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            公司動(dòng)態(tài)

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            利用真空變壓器調(diào)節(jié)變頻器對(duì)掃槽泵進(jìn)行閉環(huán)控制

            來(lái)源:m.smartjapanesestocks.com         發(fā)布時(shí)間:2020-04-27
                利用真空變壓器調(diào)節(jié)變頻器對(duì)掃槽泵進(jìn)行閉環(huán)控制、 接收鐵路油槽車都存在如何高效的收盡槽車底油的問(wèn)題,若按每個(gè)槽車殘留底油5kg計(jì)算,按去年一年收油車數(shù)6741車,一年將損失33.7噸油品。本案采取配備掃槽泵收油的方法,但是在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中,因無(wú)法控制泵機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速,時(shí)常會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)烈震動(dòng),嚴(yán)重?fù)p害泵機(jī)運(yùn)行并且影響收油的效果。為此,本文將針對(duì)這一問(wèn)題,提出解決方案,詳細(xì)的介紹了運(yùn)用的方法和理論。
                 一、泵機(jī)配備變頻的原因  在用擺動(dòng)轉(zhuǎn)子泵掃槽車剩余底油時(shí),由于掃艙軟管口徑較小,在全液流動(dòng)時(shí),易產(chǎn)生泵進(jìn)口真空過(guò)高,導(dǎo)致泵振動(dòng)、噪聲增大的問(wèn)題。采用擺動(dòng)轉(zhuǎn)子泵掃艙是進(jìn)行氣液混輸,因此必須考慮泵的汽蝕性能,在槽車底油多時(shí),掃艙軟管吸入飽滿,泵進(jìn)口真空度高,當(dāng)真空超過(guò)泵汽蝕點(diǎn)后,泵的振動(dòng)、噪聲將增大。因此擺動(dòng)轉(zhuǎn)子泵掃艙時(shí)需隨時(shí)調(diào)節(jié)電機(jī)的運(yùn)行速度,以便控制泵進(jìn)口的真空度 ,達(dá)到泵平穩(wěn)工作,提高效率,同時(shí)減少噪音的效果.本案例采取配置變頻器及儀表變壓器,利用PID 控制器進(jìn)行調(diào)節(jié)。      二、PID控制器原理 PID控制器(Proportion Integration Differentiation比例-積分-分控制器 )由比例控制元P、積分控制元I和分控制元D組成,并分別通過(guò)參數(shù)K,Ti,Td的設(shè)定把收集到的數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)的經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行比較,經(jīng)過(guò)將比較的結(jié)果計(jì)算產(chǎn)生新的值作為輸入信號(hào)。這個(gè)新的輸入值的目的是可以讓系統(tǒng)穩(wěn)定在設(shè)定參考值的一定范圍內(nèi),這樣可以使系統(tǒng)更加準(zhǔn)確,更加穩(wěn)定。PID控制系統(tǒng)它的特點(diǎn)是原理簡(jiǎn),使用方便、適用性強(qiáng)等特點(diǎn)。  1.PID具體含義。比例控制元P的特點(diǎn)是快速反應(yīng),但是對(duì)具有自平衡性的被控對(duì)象存在靜差。增加積分調(diào)節(jié)元I后,對(duì)消除靜差起到一定的積極作用,但是卻降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度。為了解決這一問(wèn)題,必須要在偏差出現(xiàn)前,對(duì)偏差量做出反應(yīng),也要對(duì)偏差的變化趨勢(shì)做出判斷并加以控制,便增加分控制元D。綜上所述,為達(dá)到控制效果,要選擇PID控制器。PID是以比例、積分、分函數(shù)的算法而命名的,這三個(gè)參數(shù)是取得高性能算法的關(guān)鍵。這三種算法是:  1.1比例控制元:按比例反映系統(tǒng)的偏差。加大比例系數(shù),可以減少系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差,提高系統(tǒng)的控制精度,加快響應(yīng)速度。但是過(guò)大的比例系數(shù)會(huì)造成系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降,甚至系統(tǒng)的不穩(wěn)定。 1.2積分控制元:主要使系統(tǒng)消除穩(wěn)態(tài)誤差,提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。積分作用的強(qiáng)弱取決于積分時(shí)間常數(shù)T,T越小,積分作用越強(qiáng),反之,作用越弱。積分作用使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降,動(dòng)態(tài)響應(yīng)變慢.因此,積分環(huán)節(jié)通常與其他兩種調(diào)節(jié)器結(jié)合使用。 1.3分控制元:分作用反映偏差信號(hào)的變化趨勢(shì),具有預(yù)見性。適當(dāng)?shù)姆终{(diào)節(jié),能改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能,減少調(diào)節(jié)時(shí)間.但過(guò)強(qiáng)的分調(diào)節(jié),對(duì)系統(tǒng)干擾不利。  2.儀表的PID參數(shù)設(shè)定。過(guò)程PID用于過(guò)程變量的控制。比例環(huán)節(jié)產(chǎn)生與偏差成比例變化的控制作用來(lái)減少偏差;積分環(huán)節(jié)主要用于消除靜差,積分時(shí)間越大,積分的作用越弱,積分時(shí)間越短,積分作用越強(qiáng);分環(huán)節(jié)通過(guò)偏差的變化趨勢(shì)預(yù)測(cè)偏差信號(hào)的變化,并在偏差變大之前產(chǎn)生抑制變差變化的控制信號(hào),從而加快控制的響應(yīng)速度。 PID參數(shù)調(diào)整原則:   比例參數(shù)的調(diào)節(jié)。先將比例增益從較小值如(0.20)增加直至反饋信號(hào)開始震蕩,然后減少40-60%使反饋信號(hào)穩(wěn)定,比例系數(shù)P設(shè)置較大值會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定,頻繁震蕩;P值設(shè)置較小,又會(huì)使系統(tǒng)敏感性下降。恰當(dāng)?shù)脑O(shè)置比例系數(shù)會(huì)使系統(tǒng)有足夠的靈敏度但又不會(huì)反應(yīng)過(guò)于靈敏,一定時(shí)間的延遲要通過(guò)對(duì)積分時(shí)間設(shè)置來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)積分、分參數(shù)的調(diào)節(jié)。將積分時(shí)間從較大值(如20.00s)直至反饋信號(hào)開始震蕩,然后增加10-50%使反饋信號(hào)穩(wěn)定。如果通過(guò)比例、積分參數(shù)的調(diào)節(jié)還是收不到理想的控制要求,而且系統(tǒng)對(duì)超調(diào)和動(dòng)態(tài)誤差要求較高,就需要增加分元(有的系統(tǒng)要求時(shí)間滯后,才需要附加這個(gè)參數(shù)),可以通過(guò)調(diào)節(jié)分時(shí)間參數(shù),初次調(diào)試時(shí)要從小到大,逐步調(diào)節(jié)的方法,直到系統(tǒng)穩(wěn)定。 3.本案采取的算法本案例采取PID增量式算法 ,具體算法如下:離散化公式:  其中:u(k)為第k次采樣時(shí)刻控制器的輸出;e(k)、ec(k)分別為系統(tǒng)的偏差、偏差變化量;kp、ki、kd分別為比例系數(shù)、積分系數(shù)、分系。PID控制通過(guò)對(duì)這三個(gè)參數(shù)的整定,從而獲得良好的系統(tǒng)控制性能。增量型控制,即輸出量是兩個(gè)采樣周期,控制器的輸出增量△u(k)由下式可得: 其中 T1為積分時(shí)間常數(shù);TD為分時(shí)間常數(shù);T為采樣周期。上公式稱為PID增量是控制算式,增量式算式具有下速優(yōu)點(diǎn) :(1)計(jì)算機(jī)只輸出控制增量,即執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置的變化部分,誤動(dòng)作影響小。(2)在進(jìn)行手動(dòng)和自動(dòng)切換時(shí) ,控制量沖擊小,能較平滑的過(guò)度。(3)增量算法中增量△u(k)只受最近的第k次的輸出數(shù)值,這樣運(yùn)算就可以通過(guò)加權(quán)算法來(lái)處理,可以得到理想的控制效果,由于沒(méi)有累加,消除了當(dāng)前偏差存在時(shí)發(fā)生飽和的危險(xiǎn)。 比例項(xiàng)與積分項(xiàng)的符號(hào)有以下關(guān)系:在增量式算法中,如果被控量偏離預(yù)設(shè)值,則比例項(xiàng)和積分項(xiàng)的符號(hào)相同,而當(dāng)被控量向設(shè)定值靠近時(shí),則這兩項(xiàng)的符號(hào)反相。但如果被控量與設(shè)定值相差較遠(yuǎn),而僅在剛開始向設(shè)定值靠近時(shí),由于比例項(xiàng)和積分項(xiàng)反向,將會(huì)延緩控制過(guò)程,增加控制時(shí)間。為了提高控制效率,本案設(shè)定一個(gè)偏差范圍△l,當(dāng)偏差△u(k)< △l時(shí),就按正常規(guī)律調(diào)節(jié),而當(dāng)△u(k)>= △l時(shí),則取消判斷比例項(xiàng)作用為正或?yàn)樨?fù),使它向有利于接近設(shè)定值的方向調(diào)整,使其符號(hào)與積分項(xiàng)一致。可以大大加快控制的動(dòng)態(tài)過(guò)程。 三、現(xiàn)場(chǎng)變頻器工作原理  變頻調(diào)速的基本控制方式,在電動(dòng)機(jī)調(diào)速時(shí),一個(gè)重要的因素是希望保持電機(jī)每極磁通量¢m為額定值¢m太小,電機(jī)的鐵心沒(méi)有得到充分的利用,浪費(fèi)較大;如果增加¢m,會(huì)導(dǎo)致點(diǎn)擊的繞組過(guò)熱而損毀電機(jī),為此,通過(guò)三相異步電機(jī)定子每相電動(dòng)勢(shì)的有效值公式來(lái)看; 式中Eg為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì); f1為定子頻率; N1為定子每相繞組串聯(lián)匝數(shù); KN1為基波繞組系數(shù);(1)基頻(額定頻率)以下調(diào)速:通過(guò)公式可以看出,要保持¢m不變,當(dāng)頻率f1從額定值向下調(diào)節(jié)時(shí),必須同時(shí)降低Eg,從而使得Eg/ f1=常值,屬于“恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速”的性質(zhì)。(2)基頻以上調(diào)速:頻率可以從額定頻率往上增高,但那時(shí)電壓卻不能增加的比額定電壓還高,最多只能保持在額定電壓下工作,通過(guò)公式可以看出¢m與f1 成反比的降低,屬于“恒功率調(diào)速”的性質(zhì)。   本案中系統(tǒng)采用一臺(tái)變頻器控制一臺(tái)掃槽泵運(yùn)行方式,安裝在掃槽泵進(jìn)口真空變壓器,用于檢測(cè)掃槽泵進(jìn)口真空,將轉(zhuǎn)化為4~20mA的電流信號(hào),提供變頻器,經(jīng)過(guò)變頻器模擬量輸入,變頻器根據(jù)給定的真空設(shè)定值與實(shí)際的檢測(cè)值進(jìn)行PID運(yùn)算,變頻器調(diào)節(jié)掃槽泵電機(jī)的供電電壓和頻率。變頻器是掃槽泵電機(jī)的控制設(shè)備,能按照真空恒定需要將0~50HZ的頻率信號(hào)供給掃槽泵電機(jī),調(diào)整其轉(zhuǎn)速。本系統(tǒng)采用PID控制的應(yīng)用宏,進(jìn)行閉環(huán)控制,采用儀表變壓器,變頻器作為中心控制裝置,實(shí)現(xiàn)所需功能。 在泵進(jìn)口真空度較低時(shí),提高轉(zhuǎn)速,增大泵的排量;泵進(jìn)口較高時(shí),降低轉(zhuǎn)速,減少排量,從而達(dá)到控制泵進(jìn)口真空的目的。避免在泵進(jìn)口真空較高時(shí),泵發(fā)生汽蝕,產(chǎn)生振動(dòng)、噪聲。避免在未安裝變頻器的情況下,泵進(jìn)口真空較低時(shí),掃艙吸入速度慢,需要人工調(diào)節(jié)提高泵轉(zhuǎn)速,這樣較繁瑣操作。 四、結(jié)語(yǔ)  在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用,變頻器采用 PID 調(diào)節(jié),可以減輕操作的繁瑣性,使泵工作更加平穩(wěn),提高了泵的掃艙效果,是一種較好的掃艙作業(yè)控制方式。以上就是文章的全部?jī)?nèi)容就是烏魯木齊干式變壓器介紹的,若有不足之處,請(qǐng)多包涵!僅供參考學(xué)習(xí)之用!     

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