恒壓供水網絡控制性能優化

安春江，魏小忠

（1.唐山三友化工股份有限公司電儀車間，河北 唐山 063305；2.唐山三友實業總公司，河北 唐山 063305）

在恒壓供水網絡的控制系統中，我們會發現一種現象，當管網的水壓達到我們所需要的數值后，即使用水量為零（用水量低谷期即用戶不用水），泵的動力電機也不會停下來，這是因為按工藝要求，深水泵將地下水壓入管網中，水壓達到所需要數值后，變頻器會自動降頻，一直到不再向管網中壓水為止。此時我們將其稱為臨界狀態，也就是說電機旋轉卻沒有往管網中壓入水。

恒壓供水網絡中的水泵電機工作在臨界狀態，特別是由多臺水泵組成的較大網絡，這種現象尤為嚴重，電機沒有做有效的工作，卻在耗費大量的電能。

如果我們將臨界狀態下的水泵停下來，使其進入停機狀態，而主管網內的水壓下降到一定值后，再重新啟動水泵電機。這樣電機在停機狀態時，就能節省大量的電能。

1 改造措施

要想實現上述的目標，現有的變頻器不具備這種控制性能，應在變頻器的外部加一控制電路，這一控制電路的任務就是在系統達到給定值時，且頻率降到了臨介點時，將水泵停機。當水壓低于設定的門檻壓力時，使水泵電機起動。

由圖1所示，變頻器的運行指令由端子給定，運行指令為on時，KM閉合；運行指令為off時，KM斷開。

在圖3中VCI為反饋信號，由R2構成獲取信號電路，提供給A1的反相輸入端，GCI為給定電位值，也就是給定的水壓值。比方說，工藝要求供水網絡的恒定壓力為3.2kg，如果我們把給定的水壓值定為3.15kg時，當管網內的水壓大于3.15kg時，電磁開關K1將斷開。在集成塊A2部分，A0為變頻器輸出模擬量，由R4提供給A2的反相輸入端。G0為給定頻率的電位信號。比方說系統在臨介點時，變頻器輸出的頻率為40Hz，那么我們取G0為41Hz，當變頻器輸出頻率低于41Hz時，電磁開關K2將斷開。在圖3中集成電路A構成功能框圖的比較部分。三極管T和開關組成的電路為執行部分，二極管為保護電路，Vcc為＋10V的直流電源。

前面我們說過，當系統達到臨介狀態時，有兩個條件必須同時具備即管網的水壓在要求的水壓之上，變頻器的輸出頻率在給定的頻率之下，即K1、K2同時斷開的時候。那么我們組成下面的電路就能實現所要達到的目的。

在圖5中我們看到，用水量隨時間作周期性變化，波峰與波谷的差值很大。為滿足工藝要求，動力的配置必須與波峰相匹配。而波峰所用的時間在每一個周期中所占的比例很小，這樣就為我們在多余配置的動力上作節能的文章。

雖然如此，但在一些較小的局域性管網中，由于現在居民的節水意識不夠，加上管網陳舊，就會造成滴漏和常流水現象，使圖5中的波谷被填平，最大值與最小值的差值縮小，使系統震蕩加劇穩定性變差，節能功效降低。

2 注意事項及所需材料

1）若采用本技術，使用單位在管網上的逆止閥應靈活有效。

2）系統調試時，參數值應根據實際情況而定，文中的參數僅供參考。

3）本技術更適合沒有上位機（PLC計算機）的多臺變頻器恒壓供水系統，投入少，效益高，結構簡單，易操作。

4）管網系統越大，節能效果越顯著。

5）對于精度要求較高的系統，即偏差極限小于缺省值，應選用靈敏度與系統相匹配的傳感器。

6）所需電子元件如表1。

表1 電子元件表

3 結 語

傳統的變頻恒壓供水系統已在國內許多實際的供水控制系統中得到應用，并取得穩定可靠的運行效果和良好的節能效果，但電動機拖動水泵保壓空載運行的現象常常被忽略，造成較大的能源浪費，經實踐證明該系統具有高度的可靠性和實時性，降低了電能消耗，完全能夠滿足供水的質量要求，具有明顯的經濟效益和社會效益。