恒壓供水控制系統(tǒng)特性及實(shí)用性探討

【摘要】隨著社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，人口的增多，以及人們生活水平的不斷提高，對城市供水的數(shù)量、質(zhì)量、穩(wěn)定性提出來越來越高的要求。無人值守泵站的全自動變頻恒壓供水也日趨普遍，本系統(tǒng)主要介紹有三臺機(jī)泵組成的泵站變頻調(diào)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)變頻、恒壓、無級調(diào)速。

【關(guān)鍵詞】富士FRN55P11S-4CX變頻器；施耐德PLC；恒壓供水

引言

長期以來我國在工業(yè)生產(chǎn)循環(huán)供水、市政供水等方面技術(shù)一直比較落后，自動化程度很低。主要表現(xiàn)在用水高峰期，水的供給量常常低于需求量，出現(xiàn)水壓降低高層用戶無水可用的現(xiàn)象，而在用水低峰期，如高層住宅的夜間供水，水的供給量往往遠(yuǎn)大于需求量，出現(xiàn)水壓升高供過于求的情況，此時將會造成能量的浪費(fèi)，同時會縮短各類閥件的使用壽命，甚至有可能引起水管的爆裂。

一、恒壓供水控制系統(tǒng)的工作原理

恒壓供水控制系統(tǒng)主要是由壓力傳感器、可編程控制器（PLC）、變頻器、人機(jī)界面、水泵機(jī)組、恒壓控制單元等部件構(gòu)成。其結(jié)構(gòu)如圖所示。

恒壓控制單元令變頻器是控制多臺水泵水壓恒定效果的關(guān)鍵設(shè)備，恒壓供水控制系統(tǒng)包括自動工作方式和手動工作方式這兩種。恒壓供水控制系統(tǒng)的恒壓控制單元令變頻器能夠通過壓力傳感器實(shí)現(xiàn)水口壓力信號與電流信號的科學(xué)變換，恒壓控制單元令變頻器能夠?qū)崿F(xiàn)對壓力設(shè)定值的數(shù)字轉(zhuǎn)換。我國恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括工業(yè)生產(chǎn)供水系統(tǒng)和居民生活供水系統(tǒng)這兩部分。恒壓控制單元供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖和城市周邊的地理環(huán)境的相關(guān)情況進(jìn)行恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖的制定。恒壓供水系統(tǒng)操作人員應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確切換變頻水泵與工頻水泵，收集精確的變頻轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)恒壓供水控制系統(tǒng)供水量的有效調(diào)節(jié)，進(jìn)而合理控制電機(jī)組的變頻信號和轉(zhuǎn)速，達(dá)到優(yōu)化恒壓供水系統(tǒng)及其設(shè)備的目的。

二、恒壓供水控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

恒壓供水控制系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上就是根據(jù)用戶的需求對水流量進(jìn)行控制，使供水和用水處于平衡狀態(tài)。變頻調(diào)速技術(shù)是實(shí)現(xiàn)恒壓供水控制系統(tǒng)合理運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)。變頻調(diào)速技術(shù)能夠有效調(diào)節(jié)恒壓供水控制系統(tǒng)異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速，改變水泵的出水流量。因而技術(shù)人員在進(jìn)行恒壓供水控制系統(tǒng)的操作過程中，應(yīng)當(dāng)科學(xué)控制管道水流量的變化和頻率，有效調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速，保證恒定的水泵出水口壓力，這有利于滿足恒壓供水控制系統(tǒng)的管道流量，實(shí)現(xiàn)工頻電源的有效切換，控制水泵運(yùn)行頻率，合理控制恒壓供水控制系統(tǒng)的水壓。PID控制是實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速技術(shù)的常用控制方式，優(yōu)化PID控制效果有利于實(shí)現(xiàn)恒壓供水控制系統(tǒng)的不斷優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)人工智能的科學(xué)控制，提高恒壓供水控制系統(tǒng)的動態(tài)性能和節(jié)能效果。

三、恒壓供水控制系統(tǒng)的特性

恒壓供水系統(tǒng)與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比具有優(yōu)勢功能、休眠功能和PID調(diào)節(jié)功能這三種特性。其中恒壓供水系統(tǒng)的通訊功能能夠通過供水監(jiān)測系統(tǒng)的特征數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)PLC變頻器的有效連接。恒壓供水系統(tǒng)停電后容易出現(xiàn)復(fù)電或者恢復(fù)時的自動啟動問題，有利于使得恒壓供水系統(tǒng)直接退出供水的運(yùn)作程序，由恒壓供水系統(tǒng)的備用泵做好接替工作。恒壓供水系統(tǒng)的休眠功能能夠通過變頻器實(shí)現(xiàn)對用戶用水量的有效控制，保持變頻器頻率保持在一定范圍內(nèi)。PID調(diào)節(jié)功能可以通過壓力值和PID參數(shù)值的設(shè)定實(shí)現(xiàn)水泵的科學(xué)運(yùn)行，有效調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，保持恒壓供水系統(tǒng)的完整性和靈活性。恒壓供水控制系統(tǒng)操作人員應(yīng)當(dāng)給予足夠的關(guān)注，做好工業(yè)區(qū)和居民區(qū)恒壓供水控制系統(tǒng)綜合管線的鋪設(shè)和優(yōu)化工作，工業(yè)區(qū)和居民區(qū)的恒壓供水控制系統(tǒng)的管線鋪設(shè)工作應(yīng)當(dāng)保障其恒壓供水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性，防止因恒壓供水設(shè)備不合理引發(fā)的不利因素的出現(xiàn)。

四、恒壓供水控制系統(tǒng)的應(yīng)用前景

1、在生活用水方面的應(yīng)用

生活用水的特點(diǎn)具有一定的時間集中性，防止恒壓供水控制系統(tǒng)給水設(shè)備的小流量或零流量有利于配置穩(wěn)壓氣壓罐。當(dāng)檢測到恒壓供水控制系統(tǒng)自來水壓力低且接近零時，應(yīng)當(dāng)切斷恒壓供水控制系統(tǒng)的市政管網(wǎng)，恒壓供水控制系統(tǒng)能夠通過恒壓供水控制系統(tǒng)水箱變頻的方式實(shí)現(xiàn)居民的生活用水供應(yīng)，這樣有利于防止恒壓供水控制系統(tǒng)的二次污染，定時通過恒壓供水控制系統(tǒng)的水箱直接為居民人員供水。恒壓供水系統(tǒng)應(yīng)用過程中還表現(xiàn)為較高的經(jīng)濟(jì)性和靈活性，由于恒壓供水系統(tǒng)的溫度不高，使得恒壓供水系統(tǒng)的供水效果比較好，有利于極大地提升恒壓供水系統(tǒng)的整體運(yùn)行效率，保持恒壓供水系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

2、在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

工業(yè)用水的特點(diǎn)是用水量大，用水相對集中。恒壓供水系統(tǒng)在工業(yè)用水方面的優(yōu)勢體現(xiàn)在：控制的靈活性，根據(jù)用水量的大小和時間，進(jìn)行供水控制系統(tǒng)的設(shè)定，可以為企業(yè)節(jié)約大量的水電使用量；同時，由于系統(tǒng)的智能化程度較高，可以提前設(shè)定好控制系統(tǒng)，從而減少系統(tǒng)管理人員的數(shù)量。不管是節(jié)能還是節(jié)約人力資源都在一定程度上為工廠或企業(yè)減少了固定成本，從而讓企業(yè)的效益大大增加。工業(yè)區(qū)應(yīng)當(dāng)設(shè)立先進(jìn)的多功能供水設(shè)置，實(shí)現(xiàn)工業(yè)區(qū)供水設(shè)備的便捷性和通暢性，防止工業(yè)區(qū)給供水管道壓力的劇烈波動，增強(qiáng)工業(yè)區(qū)供水立管的供水能力，有效防止工業(yè)區(qū)供水設(shè)備因冰凍問題受到破壞，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)工業(yè)區(qū)供水管材的節(jié)省。由于工業(yè)用水量非常大且集中，因此，為了節(jié)約水資源，對于廢水的處理和對水的循環(huán)利用成為工業(yè)用水的兩大關(guān)鍵問題。因此，對于恒壓供水控制系統(tǒng)，除了要對工業(yè)用水在合適的時間提供大量的供水之外，也要對于水的循環(huán)功能進(jìn)行研究。

結(jié)語：

恒壓供水控制系統(tǒng)優(yōu)勢明顯，不但具有節(jié)能、安全、穩(wěn)定可靠等的優(yōu)點(diǎn)，而且易操作、成本低，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各大供水領(lǐng)域，同時也都取得了良好的應(yīng)用效果。隨著各方面技術(shù)的發(fā)展以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)被廣泛的應(yīng)用，恒壓供水控制系統(tǒng)的使用將會被越來越普及，當(dāng)然對控制技術(shù)也將提出更高的要求。所以，在恒壓供水控制系統(tǒng)技術(shù)走向成熟的過程中，仍然有必要對其進(jìn)行更深入的研究，這將會在不管是經(jīng)濟(jì)效益還是社會效益方面都會起到深遠(yuǎn)的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱雪凌，張娟，許智勇，等.基于PLC的變頻恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].華北水利水電學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，34（2）：87-89.

[2]王永華.現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)[M].2版.北京航空航天大學(xué)出版社，2008.