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1、污水提升泵变频调速的非线性控制系统污水加压泵站设置四台AS潜水排污泵，电机功率均为85kW，电压380V。原设计中选用了一套KF90K308型高性能大功率变频器，对其中一台水泵电机进展调频调速。它根据污水池的水位，通过改变排污泵电动机供电电源的频率来调整排污泵的转速，进而控制排水量，因此变频必须受到水位反应信号的控制，以构成水位自动控制系统。常用的闭环控制方案是采用线性反应控制系统。这种系统固然可以实现恒液位自动控制，但是存在以下缺乏：本钱高，这是由于线性液位压力传感器及调节器价格昂贵；可靠性低，由于线性液位压力传感器必须沉入水底且与水充分接触才能测量到水的高度或者压力，因此传感器的测量孔被泥
2、沙堵塞而轻易产生测量误差，致使被控水位偏离期望值；现场调试复杂，被控对象的非线性和大惯性因素给调节器的参数配置带来了困难，有可能影响系统的稳定性和动态性能。总之,对于这样一个非线性、大惯性经过采用线性反应控制是不公道的，在经济上不合算，在性能上不优越，而且调试不方便。现介绍该污水提升泵站所设计的一种构造简单、运行可靠、本钱低廉的非线性反应变频调速系统，成功地克制了线性反应控制存在的问题tabletrtd/td/tr/table。在该系统中，采用日本消费的变频器控制泵电动机，通过一套液位传感器构成非线性反应控制系统，将水位控制在极限环内。在污水池内安装一套液位传感器，它可以测量4个液位如图1。常
3、运行时水位将在2SL和3SL之间波动，当有大扰动时1SL或者4SL实现运行频率自整定和水位报警功能，该液位传感输出信号被输送到电气控制单元，实现继电器型非线性反应特性，并与变频器控制端子相结合，形成非线性反应四级水位控制系统见图2。所采用高性能大功率变频器的主电路中采用了带有驱动电路和电流保护、温度保护等电路的电力半导体开关器件IPM智能化功率模块，而在根底控制电路中那么采用了高速32位的RISC精简指令微处理器来作为CPU，并采用了超密度的LSI大规模集成电路，其主要特点是：调速范围大，调速精度高、效率高，功率因数高，输出电流波小，输入侧对电网污染小，参数设置方便、保护功能齐全；有过压、欠压
4、、过流、过载、短路、过热、电源缺相等保护功能；具有故障自诊断功能。另外该变频器还具有多速设置功能，而且各级速度均可任意设置。1工作原理根据电动机变频调速的原理可知，异步电动机的同步转速n0与电源频率f1成正比，所以改变了f1就改变了n0而实现调速。从流体力学知道，流量与转速的一次方成正比，功率与转速的3次方成正比：n=nf/f1Q=Qn/n22N=Nn/n33根据工艺提供的水位该水位以城市的最大、最小污水量，涵洞的深度、容积，排污泵流量等因素而确定，分别用1SP、2SP、3SP和4SP表示设定的四级速度，与之对应的频率值分别是368z40%Pe、422z60%Pe、464z80%Pe和50z1
5、00%Pe。水位及变频器运行频率的对应关系见表1。表1水位及变频器运行频率的对应关系水位动作元件电动机设定速度变频器输出频率Hz电动机输出功率超高水位1SL4SP50100%Pe高水位2SL3SP46.480%Pe正常水位2SP42.260%Pe低水位3SL1SP36.840%Pe超低水位4SL停机00该控制系统工作原理描绘如下：在正常情况下，水位在2SL和3SL限定的极限环内波动，变频器的输出频率在422Hz。当污水水位增加到超过高水位时，变频器自动调节至输出频率为46.4Hz。假设高水位持续时间超过设定时限T1仍然未下降回落到正常的极限环内，那么自动投入一号工作泵，此后假设高水位仍持续不下
6、经T2时限，系统便自动投入二号工作泵。假设水位继续增长到达超高水位，变频器输出频率自动调整到50Hz，并发出超高水位报警信号。当水位回落并脱离超高水位，变频器输出频率自动下调，控制水位在正常极限环内。假设水位继续下降偏离正常工作环时，变频器输出频率下调至368Hz，同时二号工作泵退出运行。假设低水位持续时间超过设定时限T3，一号工作泵相继退出。假如出现超低水位，变频器泵也退出运行并发出超低水位报警信号。当水位扰动消失，水位恢复到正常极限环内时，报警信号自动切除。该控制系统的主要特点是：合适于数学模型不清楚或者大惯性、非线性被控经过的控制。构造简单，本钱低廉，传感器及控制单元分别采用浮球液位控制
7、器和继电器组成，易于实现。可靠性高，抗干扰才能强，浮球控制器不受污水中杂物的影响，也不受腐蚀，所有输入、输出信号不易受干扰。具有显著的节电效果。具有参数自整定功能。本设计将先进的变频技术应用于污水提升自动控制领域，符合城市供水行业2000年技术进步开展规划，是建立部及国家计委节能办推广工程。2实际运行结果系统已于1998年5月投入实际运行。运行结果证实，该系统使用方便、平安可靠、功率因数高、已超前运行，具有特别显著的节电效果。根据系统在手动控制方式下的运行记录，变频器工作在368Hz的时间是8h、工作在422Hz的时间是75h，工作在50Hz的时间是75h、停机的时间是1h。该系统尽管一次性投资较大，但由于节电效果特别显著每年可节电约200000kWh，一年之内便可收回投资。