FESTO電磁閥控制方式選擇跟動(dòng)態(tài)響應特性
FESTO電磁閥的控制原理、管網(wǎng)壓力管理系統的設計經(jīng)驗以及實(shí)際工程應用,減壓閥的優(yōu)化控制方式主要分為以下四種類(lèi)型:固定出口壓力控制、基于時(shí)間調節的出口壓力控制、基于流量調節的出口壓力控制和基于較不利點(diǎn)的出口壓力閉環(huán)控制。每種控制模式都會(huì )產(chǎn)生不同的控制效果,以此選擇出一種較優(yōu)的控制方案用于滿(mǎn)足預算成本和實(shí)際工程的需要。
FESTO電磁閥后壓力設為一個(gè)定值,這種控制模式是較簡(jiǎn)單直接的壓力管理方法,因為它除使用減壓閥外無(wú)需其它附屬設備。這種壓力控制方式的在于:1、不需要供電設施,因此相對廉價(jià);2、運行維護方便。
這種控制方式的缺點(diǎn)是供水系統在不同時(shí)段不能靈活地調整水壓,因此無(wú)法較大限度地降低管網(wǎng)漏失。在許多案例中,由于供水企業(yè)不能運行和維護用于壓力控制的附屬設備,固定出口壓力控制常被作為減壓閥優(yōu)化調控的主要手段。
2基于時(shí)間調節的出口壓力控制基于時(shí)間調節的出口壓力控制在固定出口壓力控制的基礎上增設時(shí)間控制器,每隔固定時(shí)段調節一次先導式減壓閥出口壓力,使管網(wǎng)壓力在非用水高峰時(shí)段進(jìn)一步降低。這種控制方式尤其適用于非用水高峰時(shí)(夜間)平均壓力較高的管網(wǎng),其主要如下:
(1>控制器使得特定時(shí)段的壓力調節加靈活,可節約多的水量;
(2)基于時(shí)間調節的控制器比基于流量調節的控制器;
(3)控制器相對易于安裝和設置;
(4)整個(gè)減壓系統無(wú)需購置流量計,控制器直接與減壓閥的導閥連接。
這種控制方式主要的缺點(diǎn)是不能對用水量變化及時(shí)做出反應,例如當管網(wǎng)中發(fā)生火災時(shí)采用這種控制模式就會(huì )產(chǎn)生重大問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題在某種程度上可以通過(guò)安裝流量計來(lái)解決。另外,基于時(shí)間調節的出口壓力控制相比固定出口壓力控制要貴許多,并需要提供的技術(shù)進(jìn)行運行維護。
3基于流量調節的出口壓力控制
當管網(wǎng)壓力隨用水量變化時(shí),管網(wǎng)中將有多的水量被節省下來(lái),同時(shí)爆管率也會(huì )降低。在基于流量調節的出口壓力控制方式下,在主管段上設置的流量計用于監測記錄整個(gè)管網(wǎng)的流量,該流量數據被實(shí)時(shí)發(fā)送至與流量計相連的減壓閥控制器中,控制器內存儲著(zhù)以流量為參數的出口壓力控制曲線(xiàn),以此確定該時(shí)刻的較出口壓力設定值。
基于流量調節的出口壓力控制比基于時(shí)間調節的出口壓力控制為靈活,較上述兩種控制方式能減少多的漏失,但其總成本較高且除減壓閥之外另需設置合適口徑的流量計。因此這種控制方式在具體應用前需對其經(jīng)濟性作細致分析。
這種控制方式的主要為:1、當管網(wǎng)發(fā)生異常情況時(shí)(火災、爆管等)供水不會(huì )發(fā)生中斷;2、管網(wǎng)薄弱管段壓力平滑的上下波動(dòng),可降低管網(wǎng)爆管率。
4基于較不利點(diǎn)的出口壓力閉環(huán)控制
近幾年來(lái),一些閉環(huán)系統應用到壓力管理的工程案例中,在這些系統中管網(wǎng)較不利點(diǎn)處設有壓力傳感器,為分區入口處的減壓閥控制器提供實(shí)時(shí)壓力數據,進(jìn)而使較不利點(diǎn)壓力在24小時(shí)都控制在預先設定的較小服務(wù)水頭值。這種方式是目前的壓力控制模式,可較大限度地降低管網(wǎng)漏失。然而,這種控制方式存在三個(gè)缺陷:1、現場(chǎng)實(shí)現過(guò)程復雜;2、增加較不利點(diǎn)壓力傳感器與減壓閥控制器間的無(wú)線(xiàn)通訊成本,使總投資進(jìn)一步上升;3、由于設備導致壓力控制易失效。
綜上所述,每一種減壓閥控制方式都有各自的利弊,在對特定管網(wǎng)實(shí)行壓力管理時(shí)需綜合考慮可支配預算及供水企業(yè)技術(shù)力量以確定較合理的控制方式。
<二>、電液比例減壓閥動(dòng)態(tài)響應特性概述
FESTO電磁閥的時(shí)間響應特性有動(dòng)態(tài)特性和穩態(tài)特性。穩態(tài)響應是指在某一輸入信號的作用后,時(shí)間趨于大時(shí)系統的輸出過(guò)程;動(dòng)態(tài)特性是系統在某一輸入信號作用下,系統的輸出量從初始狀態(tài)到穩定狀態(tài)的響應過(guò)程,在工程上,評價(jià)系統動(dòng)態(tài)性能的壞,多用時(shí)域和頻域特性來(lái)表示,一般用它的輸入電信號階躍響應和頻率響應來(lái)表征。在本章中對直動(dòng)式三通電液比例減壓閥的動(dòng)態(tài)頻響特性進(jìn)行仿真分析,影響其動(dòng)態(tài)頻響特性的因素。
FESTO電磁閥控制系統的動(dòng)態(tài)特性用時(shí)域特性和頻域特性來(lái)描述,時(shí)域特性的描述主要運用單位階躍響應或單位脈沖響應,而頻域特性用幅頻特性曲線(xiàn)圖,頻域特性分析稱(chēng)頻率法,頻率法根據系統的閉環(huán)或開(kāi)環(huán)頻率特性間接求取系統的動(dòng)態(tài)特性指標。
FESTO電磁閥的輸入電信號階躍響應特性是指在負載不變的情況下,電液比例減壓閥的控制信號發(fā)生階躍變化時(shí),系統的輸出量隨時(shí)間變化的過(guò)程所反映出來(lái)的特性。
階躍響應特性的性能指標
延遲時(shí)間td:輸入階躍信號時(shí)刻至控制輸出量響應一次達到穩定值的5%時(shí)所需的時(shí)間;
上升時(shí)間tr:響應曲線(xiàn)從穩態(tài)值的10%上升到90%所需的時(shí)間;
峰值時(shí)間tP:響應曲線(xiàn)到達一次峰值所需時(shí)間;
FESTO電磁閥較大調量的數值,直接說(shuō)明了系統的相對穩定性。
FESTO電磁閥:響應曲線(xiàn)衰減到與穩態(tài)值之差不過(guò)穩態(tài)值的士5%時(shí)所需時(shí)間。
FESTO電磁閥的頻率響應特性指比例減壓閥的輸出壓力對正弦輸入信號的正弦輸出響應。當輸入一組幅值不變、頻率不同的正弦控制輸入信號時(shí),不同頻率控制輸出壓力的幅值相對于起始頻率時(shí)輸出壓力的幅值比,稱(chēng)為幅頻特性;不同頻率控制輸出壓力的相位相對于輸入信號的相位差,稱(chēng)為相頻特性。用伯德圖來(lái)表示。
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