水泵恒壓控制PID整定參數(shù)預(yù)測及調(diào)速過程內(nèi)流分析.pdf

1、本文系國家科技支撐計劃項目“典型工業(yè)流程泵輸送系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及運行節(jié)能策略”(編號:2011BAF14B02)的部分研究內(nèi)容。
　　 水泵是一種面大量廣的通用型機(jī)械設(shè)備，其耗電量占全國電能總消耗量的21％，被列入國家中長期節(jié)能規(guī)劃，因此，對其進(jìn)行節(jié)能降耗研究是勢在必行的任務(wù)。目前，采用PID控制器對水泵系統(tǒng)進(jìn)行恒壓控制是最常見的節(jié)能方法，該方法在保證水泵出口或系統(tǒng)節(jié)點壓力不變的情況下滿足用戶正常的用水需求，從而減少多余能量的浪費。

2、但對其進(jìn)行恒壓控制時，PID參數(shù)的整定大都還是通過現(xiàn)場調(diào)試等經(jīng)驗手段來完成，而對于復(fù)雜水泵系統(tǒng)，傳統(tǒng)的辦法將不能適應(yīng)，因此，需要研究一種能預(yù)測PID參數(shù)的仿真方法。
　　 本文采用模擬仿真的方法找出水泵恒壓調(diào)節(jié)過程中PID的三個控制參數(shù)，并通過實驗系統(tǒng)驗證這種方法的可行性。主要研究內(nèi)容如下:
　　 1、采用Flowmaster流體系統(tǒng)仿真軟件建立了與實驗系統(tǒng)相對應(yīng)的水泵系統(tǒng)模型，并通過軟件模擬閥門的開關(guān)及水泵轉(zhuǎn)速的變化，

3、確定了水泵系統(tǒng)恒壓控制的恒壓線。
　　 2、通過在Flowmaster模型上添加PID控制器的方法，找出了在其平臺上基于臨界比例度法和基于Z-NPID參數(shù)整定法的PID參數(shù)值，并對這兩組整定的PID值進(jìn)行了模擬仿真。結(jié)果顯示，基于Z-NPID參數(shù)整定法整定出的PID參數(shù)在仿真實驗中的表現(xiàn)要優(yōu)于臨界比例度參數(shù)整定法所整定的參數(shù)。
　　 3、對水泵系統(tǒng)恒壓控制進(jìn)行了試驗驗證，結(jié)果表明基于Flowmaster平臺所整定出的PI

4、D參數(shù)能很好的應(yīng)用于試驗中。
　　 4、采用ANSYSCFX流體系統(tǒng)仿真及分析軟件將Flowmater模擬出的水泵恒壓控制過程中的出口壓力一時間曲線和轉(zhuǎn)速一時間曲線作為其設(shè)定的邊界條件對恒壓過程進(jìn)行了內(nèi)部流場模擬，并采用中心截面法和過流斷面診斷法對恒壓過程進(jìn)行分析。結(jié)果顯示，隨著PID恒壓調(diào)節(jié)的進(jìn)行，水泵內(nèi)部流場也隨著出口壓力的變化呈現(xiàn)出相應(yīng)的壓力變化;通過采用過流斷面診斷法對各個過流斷面進(jìn)行的總壓流分析可為水泵的PID參數(shù)的選