隨著人們對(duì)供水質(zhì)量和供水可靠性的不斷調(diào)高，同時(shí)考慮到選擇節(jié)能要求，利用自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)恒壓供水的系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。

一、首先談一談為什么要恒壓供水呢？恒壓供水是指供水管內(nèi)水壓力恒定不變的供水，只有供水系統(tǒng)中供水流量等于用水流量時(shí)，供水管中壓力不變；當(dāng)供水流量大于用水流量時(shí)，水管的壓力會(huì)增加；當(dāng)供水流量小于用水流量時(shí)，水管的壓力會(huì)降低。所以說(shuō)供水與用水流量之間的矛盾具體反應(yīng)在壓力的變化上。

 

 

二、恒壓供水的優(yōu)點(diǎn)有哪些呢？1、恒壓供水減低了“水錘”效應(yīng)，提高了管網(wǎng)使用壽命。所謂“水錘”效應(yīng)是指工頻供電的水泵在起動(dòng)和停車(chē)時(shí)，突然加壓和減壓使水流沖擊管道，產(chǎn)生“咣咣咣”的撞擊聲音，減低了水管的使用壽命，像錘子敲擊水管一樣，所以說(shuō)“水錘”效應(yīng)是一種特別形象的說(shuō)法。如果采用恒壓供水，通過(guò)變頻器對(duì)水泵的啟動(dòng)時(shí)間和停車(chē)時(shí)間進(jìn)行延長(zhǎng)控制，從而降低動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩，從在很大程度減少了“水錘”效應(yīng)。采用恒壓供水可以節(jié)約能源，實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行。比如對(duì)于一個(gè)小區(qū)的供水，在晚上12點(diǎn)之后，居民基本休息了，用水量很少，如果多臺(tái)大容量水泵還是同時(shí)運(yùn)行為了保證水壓的話(huà)，非常浪費(fèi)能源。此時(shí)，通過(guò)啟用休眠泵保證水管的水壓，等到早晨6點(diǎn)左右，居民起床了，用水量增加了，此時(shí)讓多臺(tái)大容量的水泵同時(shí)啟動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了全流量用水。

 

 

三、恒壓供水的變頻控制有哪幾種？

恒壓供水的變頻控制有兩種，分別為多臺(tái)常規(guī)泵同步變頻調(diào)速和變頻泵－工頻泵并聯(lián)運(yùn)行。多臺(tái)常規(guī)泵同步變頻調(diào)速是指多臺(tái)水泵同時(shí)采用變頻控制工作，如果用水量較低時(shí)多臺(tái)水泵工作在低頻狀態(tài)，這種控制方式造成一次性投入較高，運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)，這種恒壓供水的變頻控制一般很少采用。現(xiàn)在普遍采用變頻泵－工頻泵并聯(lián)切換運(yùn)行的控制方式，使用變頻泵-工頻泵并聯(lián)運(yùn)行控制方式時(shí)，電動(dòng)機(jī)的電源不僅來(lái)自變頻器輸出也可以來(lái)自工頻電源，如下圖所示。下圖為恒壓供水系統(tǒng)圖，在這個(gè)恒壓系統(tǒng)是由三臺(tái)水泵、一臺(tái)變頻器、一臺(tái)PLC和一個(gè)壓力傳感器及若干輔助元件構(gòu)成。系統(tǒng)中壓力傳感器是用來(lái)檢測(cè)供水管中壓力，變頻器是恒壓供水系統(tǒng)中核心元件，可以通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)的頻率從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)、無(wú)極調(diào)速和無(wú)波動(dòng)穩(wěn)壓效果等功能。每臺(tái)電動(dòng)機(jī)有兩個(gè)電源，即工頻電源和變頻器輸出的電源。

 

 

四、恒壓供水系統(tǒng)的工作原理是什么？
以上圖為例，介紹一下恒壓供水系統(tǒng)的工作原理。接通電源，供水系統(tǒng)投入運(yùn)行，讓系統(tǒng)工作在自動(dòng)狀態(tài)，PLC控制變頻器啟動(dòng)。PLC通過(guò)壓力設(shè)定值與壓力實(shí)際值的偏差進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，并輸出頻率給定信號(hào)給變頻器。變頻器根據(jù)頻率給定信號(hào)及預(yù)先設(shè)定好的加速時(shí)間控制水泵的轉(zhuǎn)速，從而保證水壓保持在壓力設(shè)定值的上、下限范圍之內(nèi)，實(shí)現(xiàn)恒壓控制。增泵工作過(guò)程:假定增泵順序?yàn)?、2、3泵。開(kāi)始時(shí)，1泵電動(dòng)機(jī)在PLC控制下先投入調(diào)速運(yùn)行，其運(yùn)行速度由變頻器調(diào)節(jié)。當(dāng)供水壓力小于壓力預(yù)置值時(shí)變頻器輸出頻率升高，水泵轉(zhuǎn)速上升，從而供水量增加，供水壓力增加。當(dāng)變頻器的輸出頻率達(dá)到上限，并穩(wěn)定運(yùn)行后，如果供水壓力仍沒(méi)達(dá)到預(yù)置值，則需進(jìn)入增泵過(guò)程。在PLC的邏輯控制下將1泵電動(dòng)機(jī)與變頻器連接斷開(kāi)，1泵電動(dòng)機(jī)切換到工頻運(yùn)行。與此同時(shí)，變頻器與2泵電動(dòng)機(jī)連接，控制2泵投入變頻調(diào)速運(yùn)行。如果還沒(méi)到達(dá)設(shè)定值，則繼續(xù)按照以上步驟將2泵切換到工頻運(yùn)行，控制3泵投入變頻調(diào)速運(yùn)行。減泵工作過(guò)程：假定減泵順序依次為3、2、1泵，當(dāng)供水壓力大于預(yù)置值時(shí)，變頻器輸出頻率減低，供水量減少，當(dāng)變頻器的輸出頻率達(dá)到下限，并穩(wěn)定運(yùn)行段時(shí)間后，變頻器控制的3水泵停機(jī)。如果供水壓力仍大于預(yù)置值，則將下一臺(tái)2水泵由工頻運(yùn)行切接到交頻調(diào)速運(yùn)行，并繼續(xù)進(jìn)行減泵工作。

五、恒壓供水變頻器控制原理

1、調(diào)速原理

交流電機(jī)轉(zhuǎn)速特性:n=60f(1-s)/p，其中n 為電機(jī)轉(zhuǎn)速，f為交流電頻率，s 為轉(zhuǎn)差率，p為極對(duì)數(shù)。

電機(jī)選定之后s 、p則為定值，電機(jī)轉(zhuǎn)速n和交流電頻率f 成正比，使用變頻器來(lái)改變交流電頻率，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)變頻無(wú)級(jí)調(diào)速。

2、根據(jù)離心泵的負(fù)載工作原理可知:

流量與轉(zhuǎn)速成正比:Q∝N

轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比:T∝N2

功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比:P∝N3

而且變頻調(diào)速自身的能量損耗極低，在各種轉(zhuǎn)速下變頻器輸入功率幾乎等于電機(jī)軸功率，由此可知在使用變頻調(diào)速技術(shù)供水時(shí)，系統(tǒng)中流量變化與功率的關(guān)系:

P變=N3P額=Q3P額

采用出口閥控制流量的方式，電機(jī)在工頻運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)中流量變化與功率的關(guān)系:P閥=(0.4 0.6Q)P額

其中，P為功率

N為轉(zhuǎn)速

Q為流量

例如設(shè)定當(dāng)前流量為水泵額定流量的60%，則采用變頻調(diào)速時(shí)P變=Q3P額=0.216P額，而采用閥門(mén)控制時(shí)P閥=(0.4 0.6Q)P額=0.76P額，節(jié)電=(P閥-P變)/P閥*100%=71.6%。

由此可見(jiàn)從理論計(jì)算結(jié)果可以看到節(jié)能效果非常顯著，而且在實(shí)際運(yùn)行中小區(qū)變頻恒壓供水技術(shù)比傳統(tǒng)的加壓供水系統(tǒng)還有自動(dòng)控制恒壓、無(wú)污染等明顯優(yōu)勢(shì)。

流量% 100% 90% 80% 70% 60% 50%

節(jié)電率% 0% 22.5% 41.8% 61.5% 71.6% 82.1%

而且新型的小區(qū)變頻恒壓供水系統(tǒng)能自動(dòng)地控制一至多臺(tái)主泵和一臺(tái)休眠泵的運(yùn)行。在管網(wǎng)用水量減少到單臺(tái)主泵流量的約1/6-1/8時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)停止主泵，啟動(dòng)小功率的休眠泵工作，保證系統(tǒng)小流量供水，解決小流量甚至零流量供水時(shí)大量電能的浪費(fèi)問(wèn)題，從運(yùn)行控制上進(jìn)一步節(jié)能。

根據(jù)反饋原理:要想維持一個(gè)物理量不變或基本不變，就應(yīng)該引這個(gè)物理量與恒值比較，形成閉環(huán)系統(tǒng)。我們要想保持水壓的恒定，因此就必須引入水壓反饋值與給定值比較，從而形成閉環(huán)系統(tǒng)。但被控制的系統(tǒng)特點(diǎn)是非線(xiàn)性、大慣性的系統(tǒng)，在控制和PID相結(jié)合的方法，在壓力波動(dòng)較大時(shí)使用模糊控制，以加快響應(yīng)速度;在壓力范圍較小時(shí)采用PID來(lái)保持靜態(tài)精度。這通過(guò)PLC加智能儀表可時(shí)現(xiàn)該算法，同時(shí)對(duì)PLC的編程來(lái)時(shí)現(xiàn)泵的工頻與變頻之間的切換。實(shí)踐證明，使用這種方法是可行的，而且造價(jià)也不高。

要想維持供水網(wǎng)的壓力不變，根據(jù)反饋定理在管網(wǎng)系統(tǒng)的管理上安裝了壓力變送器作為反饋元件，由于供水系統(tǒng)管道長(zhǎng)、管徑大，管網(wǎng)的充壓都較慢，故系統(tǒng)是一個(gè)大滯后系統(tǒng)，不易直接采用PID調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制，而采用PLC參與控制的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)作用。

六、恒壓供水變頻器特點(diǎn)

1、節(jié)電:變頻恒壓供水系統(tǒng)的最顯著優(yōu)點(diǎn)就是節(jié)約電能，節(jié)能量通常在10-40%。從單臺(tái)水泵的節(jié)能來(lái)看，流量越小，節(jié)能量越大。優(yōu)化的節(jié)能控制軟件，使水泵實(shí)現(xiàn)最大限度地節(jié)能運(yùn)行。

2、衛(wèi)生節(jié)水:根據(jù)實(shí)際用水情況設(shè)定管網(wǎng)壓力，自動(dòng)控制水泵出水量，減少了水的跑、漏現(xiàn)象;系統(tǒng)實(shí)行閉環(huán)供水后，用戶(hù)的水全部由管道直接供給，取消了水塔、天面水池、氣壓罐等設(shè)施，避免了用水的'二次污染'，取消了水池定期清理的工作。

3、運(yùn)行可靠:變頻恒壓供水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)供水壓力穩(wěn)定而流量可在大范圍內(nèi)連續(xù)變化，從而可以保證用戶(hù)任何時(shí)候的用水壓力，不會(huì)出現(xiàn)在用水高峰期熱水器不能正常使用的情況由變頻器實(shí)現(xiàn)泵的軟起動(dòng)，使水泵實(shí)現(xiàn)由工頻到變頻的無(wú)沖擊切換，防止管網(wǎng)沖擊、避免管網(wǎng)壓力超限，管道破裂。

4、控制靈活:分段供水，定時(shí)供水，手動(dòng)選擇工作方式。

5、自我保護(hù)功能完善:新型的小區(qū)變頻恒壓供水系統(tǒng)具備了過(guò)流、過(guò)壓、欠壓、欠相、短路保護(hù)、瞬時(shí)停電保護(hù)、過(guò)載、失速保護(hù)等。