變頻恒壓供水控制系統(tǒng)的研究

摘 要：變頻恒壓供水系統(tǒng)能夠根據(jù)城市供水的特點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際用水的需求量來(lái)進(jìn)行供水調(diào)節(jié)，從而改善了傳統(tǒng)供水方式引起的供水水量不穩(wěn)定的情況，使得供水高效穩(wěn)定的運(yùn)行。對(duì)此，文章簡(jiǎn)要敘述了傳統(tǒng)供水方式的優(yōu)缺點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上闡述了變頻恒壓供水控制系統(tǒng)的組成與性能，并探討分析其在城市供水中的重要性。

關(guān)鍵詞：變頻；恒壓供水；控制系統(tǒng)；傳統(tǒng)供水

引言

隨著全球人口的增長(zhǎng)，人類賴以生存的水資源已經(jīng)逐漸減少。為了維持整個(gè)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，必須合理利用有限的資源。然而我國(guó)城市在供水方面的技術(shù)長(zhǎng)期處于比較落后的地位，從而造成供水系統(tǒng)的不穩(wěn)定、供水設(shè)備損壞以及供水浪費(fèi)嚴(yán)重等情況，因此必須尋求新型的供水技術(shù)來(lái)解決當(dāng)前城市供水所面臨的嚴(yán)峻問(wèn)題。變頻恒壓供水控制系統(tǒng)能夠明顯改善當(dāng)前供水所存在的不穩(wěn)定問(wèn)題，并且變頻恒壓供水控制系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的實(shí)際需求進(jìn)行供水量的調(diào)節(jié)，從而在源頭上制止了能源的浪費(fèi)，因此具有巨大的發(fā)展前景。

1 傳統(tǒng)城市供水系統(tǒng)的特點(diǎn)

1.1 恒速泵加壓供水

傳統(tǒng)的恒速泵加壓供水的供水控制主要依靠人工手動(dòng)完成，這不僅造成了供水系統(tǒng)的自動(dòng)化程度較低，同時(shí)由于人工控制的限制性，為了滿足大多數(shù)用戶的用水需求，控制人員必須使工作機(jī)組長(zhǎng)年處于滿負(fù)荷或超負(fù)荷的狀態(tài)下運(yùn)行，這不僅使供水的效率嚴(yán)重降低，同時(shí)由于無(wú)法調(diào)節(jié)對(duì)用戶的供水量，造成用水極大用戶與用水一般用戶所得用水量大致持平，從而造成資源的大量浪費(fèi)，而且機(jī)組長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)將消耗大量的電量，且嚴(yán)重降低機(jī)組的使用壽命。

1.2 氣壓罐供水

氣壓罐供水是傳統(tǒng)供水中使用范圍比較廣泛的供水方式。氣壓罐供水方式的操作極為簡(jiǎn)單，而且供水簡(jiǎn)單快捷。在供水時(shí)，氣壓罐供水可以擺脫用水高度的限制，因此可以高效率的完成供水。但是氣壓罐供水也存在一定的缺點(diǎn)：一方面源于氣壓罐供水對(duì)設(shè)備的要求極高，這無(wú)疑提高了供水的成本，同時(shí)氣壓罐供水難以進(jìn)行供水量調(diào)節(jié)，因此難以滿足城市不同用戶的用水需求。

1.3 高位水塔供水系統(tǒng)

高位水塔供水是一種比較高效的供水方式，而且在供水過(guò)程中，其運(yùn)行成本極其低廉。高位水塔供水系統(tǒng)控制較為簡(jiǎn)單。當(dāng)供水發(fā)生事故時(shí)，其維修也非常簡(jiǎn)單，并且不會(huì)對(duì)用戶用水造成影響。但是在實(shí)際應(yīng)用中，盡管高位水塔供水的運(yùn)行成本很低，但其前期投入的建設(shè)成本極高。而且水塔的建筑面積需求較大，因此難以在城市供水中進(jìn)行大規(guī)模的推廣。

1.4 單片機(jī)變頻調(diào)速供水

單片機(jī)變頻供水方式的效率以及節(jié)能效果大大超越了以上所述的其它供水方式。它是城市傳統(tǒng)供水方式中自動(dòng)化程度最高的，在進(jìn)行供水時(shí)，它可以通過(guò)變頻調(diào)節(jié)供水的速度、質(zhì)量，因此使得供水較為穩(wěn)定。但是單片機(jī)變頻調(diào)速供水的操作較為復(fù)雜，對(duì)于機(jī)組操作人員的要求較高，因此也難以大規(guī)模的推廣。

2 變頻恒壓供水控制系統(tǒng)的基本組成

2.1 系統(tǒng)構(gòu)成

變頻恒壓供水控制系統(tǒng)一般采用交流變頻恒壓供水的控制方法。其系統(tǒng)主要包括PLC、變頻裝置、測(cè)量傳感器、流量調(diào)節(jié)裝置、流量監(jiān)視裝置、水位監(jiān)測(cè)裝置、報(bào)警系統(tǒng)、動(dòng)力控制線路、相應(yīng)保護(hù)控制系統(tǒng)以及水泵。通過(guò)自動(dòng)化控制技術(shù)對(duì)這些部件進(jìn)行集成，最后可直接通過(guò)操作臺(tái)上的按鈕進(jìn)行相應(yīng)操作，操作人員可依托于操作臺(tái)上的指示燈了解供水狀況，其具體系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

2.2 系統(tǒng)功能

變頻恒壓供水控制系統(tǒng)通過(guò)系統(tǒng)中的水泵進(jìn)行供水。當(dāng)供水開(kāi)始后，可以通過(guò)水位監(jiān)測(cè)控制裝置以及流量調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行相應(yīng)的流量調(diào)節(jié)。在機(jī)組運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)可以根據(jù)傳感器上所感受到的壓力來(lái)調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速，避免機(jī)組長(zhǎng)期處于高負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行，因此能夠高效的進(jìn)行能源控制，大大降低了用電量與水源浪費(fèi)。系統(tǒng)中的報(bào)警裝置可以在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，立刻切斷系統(tǒng)的運(yùn)行活動(dòng)，同時(shí)調(diào)節(jié)水泵進(jìn)行消防供水。

2.3 硬軟件系統(tǒng)

變頻恒壓供水控制系統(tǒng)技術(shù)的完成是基于供水?dāng)?shù)據(jù)的采集、監(jiān)控管理以及傳遞基礎(chǔ)上的，因此在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，硬件系統(tǒng)的設(shè)置極為重要。在實(shí)際的變頻恒壓供水控制系統(tǒng)中，一般采用主從控制結(jié)構(gòu)，通過(guò)主從計(jì)算機(jī)進(jìn)行相應(yīng)控制。在主計(jì)算機(jī)上采用PC出口，從而可以通過(guò)進(jìn)出口串行進(jìn)行對(duì)子計(jì)算機(jī)的控制。系統(tǒng)要求其軟件系統(tǒng)操作方便、可視性好且性能強(qiáng)大。然后通過(guò)其余Windows軟件平臺(tái)的配合，形成良好的控制管理系統(tǒng)。在軟件的使用中，可進(jìn)行編程的控制器是必不可少的，可編程序控制器具有編程簡(jiǎn)單、使用方便、功能強(qiáng)大、可靠性、抗干擾能力強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此能夠良好的進(jìn)行系統(tǒng)的控制調(diào)節(jié)。目前，市場(chǎng)上已經(jīng)將可編程序控制器進(jìn)行相應(yīng)的模塊化和系統(tǒng)化，因此供水單位可以根據(jù)自身的實(shí)際狀況進(jìn)行相應(yīng)的配置。在配置過(guò)程中，用戶只需要確定該軟件的硬件配置以及接線系統(tǒng)即可，并且在設(shè)計(jì)的操作過(guò)程中，可以通過(guò)修改可編程序控制器中的控制程序進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)。

3 變頻恒壓供水原理及其優(yōu)勢(shì)分析

變頻恒壓供水系統(tǒng)能夠保持供水時(shí)的壓力穩(wěn)定，其原理在于變頻調(diào)節(jié)使得水管中的流量恒定。根據(jù)相應(yīng)的流體力學(xué)原理可知，流量與流速成正比，同時(shí)與發(fā)電機(jī)軸的功率成正比，因此可以在變頻恒壓系統(tǒng)中安裝相應(yīng)的壓力檢查裝置來(lái)穩(wěn)定設(shè)置系統(tǒng)的壓力信號(hào)，再通過(guò)控制器調(diào)節(jié)變頻器輸出，無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)水泵機(jī)組的轉(zhuǎn)速和調(diào)節(jié)水泵的數(shù)量，使系統(tǒng)水壓在水流量變化時(shí)，可穩(wěn)定保持在一定的范圍內(nèi)。

相比傳統(tǒng)的供水方式，變頻恒壓供水系統(tǒng)具有如下優(yōu)勢(shì)。首先，變頻恒壓系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)變頻恒壓，這在一定程度上降低了機(jī)組的損耗，同時(shí)變頻恒壓供水的效率大大提高，一般可以節(jié)約大約30%～60%的水能；其次，變頻恒壓供水的前期投入資金較少，后期運(yùn)行所需費(fèi)用也較低，因此可以大量節(jié)約成本；再次，變頻恒壓供水系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理以及靈活配置，有著非常豐富的功能，靈活可靠；最后，變頻恒壓供水系統(tǒng)操作起來(lái)簡(jiǎn)捷方便，可以有效地節(jié)省人力物力。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著變頻恒壓供水技術(shù)的大量推廣使用，目前的城市供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及效率都得到了顯著的提高。同時(shí)該技術(shù)符合當(dāng)前世界可持續(xù)發(fā)展的主題，盡量保護(hù)節(jié)約的水力資源。變頻恒壓供水技術(shù)的使用，不僅降低機(jī)組的故障率與使用風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)避免了機(jī)組故障引起的城市用水問(wèn)題，并且可以極大的優(yōu)化我國(guó)的城市供水結(jié)構(gòu)，明顯改善了傳統(tǒng)的公眾群體用水難的情況，為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了積極有效的貢獻(xiàn)。

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