浅谈变频恒压供水系统
时间：2022-10-24 03:48:10
摘要：城市水资源的开发利用和保护涉及自然科学、社会科学和工程技术的许多领域，是一项非常复杂的系统工程，以系统科学理论为指导，构建城市水系统的理论框架，对城市水系统的内涵、要素、结构、功能和特征等进行分析，对城市水系统控制的依据、途径、类型和战略等进行探讨，并提出了加强城市水系统规划的建议。因此，基于城市供水的问题，本文将主要围绕城市供水系统中变频恒压供水系统的应用问题进行简单探讨。
关键词：变频恒压 供水系统 水资源 城市供水
社会经济的快速发展推动了我国工业建设的不断进步，而工业建设水平的全面提升使人们对于生活质量的要求标准越来越高。因此，城市供水系统也必须针对社会发展以及人们盛会水平的提升来进行适当的调整与改善，以满足社会生产与人们日常生活的要求。水是城市发展的基础性自然资源和战略性经济资源，而水环境则是城市发展所依托的生态基础之一。水在城市系统中具有五大主要功能角色：水是城市生存和发展的必需品和最大消费品，是污染物传输和转化的基本载体，是维持城市区域生态平衡的物质基础，是城市景观和文化的组成部分。
传统供水方式占地面积大，基建投资多，水质易污染，而最主要的缺点是水压不能保持恒定，导致部分设备不能正常工作。变频调速技术是一种成熟的新型交流电机无级调速技术。它以其独特优良的控制性能被广泛应用于供水行业中。由于安全生产和供水质量的特殊需要，对恒压供水压力有着严格的要求，因而变频调速技术得到了更加深入的应用。恒压供水方式技术先进、水压恒定、操作方便、运行可靠、节约电能、自动化程度高，在泵站供水中可完成以下功能：
1.维持水压恒定；
2.控制系统可手动/自动运行；
3.多台泵自动切换运行；
4.系统睡眠与唤醒，当外界停止用水时，系统处于睡眠状态，直至有用水需求时自动唤醒；
5.在线调整PID参数；
6.泵组及线路保护检测报警，信号显示等。
一、变频调速的特点及分析
城市中各各时段的用水量一般是动态变化的，因此供水过剩或供水不足的情况时而发生。而用水和供水之间的不平衡集中反映在供水的压力上。当用水量大而供水量小时，则压力低；当用水量小而供水大，则压力大。保持供水压力的恒定，可使供水和用水之间保持平衡，即用水量多时供水量也多，用水量少时供水量也少，从而提高了供水的质量。
恒压供水系统对于用户是非常重要的。在生产生活供水时，若自来水供水因故压力不足或短时断水，可能影响生活质量，严重时会影响生存安全，如发生火灾时，若供水压力不足或无水供应，不能迅速灭火，可能引起重大经济损失和人员伤亡。所以，用水区域采用正艺恒压供水系统，能产生较大的经济效益和社会效益。
二、恒压供水的变频应用方式
通常在同一路供水系统中，设置多台常用泵，供水量大时多台泵全开，供水量小时开一台或两台。在采用变频调速进行恒压供水时，就用两种方式，其一是所有水泵配用一台变频器；其二是每台水泵配用一台变频器。后种方法根据压力反馈信号，通过PID运算自动调整变频器输出频率，改变电动机转速，最终达到管网恒压的目的，就一个闭环回路，较简单，但成本高。前种方法成本低，性能不比后种差，但控制程序较复杂，是未来的发展方向，比如上海正艺信息科技的恒压供水控制系统就可实现一变频器控制任意数马达的功能。下面讲到的原理都是一变频器拖动多马达的系统。
三、PID控制原理
根据反馈原理：要想维持一个物理量不变或基本不变，就应该引这个物理量与恒值比较，形成闭环系统。我们要想保持水压的恒定，因此就必须引入水压反馈值与给定值比较，从而形成闭环系统。但被控制的系统特点是非线性、大惯性的系统，在压力波动较大时使用模糊控制，以加快响应速度；在压力范围较小时采用PID来保持静态精度。这通过PLC加智能仪表可实现该算法，同时对PLC的编程来实现泵的工频与变频之间的切换。实践证明，使用这种方法是可行的，而且造价也不高。
要想维持供水网的压力不变，根据反馈定理在管网系统的管理上安装了压力变送器作为反馈元件，由于供水系统管道长、管径大，管网的充压都较慢，故系统是一个大滞后系统，不易直接采用PID调节器进行控制，而采用PLC参与控制的方式来实现对控制系统调节作用。
四、变频控制原理
用变频调速来实现恒压供水，与用调节阀门来实现恒压供水相比，其优点主要表现为：
1.起动平衡，起动电流可限制在额定电流以内，从而避免了起动时对电网的冲击
2.由于泵的平均转速降低了，从而可延长泵和阀门等的使用寿命
3.可以消除起动和停机时的水锤效应
五、恒压供水系统特点
1.节电
优化的节能控制软件，使水泵实现最大限度地节能运行；
2.节水
根据实际用水情况设定管网压力，自动控制水泵出水量，减少了水的跑、漏现象；
3.运行可靠
由变频器实现泵的软起动，使水泵实现由工频到变频的无冲击切换，防止管网冲击、避免管网压力超限，管道破裂。
4.联网功能
采用全中文工控组态软件，实时监控各个站点，如电机的电压、电流、工作频率、管网压力及流量等。并且能够累积每个站点的用电量，累积每台泵的出水量，同时提供各种形式的打印报表，以便分析统计。
5.控制灵活
分段供水，定时供水，手动选择工作方式。
6.自我保护功能完善
如某台泵出现故障，主动向上位机发出报警信息，同时启动备用泵，以维持供水平衡。万一自控系统出现故障，用户可以直接操作手动系统，以保护供水。
参考文献
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