項(xiàng)目6任務(wù)二：根據(jù)控制對象設(shè)計變頻調(diào)速控制系統(tǒng)

1、任務(wù)二任務(wù)二 根據(jù)控制對象設(shè)計變頻調(diào)速控制根據(jù)控制對象設(shè)計變頻調(diào)速控制系統(tǒng)系統(tǒng) 知識與能力目標(biāo)知識與能力目標(biāo)根據(jù)速度要求設(shè)計調(diào)速系統(tǒng)根據(jù)速度要求設(shè)計調(diào)速系統(tǒng) 1根據(jù)流量要求設(shè)計調(diào)速系統(tǒng)根據(jù)流量要求設(shè)計調(diào)速系統(tǒng) 2345根據(jù)壓力要求設(shè)計調(diào)速系統(tǒng)根據(jù)壓力要求設(shè)計調(diào)速系統(tǒng) 2根據(jù)速度要求設(shè)計調(diào)速系統(tǒng)根據(jù)速度要求設(shè)計調(diào)速系統(tǒng) 用變頻器改變電動機(jī)速度時，有時以負(fù)載的轉(zhuǎn)速本身為控制對象，但用變頻器改變電動機(jī)速度時，有時以負(fù)載的轉(zhuǎn)速本身為控制對象，但多數(shù)情況下是以隨速度改變而改變的流量、張力、壓力等為最終控制對象多數(shù)情況下是以隨速度改變而改變的流量、張力、壓力等為最終控制對象。不管是哪一種情況，控制電動機(jī)的

2、速度是最基本的要求。不管是哪一種情況，控制電動機(jī)的速度是最基本的要求。 為了維持某一速度，負(fù)載必須接受電動機(jī)供給的轉(zhuǎn)矩，其值與該轉(zhuǎn)速為了維持某一速度，負(fù)載必須接受電動機(jī)供給的轉(zhuǎn)矩，其值與該轉(zhuǎn)速下的機(jī)械所做的功和損耗相應(yīng)，這就是該速度下的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。下的機(jī)械所做的功和損耗相應(yīng)，這就是該速度下的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。根據(jù)速度要求設(shè)計調(diào)速系統(tǒng)根據(jù)速度要求設(shè)計調(diào)速系統(tǒng)下圖所描述的是電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩與速度的機(jī)械特性。下圖所描述的是電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩與速度的機(jī)械特性。電動機(jī)轉(zhuǎn)矩與負(fù)電動機(jī)轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩載轉(zhuǎn)矩 負(fù)載轉(zhuǎn)矩變動引起負(fù)載轉(zhuǎn)矩變動引起的轉(zhuǎn)速變動的轉(zhuǎn)速變動 根據(jù)速度要求設(shè)計調(diào)速系統(tǒng)根據(jù)速度要求設(shè)計調(diào)速系統(tǒng)

3、上圖所示電機(jī)轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩的運(yùn)動方程式如下：上圖所示電機(jī)轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩的運(yùn)動方程式如下：（kgm） 式中，式中，TA為加速轉(zhuǎn)矩（為加速轉(zhuǎn)矩（N m），），TA=TM-TL；TM為電動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為電動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩（N m）；）；TL為負(fù)載轉(zhuǎn)矩（為負(fù)載轉(zhuǎn)矩（N m）；）；GD2為電動機(jī)的飛輪矩為電動機(jī)的飛輪矩+ +換算到電動換算到電動機(jī)軸上的負(fù)載飛輪矩（機(jī)軸上的負(fù)載飛輪矩（N m）；）；n為轉(zhuǎn)速（為轉(zhuǎn)速（r/minr/min）；）；t為加速時間（為加速時間（s s）；）；g為重力加速度。為重力加速度。根據(jù)速度要求設(shè)計調(diào)速系統(tǒng)根據(jù)速度要求設(shè)計調(diào)速系統(tǒng)由上式可以推導(dǎo)出下列性質(zhì)：由上式可以推導(dǎo)出下列性

4、質(zhì)：（1 1）當(dāng)）當(dāng)TA = 0= 0時，速度保持一定。時，速度保持一定。（2 2）當(dāng)當(dāng)TA 0 0時，速度上升。時，速度上升。（3 3）當(dāng)當(dāng)TA 0 0時，速度下降。時，速度下降。 在上圖中，電機(jī)的轉(zhuǎn)速由曲線在上圖中，電機(jī)的轉(zhuǎn)速由曲線TM與與TL的交點(diǎn)的交點(diǎn)A確確定。定。此外，要從此點(diǎn)此外，要從此點(diǎn)加速或減速，需要改變加速或減速，需要改變TM ，使，使TA為正值或負(fù)值。這就是說，要控制電機(jī)為正值或負(fù)值。這就是說，要控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，必須具有改變電機(jī)轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)速，必須具有改變電機(jī)轉(zhuǎn)矩TM的功能，而這個功能可借助變頻器來實(shí)的功能，而這個功能可借助變頻器來實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)。根據(jù)速度要求設(shè)計調(diào)速系統(tǒng)根據(jù)速度要求

5、設(shè)計調(diào)速系統(tǒng)1、加減速時間的確定、加減速時間的確定 電動機(jī)速度從電動機(jī)速度從na到到nb達(dá)所需要的時間可用下式表示：達(dá)所需要的時間可用下式表示： 通常，通常，加速率是以頻率從零上升到最高頻率所需要的時間定義的；加速率是以頻率從零上升到最高頻率所需要的時間定義的；減減速率類似，是以從最高頻率下降到零的時間定義的。速率類似，是以從最高頻率下降到零的時間定義的。 加速時間給定的要點(diǎn)，是將加速電流限制在變頻器過電流容量以下，加速時間給定的要點(diǎn)，是將加速電流限制在變頻器過電流容量以下，即避免過電流失速，防止回路動作。減速時間給定的要點(diǎn)，則是防止平滑即避免過電流失速，防止回路動作。減速時間給定的要點(diǎn)，則是

6、防止平滑回路的電壓過大，即避免再生過電壓失速，防止回路動作。回路的電壓過大，即避免再生過電壓失速，防止回路動作。 根據(jù)速度要求設(shè)計調(diào)速系統(tǒng)根據(jù)速度要求設(shè)計調(diào)速系統(tǒng) 對于電壓型通用變頻器的對于電壓型通用變頻器的U/f控制，由于變頻器限制電流的功能不足，控制，由于變頻器限制電流的功能不足，可產(chǎn)生的再生轉(zhuǎn)矩也小，因此可產(chǎn)生的再生轉(zhuǎn)矩也小，因此加速時必須限制指令頻率的上升率，以防止加速時必須限制指令頻率的上升率，以防止過電流過電流；減速時則限制其下降率，以防止；減速時則限制其下降率，以防止過電壓過電壓。 這樣，對于采用轉(zhuǎn)差頻率控制和矢量控制的變頻器，如果求出各速度這樣，對于采用轉(zhuǎn)差頻率控制和矢量控制的

7、變頻器，如果求出各速度下的減速轉(zhuǎn)矩，根據(jù)上式就可求出加減速時間。而對于電壓型通用變下的減速轉(zhuǎn)矩，根據(jù)上式就可求出加減速時間。而對于電壓型通用變頻器，則用指令頻率的上升、下降確定加減速時間。頻器，則用指令頻率的上升、下降確定加減速時間。根據(jù)速度要求設(shè)計調(diào)速系統(tǒng)根據(jù)速度要求設(shè)計調(diào)速系統(tǒng)通用變頻器加減速時間的給定方法通用變頻器加減速時間的給定方法 對于風(fēng)機(jī)、泵等二次平方減轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其加減速時間的計算與恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載對于風(fēng)機(jī)、泵等二次平方減轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其加減速時間的計算與恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時有若干不同，由于負(fù)載轉(zhuǎn)矩隨速度大幅度變化，僅用平均加減速轉(zhuǎn)矩來討論時有若干不同，由于負(fù)載轉(zhuǎn)矩隨速度大幅度變化，僅用平均加減速轉(zhuǎn)

8、矩來討論廣闊的速度范圍是不行的。廣闊的速度范圍是不行的。 在這種場合，由各速度下的負(fù)載轉(zhuǎn)矩與電動機(jī)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的關(guān)系曲線求出最在這種場合，由各速度下的負(fù)載轉(zhuǎn)矩與電動機(jī)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的關(guān)系曲線求出最小加減速轉(zhuǎn)矩，代入式（小加減速轉(zhuǎn)矩，代入式（1 1）和式（）和式（2 2），在滿足此式的范圍內(nèi)選擇可以給出的），在滿足此式的范圍內(nèi)選擇可以給出的最大給定時間。最大給定時間。（1 1）（2 2） tA、tD為給定加速時間及減速時間（為給定加速時間及減速時間（s）；）；nmax為最高轉(zhuǎn)速（為最高轉(zhuǎn)速（r/min）；）；TAAmin為為最小加速轉(zhuǎn)矩（最小加速轉(zhuǎn)矩（N m）；）； TADmin為最小減速轉(zhuǎn)矩（為最小減速

9、轉(zhuǎn)矩（N m）。其中）。其中TAAmin 、 TADmin如下圖所示。如下圖所示。 根據(jù)速度要求設(shè)計調(diào)速系統(tǒng)根據(jù)速度要求設(shè)計調(diào)速系統(tǒng)最小加減速轉(zhuǎn)矩最小加減速轉(zhuǎn)矩 根據(jù)速度要求設(shè)計調(diào)速系統(tǒng)根據(jù)速度要求設(shè)計調(diào)速系統(tǒng)2、轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)、轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)開環(huán)轉(zhuǎn)速控制。開環(huán)轉(zhuǎn)速控制。開環(huán)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)如下圖所示。開環(huán)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)如下圖所示。 根據(jù)速度要求設(shè)計調(diào)速系統(tǒng)根據(jù)速度要求設(shè)計調(diào)速系統(tǒng)2、轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)、轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)開環(huán)速度控制。開環(huán)速度控制。 根據(jù)速度要求設(shè)計調(diào)速系統(tǒng)根據(jù)速度要求設(shè)計調(diào)速系統(tǒng)2、轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)、轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng) 對于風(fēng)機(jī)、泵等平方減轉(zhuǎn)矩負(fù)載，不太要求快速響應(yīng)，常常采用開環(huán)對于風(fēng)機(jī)、泵等平方減轉(zhuǎn)矩負(fù)

10、載，不太要求快速響應(yīng)，常常采用開環(huán)控制。控制。此時，影響轉(zhuǎn)速精度的因素主要有負(fù)載轉(zhuǎn)矩的變化、輸出頻率的精此時，影響轉(zhuǎn)速精度的因素主要有負(fù)載轉(zhuǎn)矩的變化、輸出頻率的精度以及電源電壓的變動等。度以及電源電壓的變動等。 此外，由于電流電壓一變動，變頻器平滑電路的直流電壓就變化，因此外，由于電流電壓一變動，變頻器平滑電路的直流電壓就變化，因而輸出電壓也出現(xiàn)變動。因此，而輸出電壓也出現(xiàn)變動。因此，電動機(jī)轉(zhuǎn)矩電動機(jī)轉(zhuǎn)矩- -轉(zhuǎn)速曲線在轉(zhuǎn)矩軸方向伸縮，轉(zhuǎn)速曲線在轉(zhuǎn)矩軸方向伸縮，與負(fù)載轉(zhuǎn)矩的交點(diǎn)移動，轉(zhuǎn)速發(fā)生變化。與負(fù)載轉(zhuǎn)矩的交點(diǎn)移動，轉(zhuǎn)速發(fā)生變化。 為了對此補(bǔ)償，可將平滑電路的直流電壓和變頻器的輸出電壓進(jìn)行反

11、為了對此補(bǔ)償，可將平滑電路的直流電壓和變頻器的輸出電壓進(jìn)行反饋，在電壓控制電路中進(jìn)行修正饋，在電壓控制電路中進(jìn)行修正。根據(jù)速度要求設(shè)計調(diào)速系統(tǒng)根據(jù)速度要求設(shè)計調(diào)速系統(tǒng)2、轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)、轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)閉環(huán)轉(zhuǎn)速控制。閉環(huán)轉(zhuǎn)速控制。為了補(bǔ)償電動機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，將檢測到的速度量作為電氣為了補(bǔ)償電動機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，將檢測到的速度量作為電氣信號負(fù)反饋到變頻器的控制電路，信號負(fù)反饋到變頻器的控制電路，這種控制方式稱為閉環(huán)控制。這種控制方式稱為閉環(huán)控制。 速度反饋控制方式是以轉(zhuǎn)速為控制對象的閉環(huán)控制，速度反饋控制方式是以轉(zhuǎn)速為控制對象的閉環(huán)控制，廣泛應(yīng)用于造紙、廣泛應(yīng)用于造紙、泵類機(jī)械、機(jī)床等要求速度精度高的場合。

12、泵類機(jī)械、機(jī)床等要求速度精度高的場合。需要裝設(shè)傳感器，以便檢測出需要裝設(shè)傳感器，以便檢測出電動機(jī)速度。電動機(jī)速度。 在這些傳感器中，光電編碼器、分解器等能檢測出機(jī)械位，可用于直在這些傳感器中，光電編碼器、分解器等能檢測出機(jī)械位，可用于直線或旋轉(zhuǎn)位置的高精度控制。線或旋轉(zhuǎn)位置的高精度控制。根據(jù)速度要求設(shè)計調(diào)速系統(tǒng)根據(jù)速度要求設(shè)計調(diào)速系統(tǒng)2、轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)、轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng) 下圖所示為下圖所示為PLG（由脈沖頻率測量速度的傳感器）和變頻器等組成的（由脈沖頻率測量速度的傳感器）和變頻器等組成的轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制系統(tǒng)。圖中的虛線路徑表示通用變頻器的開環(huán)控制；調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制系統(tǒng)。圖中的虛線路徑表示通用變頻器的開

13、環(huán)控制；調(diào)節(jié)器用來修正速度誤差，用來修正速度誤差，f/U變化構(gòu)成反饋，可獲得良好的控制效果。變化構(gòu)成反饋，可獲得良好的控制效果。根據(jù)速度要求設(shè)計調(diào)速系統(tǒng)根據(jù)速度要求設(shè)計調(diào)速系統(tǒng)3、系統(tǒng)設(shè)計的要領(lǐng)、系統(tǒng)設(shè)計的要領(lǐng) 電動機(jī)采用變頻器組成調(diào)速系統(tǒng)時，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。電動機(jī)采用變頻器組成調(diào)速系統(tǒng)時，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。 （1 1）轉(zhuǎn)速控制范圍。）轉(zhuǎn)速控制范圍。根據(jù)調(diào)速系統(tǒng)要求，必須選擇能覆蓋所需轉(zhuǎn)速控根據(jù)調(diào)速系統(tǒng)要求，必須選擇能覆蓋所需轉(zhuǎn)速控制范圍的變頻器。制范圍的變頻器。 （2 2）避免危險轉(zhuǎn)速下的運(yùn)轉(zhuǎn)。）避免危險轉(zhuǎn)速下的運(yùn)轉(zhuǎn)。在轉(zhuǎn)速控制范圍內(nèi)如果存在著能引起大在轉(zhuǎn)速控制范圍內(nèi)如果存在著能引起大的扭轉(zhuǎn)諧

14、振的轉(zhuǎn)速或其他危險轉(zhuǎn)速，就必須避免在這些轉(zhuǎn)速下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。的扭轉(zhuǎn)諧振的轉(zhuǎn)速或其他危險轉(zhuǎn)速，就必須避免在這些轉(zhuǎn)速下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。 此時，此時，應(yīng)選擇具有下圖所示頻率跳變回路特性的變頻器。應(yīng)選擇具有下圖所示頻率跳變回路特性的變頻器。具有這種功具有這種功能的變頻器，其跳變速度和幅值可自由選用。能的變頻器，其跳變速度和幅值可自由選用。 另外，另外，變速區(qū)間的運(yùn)轉(zhuǎn)速度可選擇在高速側(cè)，也可選擇在低速側(cè)。變速區(qū)間的運(yùn)轉(zhuǎn)速度可選擇在高速側(cè)，也可選擇在低速側(cè)。根據(jù)速度要求設(shè)計調(diào)速系統(tǒng)根據(jù)速度要求設(shè)計調(diào)速系統(tǒng)3、系統(tǒng)設(shè)計的要領(lǐng)、系統(tǒng)設(shè)計的要領(lǐng)根據(jù)速度要求設(shè)計調(diào)速系統(tǒng)根據(jù)速度要求設(shè)計調(diào)速系統(tǒng)3、系統(tǒng)設(shè)計的要領(lǐng)、系統(tǒng)設(shè)計的

15、要領(lǐng) 扭轉(zhuǎn)諧振，扭轉(zhuǎn)諧振，是指電機(jī)轉(zhuǎn)矩的脈動分量與機(jī)械系統(tǒng)（含負(fù)載和電機(jī)）的是指電機(jī)轉(zhuǎn)矩的脈動分量與機(jī)械系統(tǒng)（含負(fù)載和電機(jī)）的固有頻率一致時，電機(jī)進(jìn)入諧振狀態(tài)將超過額定轉(zhuǎn)矩的扭矩應(yīng)力加在機(jī)械固有頻率一致時，電機(jī)進(jìn)入諧振狀態(tài)將超過額定轉(zhuǎn)矩的扭矩應(yīng)力加在機(jī)械系統(tǒng)上的現(xiàn)象。系統(tǒng)上的現(xiàn)象。機(jī)械系統(tǒng)有時在速度控制范圍內(nèi)存在大的扭轉(zhuǎn)諧振。機(jī)械系統(tǒng)有時在速度控制范圍內(nèi)存在大的扭轉(zhuǎn)諧振。 危險速度，危險速度，是指旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)軸彎曲的固有頻率與旋轉(zhuǎn)頻率一致時的轉(zhuǎn)速。是指旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)軸彎曲的固有頻率與旋轉(zhuǎn)頻率一致時的轉(zhuǎn)速。通常，危險速度大于電動機(jī)的額定速度。但對于大容量的通常，危險速度大于電動機(jī)的額定速度。但對于大容量的

16、24極電機(jī)，極電機(jī)，危危險速度有時小于額定速度。險速度有時小于額定速度。根據(jù)速度要求設(shè)計調(diào)速系統(tǒng)根據(jù)速度要求設(shè)計調(diào)速系統(tǒng)3、系統(tǒng)設(shè)計的要領(lǐng)、系統(tǒng)設(shè)計的要領(lǐng) （3 3）電動機(jī)在低速區(qū)的冷卻能力。）電動機(jī)在低速區(qū)的冷卻能力。對于自冷方式的電動機(jī)，轉(zhuǎn)速下對于自冷方式的電動機(jī)，轉(zhuǎn)速下降，則電動機(jī)的冷卻能力降低。降，則電動機(jī)的冷卻能力降低。 在二次平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載下，因轉(zhuǎn)速下降引起的輸出功率減小比冷卻能力在二次平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載下，因轉(zhuǎn)速下降引起的輸出功率減小比冷卻能力的降低要大，所以電動機(jī)冷卻不成問題；的降低要大，所以電動機(jī)冷卻不成問題； 但對于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，低速區(qū)冷卻能力的降低將限制速度的下限，所以但對于恒轉(zhuǎn)矩

17、負(fù)載，低速區(qū)冷卻能力的降低將限制速度的下限，所以必須考慮電動機(jī)的冷卻能力。當(dāng)然，電動機(jī)也可改用其他通風(fēng)方式。必須考慮電動機(jī)的冷卻能力。當(dāng)然，電動機(jī)也可改用其他通風(fēng)方式。 （4 4）轉(zhuǎn)速傳感器和調(diào)節(jié)器的使用。）轉(zhuǎn)速傳感器和調(diào)節(jié)器的使用。作為構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)的重要器件，選作為構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)的重要器件，選擇電動機(jī)轉(zhuǎn)速檢測器和調(diào)節(jié)器時，必須充分考慮溫度漂移和外界干擾對這擇電動機(jī)轉(zhuǎn)速檢測器和調(diào)節(jié)器時，必須充分考慮溫度漂移和外界干擾對這些器件及其接線的影響。些器件及其接線的影響。 另外，為了得到快速響應(yīng)而過多地提高另外，為了得到快速響應(yīng)而過多地提高PID調(diào)節(jié)器的靈敏度有時會引調(diào)節(jié)器的靈敏度有時會引起振蕩，所以必

18、須采用與所用變頻器的響應(yīng)性和頻率分辨率相適應(yīng)的增益。起振蕩，所以必須采用與所用變頻器的響應(yīng)性和頻率分辨率相適應(yīng)的增益。根據(jù)流量要求設(shè)計控制系統(tǒng)根據(jù)流量要求設(shè)計控制系統(tǒng) 流量控制的特點(diǎn)流量控制的特點(diǎn) 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量使用著進(jìn)行流體輸送的泵類機(jī)械與風(fēng)機(jī)。泵在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量使用著進(jìn)行流體輸送的泵類機(jī)械與風(fēng)機(jī)。泵類機(jī)械按工作原理分類如下圖所示。類機(jī)械按工作原理分類如下圖所示。 根據(jù)流量要求設(shè)計控制系統(tǒng)根據(jù)流量要求設(shè)計控制系統(tǒng) 泵按產(chǎn)生的壓力可分為：泵按產(chǎn)生的壓力可分為：低壓泵，低壓泵，其總水頭為其總水頭為200m水柱以下；水柱以下；中壓泵，中壓泵，其總水頭為其總水頭為200600m水柱；水

19、柱；高壓泵，高壓泵，其總水頭為其總水頭為600m水柱以上。水柱以上。泵按用途可分為泵按用途可分為送水泵、取水泵、污水泵、污泥泵、配水泵、排水泵、冷送水泵、取水泵、污水泵、污泥泵、配水泵、排水泵、冷卻水泵、揚(yáng)水泵、循環(huán)泵、泥漿泵和冷水泵等。卻水泵、揚(yáng)水泵、循環(huán)泵、泥漿泵和冷水泵等。根據(jù)流量要求設(shè)計控制系統(tǒng)根據(jù)流量要求設(shè)計控制系統(tǒng) 風(fēng)機(jī)按用途可分類為換氣扇、干燥機(jī)、集塵機(jī)、加熱爐風(fēng)機(jī)、冷卻風(fēng)扇、風(fēng)機(jī)按用途可分類為換氣扇、干燥機(jī)、集塵機(jī)、加熱爐風(fēng)機(jī)、冷卻風(fēng)扇、鍋爐送風(fēng)機(jī)、誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)、機(jī)械冷卻風(fēng)扇、空氣壓縮傳送機(jī)和吹氣風(fēng)選機(jī)等鍋爐送風(fēng)機(jī)、誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)、機(jī)械冷卻風(fēng)扇、空氣壓縮傳送機(jī)和吹氣風(fēng)選機(jī)等。 風(fēng)機(jī)按工作

20、原理分類如下圖所示。風(fēng)機(jī)按工作原理分類如下圖所示。根據(jù)流量要求設(shè)計控制系統(tǒng)根據(jù)流量要求設(shè)計控制系統(tǒng) 風(fēng)機(jī)按產(chǎn)生的風(fēng)壓分為：風(fēng)機(jī)按產(chǎn)生的風(fēng)壓分為：（1 1）通風(fēng)機(jī)：風(fēng)壓不大于）通風(fēng)機(jī)：風(fēng)壓不大于2.91053.4105Pa。（2 2）鼓風(fēng)機(jī)：風(fēng)壓）鼓風(fēng)機(jī)：風(fēng)壓2.91053.4105Pa。（3 3）壓氣機(jī)：風(fēng)壓在）壓氣機(jī)：風(fēng)壓在2.91053.4105Pa以上。以上。其中，通風(fēng)機(jī)按壓力又可分為：其中，通風(fēng)機(jī)按壓力又可分為：（1 1）低壓通風(fēng)機(jī)：風(fēng)壓在）低壓通風(fēng)機(jī)：風(fēng)壓在2.9104Pa以下。以下。（2 2）中壓通風(fēng)機(jī)：風(fēng)壓在）中壓通風(fēng)機(jī)：風(fēng)壓在2.91047.8104Pa。（3 3）高壓通風(fēng)機(jī)：

21、風(fēng)壓在）高壓通風(fēng)機(jī)：風(fēng)壓在7.81043.9105Pa。根據(jù)流量要求設(shè)計控制系統(tǒng)根據(jù)流量要求設(shè)計控制系統(tǒng) 泵的主要作用是輸送液體，泵的主要作用是輸送液體，風(fēng)機(jī)的主要作用是輸送氣體。風(fēng)機(jī)的主要作用是輸送氣體。 在流體力學(xué)上，泵與風(fēng)機(jī)在許多方面的特性及數(shù)學(xué)、物理描述是一樣或在流體力學(xué)上，泵與風(fēng)機(jī)在許多方面的特性及數(shù)學(xué)、物理描述是一樣或類似的。例如出口側(cè)壓力類似的。例如出口側(cè)壓力P與流量與流量Q的壓力的壓力- -流量特性，即特性曲線是相似的。流量特性，即特性曲線是相似的。 流體流過熱交換器、管道、閥門、過濾器時會產(chǎn)生壓力的損耗。流體流過熱交換器、管道、閥門、過濾器時會產(chǎn)生壓力的損耗。流體流流體流經(jīng)的

22、回路中，管道、閥門、過濾器、負(fù)載等產(chǎn)生的全部壓力損耗之和與流量經(jīng)的回路中，管道、閥門、過濾器、負(fù)載等產(chǎn)生的全部壓力損耗之和與流量的關(guān)系曲線叫的關(guān)系曲線叫流體機(jī)械阻抗曲線。流體機(jī)械阻抗曲線。 壓力壓力- -流量（流量（P-Q）曲線與阻抗曲線的交點(diǎn)）曲線與阻抗曲線的交點(diǎn)表示流體機(jī)械的流量。表示流體機(jī)械的流量。 控制流量的基本方法有兩種：控制流量的基本方法有兩種：改變壓力改變壓力- -流量曲線流量曲線（P-Q特性）和特性）和改變流改變流體機(jī)械的阻抗曲線。體機(jī)械的阻抗曲線。根據(jù)流量要求設(shè)計控制系統(tǒng)根據(jù)流量要求設(shè)計控制系統(tǒng) 流量控制流量控制方法及特點(diǎn)方法及特點(diǎn) （1 1）流量控制的一般方法。）流量控制的

23、一般方法?，F(xiàn)以風(fēng)機(jī)為例討論流量控制的一般性結(jié)論，現(xiàn)以風(fēng)機(jī)為例討論流量控制的一般性結(jié)論，泵類可同樣使用這些結(jié)論。泵類可同樣使用這些結(jié)論。 風(fēng)機(jī)的風(fēng)量控制如下圖所示。風(fēng)機(jī)的風(fēng)量控制如下圖所示。關(guān)于最常用的葉片控制、擋板控制來調(diào)節(jié)關(guān)于最常用的葉片控制、擋板控制來調(diào)節(jié)風(fēng)量的方法，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、能耗大、效率低。風(fēng)量的方法，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、能耗大、效率低。根據(jù)流量要求設(shè)計控制系統(tǒng)根據(jù)流量要求設(shè)計控制系統(tǒng) 采用對拖動風(fēng)機(jī)的電動機(jī)進(jìn)行調(diào)速，尤其是變頻調(diào)速，效果十分理想。采用對拖動風(fēng)機(jī)的電動機(jī)進(jìn)行調(diào)速，尤其是變頻調(diào)速，效果十分理想。 為了方便討論，下面列出轉(zhuǎn)速控制理論中常用的幾個基本公式：為了方便討論，下

24、面列出轉(zhuǎn)速控制理論中常用的幾個基本公式： 風(fēng)量風(fēng)量 ，表示風(fēng)量與轉(zhuǎn)速成正比。表示風(fēng)量與轉(zhuǎn)速成正比。 壓力壓力 ，表示壓力與轉(zhuǎn)速平方成正比。表示壓力與轉(zhuǎn)速平方成正比。 軸功率軸功率 ，表示軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。表示軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。根據(jù)流量要求設(shè)計控制系統(tǒng)根據(jù)流量要求設(shè)計控制系統(tǒng) （2 2）流量控制的特點(diǎn)。）流量控制的特點(diǎn)。 一般情況下，風(fēng)機(jī)、泵類機(jī)械的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速平方成正比，故將它們一般情況下，風(fēng)機(jī)、泵類機(jī)械的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速平方成正比，故將它們稱為稱為具有平方轉(zhuǎn)矩特性的機(jī)械。具有平方轉(zhuǎn)矩特性的機(jī)械。 流量控制中，對于起動、停止、加、減速控制的定量化分析是重要的。流量控制中，對于起動、

25、停止、加、減速控制的定量化分析是重要的。因?yàn)樵谶@些過程中，電機(jī)與機(jī)械都處在一種非穩(wěn)定的運(yùn)行過程，這一過程的因?yàn)樵谶@些過程中，電機(jī)與機(jī)械都處在一種非穩(wěn)定的運(yùn)行過程，這一過程的情況直接影響流量控制的好壞。情況直接影響流量控制的好壞。 在暫態(tài)過程中，在暫態(tài)過程中，風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量是傳動電機(jī)轉(zhuǎn)動慣量值的風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量是傳動電機(jī)轉(zhuǎn)動慣量值的1050倍；倍；泵泵的轉(zhuǎn)動慣量是傳動電機(jī)轉(zhuǎn)動慣量值的的轉(zhuǎn)動慣量是傳動電機(jī)轉(zhuǎn)動慣量值的20%80%。根據(jù)流量要求設(shè)計控制系統(tǒng)根據(jù)流量要求設(shè)計控制系統(tǒng) 變頻調(diào)速流量控制變頻調(diào)速流量控制 （1 1）單臺水泵控制系統(tǒng)。下）單臺水泵控制系統(tǒng)。下圖中的流量給定可根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置，反

26、圖中的流量給定可根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置，反饋環(huán)節(jié)是流量計及流量饋環(huán)節(jié)是流量計及流量- -電量傳感器轉(zhuǎn)換器，調(diào)節(jié)器將實(shí)現(xiàn)該量信號與給定流電量傳感器轉(zhuǎn)換器，調(diào)節(jié)器將實(shí)現(xiàn)該量信號與給定流量信號進(jìn)行動態(tài)比較，再決定變頻器的頻率指令，控制流量恒定或按要求改量信號進(jìn)行動態(tài)比較，再決定變頻器的頻率指令，控制流量恒定或按要求改變。變。 流量控制系統(tǒng)中使用的流量計種類較多，如流量控制系統(tǒng)中使用的流量計種類較多，如電磁流量計、超聲波電磁流量計、超聲波流量計、面積式流量計、容積式流量計、孔板流量計、卡門流量計流量計、面積式流量計、容積式流量計、孔板流量計、卡門流量計等。等。（2 2）流量控制中的檢出器）流量控制中的檢出器

27、根據(jù)流量要求設(shè)計控制系統(tǒng)根據(jù)流量要求設(shè)計控制系統(tǒng) 根據(jù)流量要求設(shè)計控制系統(tǒng)根據(jù)流量要求設(shè)計控制系統(tǒng) 流量控制系統(tǒng)流量控制系統(tǒng) （1 1）提高可靠性。）提高可靠性。調(diào)速與非調(diào)速狀態(tài)的方便切換大大提高了系統(tǒng)工作可調(diào)速與非調(diào)速狀態(tài)的方便切換大大提高了系統(tǒng)工作可靠性?？啃浴?（2 2）無供水保護(hù)。）無供水保護(hù)。對有實(shí)際揚(yáng)程的供水系統(tǒng)，當(dāng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速下降時，泵對有實(shí)際揚(yáng)程的供水系統(tǒng)，當(dāng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速下降時，泵的出口壓比實(shí)際揚(yáng)程低，就進(jìn)入無供水狀態(tài)，水泵在此狀態(tài)下工作，溫度會的出口壓比實(shí)際揚(yáng)程低，就進(jìn)入無供水狀態(tài)，水泵在此狀態(tài)下工作，溫度會持續(xù)上升而導(dǎo)致泵體機(jī)械損壞。持續(xù)上升而導(dǎo)致泵體機(jī)械損壞。 （3 3）瞬停

28、的處理。）瞬停的處理。如果出現(xiàn)電源側(cè)的瞬時停電并瞬間又恢復(fù)供電，如果出現(xiàn)電源側(cè)的瞬時停電并瞬間又恢復(fù)供電，對于對于轉(zhuǎn)動慣量轉(zhuǎn)動慣量J2較大的負(fù)載，由于慣性運(yùn)轉(zhuǎn)過程的轉(zhuǎn)速變化慢，瞬停再啟動環(huán)節(jié)可較大的負(fù)載，由于慣性運(yùn)轉(zhuǎn)過程的轉(zhuǎn)速變化慢，瞬停再啟動環(huán)節(jié)可以自動檢測出電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速，給出與電機(jī)轉(zhuǎn)速一致的變頻器工作頻率指以自動檢測出電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速，給出與電機(jī)轉(zhuǎn)速一致的變頻器工作頻率指令，使電機(jī)再次加速。令，使電機(jī)再次加速。 水泵的轉(zhuǎn)動慣量水泵的轉(zhuǎn)動慣量J2小，一旦失電，會很快停轉(zhuǎn)，小，一旦失電，會很快停轉(zhuǎn)，因此不宜用瞬停再啟動環(huán)因此不宜用瞬停再啟動環(huán)節(jié)，而應(yīng)采用一定時間后自動再啟動的方法。節(jié)，而應(yīng)采用

29、一定時間后自動再啟動的方法。 壓力控制的特點(diǎn)壓力控制的特點(diǎn) 壓力控制，如氣體壓力、液體壓力控制等是常見的控制。壓力控制，如氣體壓力、液體壓力控制等是常見的控制。 壓力控制有以下一些特點(diǎn)：壓力控制有以下一些特點(diǎn)：壓力控制系統(tǒng)的精度要求不太高；壓力與電壓力控制系統(tǒng)的精度要求不太高；壓力與電機(jī)轉(zhuǎn)速成非線性關(guān)系；機(jī)轉(zhuǎn)速成非線性關(guān)系； 液體由于不可壓縮，對液體的壓力控制響應(yīng)快，而氣體由于壓縮，控制響應(yīng)液體由于不可壓縮，對液體的壓力控制響應(yīng)快，而氣體由于壓縮，控制響應(yīng)慢；壓力控制與流量控制關(guān)系緊密。慢；壓力控制與流量控制關(guān)系緊密。根據(jù)壓力要求設(shè)計控制系統(tǒng)根據(jù)壓力要求設(shè)計控制系統(tǒng)給水泵壓力控制系統(tǒng)給水泵壓力控制系統(tǒng) 生活用水和工業(yè)用水中，使用給水泵向各閥門、水龍頭及所有的用戶供給生活用水和工業(yè)用水中，使用給水泵向各閥門、水龍頭及所有的用戶供給水壓適當(dāng)且連續(xù)的用水。在不同的供水量情況下，水壓必須為恒定。水壓適當(dāng)且連續(xù)的用