西京学院学士学位论文 第二章控制系统管网研究 须用阀门关闭损坏的一段进行检修。设平行管线数n，每条管线的摩阻s,水泵流量Q,输水系统流量降落比α, Qa随α升高而提高,Sa随α升高而提高,连接管段数m，则每根管被分成（m+1）段（全部管段直径一样）。
正常工作时：
一段损坏时：
m=0时：
，
2.3管网附件分析
实际管网中，有许多控制、安全、量测设施，如控制阀、流量泵、压力表、温控阀等附件，对管网运行产生重要影响。传统计算方法都未涉及到管网附件问题，不仅使计算准确性受损，而且其计算程序无法用于日常治理工作。图论法处理管网附件时，将附件所在管段视为非凡管段，这些管段的摩损式要根据其附件的水力学特征计算摩损值，再加入到管网中进行水力平衡计算。在此本案给出几种较常见管网附件的处理方法。
1.普通阀门
闸板式阀门是用得最多的一种阀门，在一般的水力计算过程中，闸板式阀门的水头损失计算一般引用公式hf=ξ×v2/2g，（ξ沿程摩阻系数，v断面平均流速,g重力加速度）。
2.安全法
安全法（减压阀）可控制管网中设备压力值保持在某一范围内，而不致压力太高，且兼有逆止阀的作用。安全法有一额定工作压力，当其上游压力超过工作压力时，其下游端会维持一恒定的压力。若上游压力低于工作压力，则减压阀不起作用。若下游水头高于上游，PRV相当于处于工作状态的逆止阀，管段流量为零。
安全法的工作状态如下：设上游节点i，下游节点j，管长L，整个管段的传导系数yk，上游端水头值He，额定工作水头值Hset，管段上游节点水头值Hi，管段下游节点水头值Hj。
（1）．当He＜Hset且Hi＞Hj，减压阀对水流没有影响，可视为普通管段，传导系数就是yk。
（2）．当He＞Hset且Hi＞Hj，减压阀处于工作状态，下游端水压力等于Hset，管段流量qk是水头Hset和Hj以及传导系数的函数。这种情况就好象在减压阀处有一固定水头为Hset的水库在向其供水，管段流量可表示为：qk＝0。
20
s?h?s??a?西京学院学士学位论文 第二章控制系统管网研究 （3）．当Hi＜Hj，减压阀就相当于一个逆止阀，管段中没有流量通过，传导系数为零，yk＝0。 3.流量泵
水流流过水泵之后，水头不仅未象普通管段那样减少，反而增加了，这就是水泵扬程。但也可把扬程视为“管段”的“水头损失”，只是这“水头损失”是负值。流量泵一般选用离心泵，其流量和扬程关系可由水泵特性曲线表示。对水泵来说，有实际意义的是落在水泵高效区的一小段曲线。因此可用适合管网计算的曲线拟合水泵特性曲线。其水泵与输水管路联合工作的工况如图2.3所示。
图2.3水泵与输水管路联合工作的工况
2.4图论法管网模型
任何管道的水力计算都可以用管段流量q，水头损失h，管径D，管长L和管壁条件C等5个因素来描述。一般D、L和C为已知条件，只有q和h未知。因此，求解一个管网的水力平衡问题，可从两方面考虑：一是利用q和h的关系，消去h，以q为未知量计算，求出q后，反求h；二是首先消去q，以h为未知量计算；解出h之后，再反求。图论法也可从这两方面入手，即求流量式和求枝
21
西京学院学士学位论文 第二章控制系统管网研究 摩损式。前者只适用于环状网，而后者则适用于所有类型的管网，所以本案着重介绍后者。
设一管网有J个节点，P条管段，L个环，则三者满足L＝P－J+1的关系。管网的每一管段都有q和h两个未知量，因而未知量的个数为2P。但管网环方程有L个，线性无关的连续性方程有J－1个，总数为L+J－1＝P个，不能求解2P个未知量。因此，必须借助P个管段摩损方程式才可以求出结果来。
22
西京学院学士学位论文 第三章电网控制系统研究 3．电网控制系统研究
蒸煮罐设备控制，是近几十年来开发的一项新技术，它是软件、硬件、自动控制、罐体节能等几项技术紧密结合的产物，我国目前大多数工业蒸煮罐设备仍处于能耗高、浪费大、环境污染严重的生产状态。提高热效率，降低耗煤量，降低耗电量，用微机进行控制是一件具有深远意义的工作。
工业蒸煮罐设备采用微机控制和原有的控制方式相比具有以下明显优势： 1．直观而集中的显示罐体各运行参数。能快速计算出机组在正常运行和启停过程中的有用数据，能在显示器上同时显示罐体运行的水位、压力、罐膛负压、蒸汽含量、测点温度等数十个运行参量的瞬时值、累计值及给定值，并能按需要在罐体的结构示意画面的相应位置上显示出参数值。给人直观形象，减少观察的疲劳和失误；
2．可以按需要随时打印或定时打印，能对运行状况进行准确地记录，便于事故追查和分析，防止事故的瞒报漏报现象；
3．在运行中可以随时方便的修改各种运行参数的控制值，并修改系统的控制参数；
4．减少了显示仪表，还可利用软件来代替许多复杂的仪表单元，从而减少了投资也减少了故障率；
5．提高罐内的热效率。从已在运行的系统来看，采用PLC控制后热效率可比以前提高5-10%；
6．罐体是一个多输入多数出、非线性动态对象，诸多调解量和被调量间存在着耦合通道。例如当罐膛内的负荷变化时，所有的被调量都会发生变化。故而理想控制应该采用多变量解偶控制方案，而建立解偶模型和算法通过PLC实现比较方便；
7．蒸煮罐设备微机控制系统经扩展后可构成分级控制系统，可与工厂内其他节点构成工业以太网，这是企业现代化管理不可缺少的；
8．作为蒸煮罐设备控制装置，其最重要的是保证罐的安全、稳定、经济运行，减轻操作人员的劳动强度。在采用PLC控制的蒸煮罐设备控制系统中，有十分周到的安全机制，可以设置多点声光报警，和自动连锁停罐。杜绝由于人为疏忽造成的重大事故。
综合以上所述种种优点可以预见采用PLC控制蒸煮罐设备系统是行业的大势所趋。下面我们来共同探讨蒸煮罐设备电路控制系统的原理和结构。
23
西京学院学士学位论文 第三章电网控制系统研究 3.1控制系统原理
常见的蒸煮罐设备系统如图3.1所示。冷水通过蓝色管网供水，水调阀进行控制开启，通过给水调节阀进入净水罐，冷水在经过净水罐的净化后，存入净水罐中下层，当水达到一定高度时，传感器反馈信息到控制台，并且自动关闭水调阀，当超过一定值时，自动打开安全阀。在后水经过加热装置加热到预定值，此时，冷水变为热水。然后，热水在经过橙色管网流入流量泵，然后进入搅拌罐，流量泵经控制台人工设置后进行自动控制，达到将要与消毒液配比出的浓度。在水经过此过程的同时，消毒液也通过蓝色管网供给，水调阀进行控制开启，通过给水调节阀进入杀毒液罐，当达到消毒液时，传感器反馈信息到控制台，并且自动关闭水调阀，当超过一定值时，自动打开安全阀。然后消毒液经过过滤装置，再经过流量泵进入搅拌罐。当两种液体进入搅拌罐时，经人工或传感器反馈开启搅拌器。两种液体在搅拌罐中经搅拌后，通过橙色管网、水调阀送入汽化装置，汽化装置为人工设置。在经过汽化后，通过浅蓝色管网、水调阀、流量泵进入主罐杀菌罐，在主罐中喷汽管管壁有压力传感器喷汽小管，当温度不够时，温度传感器反馈信息到流量泵，流量增大，压力增大，压力传感器喷汽小管打开，当超过一定值时，自动打开安全阀。（如图3.1）
24