[发明专利]一种用于不规则小水箱液位的变频控制方法

说明书

本发明公开了一种用于不规则小水箱液位的变频控制方法，属于自动控制领域，解决了小水箱由于流量大、形状不规则的原因造成变频器控制液位波动大，抗干扰能力差的问题。方法步骤包括：液位计的设置、液位计的选择、每台泵之间的公共线性区间的确定、PID算法设计、泵之间备用切换和启停的自动控制、控制区间的设定、PID的调节。本发明可有效的避免液位计故障时造成的液位失调，可有效的避免变频器跟踪滞后造成的液位波动大，可有效的避免因水箱形状变化造成的液位变化不规律的调节干扰。

技术领域

本发明具体涉及一种用于不规则小水箱液位的变频控制方法，属于自动控制领域。

背景技术

抽汽式汽轮机下方凝结水箱由于空间原因原设计在液位测量区域容积仅有1m³，但是液体流量为65m³/h，该凝结水箱形状为两端密封的槽型，长宽均为1m，底部为拱形，顶部为喇叭口，液位控制区形状基本规则，水箱内呈负压（-90——-80KPa），液位测量采用一台磁翻板液位计。原液位控制采用3台工频电泵（额定48m³/h）控制，两用一备，靠液位的高低限变化（共计四个点）控制泵的启停，达到液位控制的目的，但是由于水箱小，流量大，水泵启停非常频繁，液位控制波动大，液位呈锯齿波形，无法达到稳定的液位控制效果，极易造成汽轮机跳车，对泵的损害非常大。

电气方面将设备由工频泵变更为变频泵，并在控制上采用普通PID调频控制变频泵，液位控制得到了一定的改善，但是由于汽轮机供汽压力常有波动，造成液位控制随之波动。

工艺方面将设备横向圆形扩充约1m³，水箱的容积增大了1倍，对液位调节有一定的好处，但是这造成了水箱的形状不规则，PID参数难以适应全量程范围，液位波动难以消除。

控制方面在PID调节的过程中，发现变频控制液位时，由于出口管道上扬有10余米，并且弯头多压损大，使用中观察发现变频控制流量在整个可调范围内并不成线性关系，而是一种近似二次方或者三次方关系，并且变频频率小于25Hz时完全没有流量，PID参数不能在全量程可用。同时由于变频本身有斜率限制，液位控制滞后较多，需采用微分运算增加前馈控制，原有PID算法为常规算法，其PID算法公式如下：

其中，∆MV_n：操作输出变化量；E_n：偏差，E_n＝PV_n－SV_n；PV_n：测量值；SV_n：设定值；∆E_n：偏差的变化量，∆E_n＝E_n－E_n－1；∆T：控制周期；Pb：比例带（%）；Td：微分时间；Ti：积分时间；MSH：输出上限；MSL：输出下限；SH：过程量上限；SL：过程量下限。

该PID算法适用过程中微分作用效果不明显，前馈作用弱，由于变频器不能像阀门一样高效快速反应，微分作用难以和变频器匹配。其他常规的PID调节方法等均难以适用，抗干扰能力差，不能很快的消除波动，有时甚至将波动放大，造成设备跳车。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种用于不规则小水箱液位的变频控制方法，主要解决小水箱由于流量大、形状不规则的原因造成变频器控制液位波动大，抗干扰能力差的问题。

为了解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种用于不规则小水箱液位的变频控制方法，包括以下步骤：

步骤一、液位计的设置：

在凝结水箱上设置两台测量原理及性能均不相同的液位计，第一液位计和第二液位计为互备关系；

步骤二、液位计的选择：