水泵电机节能改造的优化策略分析_开题报告

（一）国内研究现状

基于模型的预测控制，简称为预测控制，是七十年代后期兴起的一类新型计算机控制算法，也是近年来在过程控制中得到广泛重视和应用的一种新型控制方法。预测控制技术的产生主要是由于被控对象日益复杂，一般的控制理论对信息描述的要求和优化模式都难以满足复杂工业过程的要求，而预测控制对模型的要求低，能兼顾被控对象的非线性、时变性及干扰因素的影响。不但跟踪性能好，而且对模型失配有较强的鲁棒性。因此，预测控制技术已成为当今过程控制界的一个研究热点，八十年代以来，预测控制无论在理论上还是在应用上都得到了进一步发展。

基于参数模型的广义预测控制是预测控制的一个分支，产生于实际的工业过程。广义预测控制是在预测模型、滚动优化、反馈校正的基础上，引入预测长度和控制长度的概念，方便了热交换过程的设计，具有对系统模型要求低、对过程的阶次不敏感，鲁棒性强的特点。目前，广义预测控制理论在单变量、线性化模型中得到广泛应用，非线性广义预测控制在多变量、非线性系统中的逐渐成为研究的热点。对于非线性过程可先将其线性化，然后用线性预测控制的方法来设计预测控制器。

（二）国外研究现状

十几年来，国内外众多学者致力于预测控制技术研究，提出的智能广义预测控制和模糊广义预测控制将智能控制、模糊控制等和广义预测控制相结合，并使其成功应用于实际工业过程。在第届国际自动控制联合会大会上，指出预测控制是一种理论落后于实践的技术，它的成功在于满足了实际生产过程的需求。

水泵是一种能量转换装置，它将电能转化成为提高水位的机械能。若想降低空冷系统中预冷水泵消耗的电能，就是要提高水泵的工作效率，即最大限度地降低单位输出冷却水的用电量。预冷水泵的工作点表现了水泵的工作能力，它是指在某一瞬间水泵设备的实际流量、扬程、轴功率和效率等，因此，对泵流量的调节，就是其工作点的调节。在预冷水泵具体运行实践中，经常会出现实际工作点偏离预计工作点，水泵效率下降，浪费电能的现象。为克服这一缺点，国内外提出了多种解决方案。离心水泵可分为定速泵和调速泵，对应的就有非变速调节和变速调节两种调节方式。车削调节和节流调节是具有代表性的非变速调节方式。

1. 车削调节

当电机转速一定时，水泵的扬程和流量均与叶轮直径有关。可以通过改变叶轮直径的大小，来改变水泵的工作性能曲线和工作点，扩大水泵的应用范畴。但车削调节为不可逆调节，因此要控制在一定范围内，以免破坏叶轮构造，降低水泵工作效率，此条件方法现己很少采用。

2. 节流调节

采用固定转速的异步电动机带动水泵主轴旋转，根据实际过程需要改变阀门或挡板的开度，使水泵装置的管阻特性发生变化，进而改变水泵工作点位置，得到目标冷却水流量。电机作用于水泵上的一部分轴功率将消耗在阀门挡板的节流阻力上，而电动机的输出功率并没有多大改变，浪费了大量的电能。但节流调节方法简单易行，仍存在一些应用场合。

采用变速调节，是通过调节异步电机转速来改变水泵的性能曲线，达到改变水泵工作点的目的。变速调节可分为改变传动装置调速和改变电动机转速调速。改变传动装置调速的方法主要有液力偶合器调速、电磁转差离合器调速；改变电动机调速的方法主要有调压调速、晶闸管串级调速和变频调速等。

3. 液力偶合器

液力偶合器是由泵轮和涡轮组成，以两轮工作腔中的油作为工作介质。当泵轮作高速旋转时，与泵轮连接的原动机将能量传递给工作腔中的油，再驱动涡轮旋转，将能量传给与涡轮连接的工作机组，带动水泵旋转实现功率的传递。液力偶合器具有电机起动性能好、调速范围宽、操作简便等特点。但调速精度差，稳定性不好。

4.电磁转差离合器

电磁转差离合器包括磁极和电枢两个旋转部分，电枢一端连接异步电动机，而磁极与电机的负载相联接。当电动机带动电枢旋转时，向励磁绕组通入励磁电流，由于电枢和磁极间有相对运动而产生感应电势和感应电流，电流与磁极中绕组产生的磁通相互作用，形成电磁转矩带动磁极旋转。这种装置具有运行可靠，结构简单，价格便宜的优点。

5.变频调速

水泵电机的转速正比于定子端供电电源的频率，可以通过改变供电频率来控制预冷水泵电机的转速，进而改变出水流量。这种方法损失的能量少，节能效果显著。因此，变频调速技术适用于空冷系统这类需要常在低转速区运行或需要经常更换运行状态的水泵系统中。从调速性能角度考虑，在相对的转速下，变频调速功率因数在左右，实现了最大限度的节能。

二、^范文提纲

摘要

1水泵电机运行的研究现状

2水泵电机运行电能损耗

3水泵节能控制策略的研究

3.1预冷水泵的能耗分析

3.2预冷水泵电机矢量变频调速

结论

参考文献

三、参考文献

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