。由十其使交流电动机的调速范围和调速性能均大为提升，因此交流电动机逐渐代替直流电动机出现在各种应用领域，甚至包括直流伺服电动机控制的领域。随着电力半导体的长足发展，变频器也随之不断进步。如今变频器已深入口常生活，随处可见其服务的身影。实际工作的变频器种类繁多，根据不同的分类方法可以将变频器进行如下分类。(1>按变频原理分类可以将变频器分为两大类:交一交变频器和交一直一交变频器。(2)按变频控制方式分类可以将变频器分为:U/F控制变频器、SF控制变频器、VC控制变频器。(3)按变频器用途分类可以将变频器分为:通用变频器和专用变频器。1.2.1几种常见的交流电动机的调速方式在工业生产系统的动力装置中，交流异步电动机已占了大约90%以上的份额。原因不难理解，通过与交直流电动机的对比很容易看出，交流异步电动机具有以下优点:体积小、造价低、维护简单、可适应复杂的工作环境等。但在交流变频器推广使用之前，在需要进行连续调速或精确调速的应用方面，直流电动机仍具有很大的优势。常见的几种调速方式及其特点如下。(1)变极调速只适用十变极电机，在电机制造时安装多套绕组，在运行时通过外部的开关设备控制绕组的连接方式改变极数，从}fn改变电机的转速。其特点如下:在每一个转速等级下，具有较硬的机械特性，稳定性;转速只能在几个速度级上改变，调速平滑性差;在某些接线方式上最大转矩减小，只适用十恒功率调速;电机体积大、制造成本高。(2>串电阻调速适用十绕线式异步电动机，通过在电动机转子回路中串入不同阻值的电阻，人为地改变电动机机械特性的硬度，从}fn改变在某种负载特性下的转速。其优点是‘设备简单、易十实现’，其缺点是:只能有级调速，平滑性差;低速时机械特性软，故静差率大;低速时转子铜损较高，运行效率低。(3)降压调速适用十专门设计的具有较大转子电阻的高转差率异步电动机。由特性曲线可以看出，当电机定子电压改变时，可以使工作点处十不同的工作曲线上，从}fn改变电机的工作速度。降压调速的特点是:调速范围窄;机械特性软;适用范围窄。为改善调速特性，一般要使用闭环工作方式，系统结构复杂。(4)串级调速方式主要应用十绕线异步电动机的调速，基本工作方式也是通过改变转子回路的等效阻抗从}fn改变电动机的工作特性，达到调速的目的。实现方式是:在转子回路串入一个可变的电动势，从}fn改变转子回路的回路电流，进}fn改变电机转速。相对十其他调速方式的优点是:可以通过某种控制方
参考文献
李方园.变频自动化工程实践「M].电子工业出版社，2007
张选正，张金远.变频器应用经验「M].中国电力出版社，2006
魏召刚等.工业变频器原理及应用「M].电子工业出版社，2006
胡燕等.自动控制原理「M].华中科技大学出版社，2007
江晋宽等.自动控制系统「M].北京邮电大学出版社，2006
陶永华等.新型PID控制及应用「M].机械工业出版社，1998
黄志武，陈特放，蒋新华.双闭环控制变频调速系统的研究[J].长沙铁道学院
学报，17 (1) , 2001, 25-28
杨英云.PID过程抓‘制简析[J].河北化工，29 (8 ) , 2004, 46-48
赵永祥，夏长亮，宋战峰，土惠敏，陈炜.变速恒频风力发电系统风机转
速非线性PID抓‘制[J].中国电机工程学报，28 (11 ), 1999, 133-138
土国卿.变频及PID控制技术在煤气鼓风机系统中的应用[[J].山西煤炭，
2 _5(3)，2006， 30一32
贾力，张秉泽一种通用变频器闭环调速系统[[J].煤炭技术，20 (2), 1996,
16一17
诸绍贤，何立民.新型单闭环调速系统设计[[J].沈阳建筑工程学院学报，10
(4)，1994，366一372
土改华，姜波.神经兀自适应PID控制的闭环调速系统[[J].电气时代，
2006(2)，2006，40一41
L.A.Zadeh，Fuzzy Sets，Information and Control，8(4)， 1965，338一353
Mamdani EH[J].Application of fuzzy algorithms for simple dynamic plant，
Proc.of IEE，Vo1.121，1974，1 _5 8 _5一1_588
W.S.Mclulloch, W.Pitts,A Logical Calculus of the Ideas Immanent in Nervous Activity[J].Bulletin of Mathematical Biophysics, 1943(5):11 _5一133
D.O.Hebb, The Organization of Behavior Wiley[M].New York, 1949
F.Rosenblatt, The Perceptron:A Probabilistic Model for Information Storagehttp://www.51lunwen.org/kzgc/
and Organization in the Brain[J].Psychological Review, 1958(65):386一408
D.Rumelhart, J.McCelland, Parallel Distributed Processing[J].MIT Press,
B.Widrow, M.Hoff, 1960 IRE WESCON Conr[M].Record, 1960:96一104
J.Moody, C.Darken, Fast Learning in Networks of Locally一Tuned
Processing Units[J].Neural Computation, 1989,1(2):281一294
J.S.Albus, A New Approach to Manipulator Control: The Cerebellar Model
Articulation Controller(CMAC), Trans.Of ASME Journal of Dynamic
摘要 5-6
Abstract 6
致谢 7-10
插图清单 10-11
表格清单 11-12
第一章 绪论 12-21
1.1 恒压供水系统概述 12
1.2 变频器概述 12-16恒压供水|控制系统
1.2.1 几种常见的交流电动机的调速方式 13-14
&nbs
