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        變頻恒壓供水控制系統(tǒng)的研究

        2016-12-31 00:00:00張碧蟬
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2016年28期

        摘 要:變頻恒壓供水系統(tǒng)能夠根據(jù)城市供水的特點,根據(jù)實際用水的需求量來進行供水調(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)定的運行。對此,文章簡要敘述了傳統(tǒng)供水方式的優(yōu)缺點,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,人類賴以生存的水資源已經(jīng)逐漸減少。為了維持整個社會的可持續(xù)發(fā)展,必須合理利用有限的資源。然而我國城市在供水方面的技術(shù)長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嚴(yán)重等情況,因此必須尋求新型的供水技術(shù)來解決當(dāng)前城市供水所面臨的嚴(yán)峻問題。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)定問題,并且變頻恒壓供水控制系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的實際需求進行供水量的調(diào)節(jié),從而在源頭上制止了能源的浪費,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

        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完成,這不僅造成了供水系統(tǒng)的自動化程度較低,同時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組長年處于滿負(fù)荷或超負(fù)荷的狀態(tài)下運行,這不僅使供水的效率嚴(yán)重降低,同時由于無法調(diào)節(jié)對用戶的供水量,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,而且機組長期運轉(zhuǎn)將消耗大量的電量,且嚴(yán)重降低機組的使用壽命。

        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單,而且供水簡單快捷。在供水時,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:一方面源于氣壓罐供水對設(shè)備的要求極高,這無疑提高了供水的成本,同時氣壓罐供水難以進行供水量調(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,而且在供水過程中,其運行成本極其低廉。高位水塔供水系統(tǒng)控制較為簡單。當(dāng)供水發(fā)生事故時,其維修也非常簡單,并且不會對用戶用水造成影響。但是在實際應(yīng)用中,盡管高位水塔供水的運行成本很低,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行大規(guī)模的推廣。

        1.4 單片機變頻調(diào)速供水

        單片機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)供水方式中自動化程度最高的,在進行供水時,它可以通過變頻調(diào)節(jié)供水的速度、質(zhì)量,因此使得供水較為穩(wěn)定。但是單片機變頻調(diào)速供水的操作較為復(fù)雜,對于機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、測量傳感器、流量調(diào)節(jié)裝置、流量監(jiān)視裝置、水位監(jiān)測裝置、報警系統(tǒng)、動力控制線路、相應(yīng)保護控制系統(tǒng)以及水泵。通過自動化控制技術(shù)對這些部件進行集成,最后可直接通過操作臺上的按鈕進行相應(yīng)操作,操作人員可依托于操作臺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)通過系統(tǒng)中的水泵進行供水。當(dāng)供水開始后,可以通過水位監(jiān)測控制裝置以及流量調(diào)節(jié)裝置進行相應(yīng)的流量調(diào)節(jié)。在機組運行時,系統(tǒng)可以根據(jù)傳感器上所感受到的壓力來調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速,避免機組長期處于高負(fù)荷狀態(tài)下運行,因此能夠高效的進行能源控制,大大降低了用電量與水源浪費。系統(tǒng)中的報警裝置可以在系統(tǒng)發(fā)生故障時,立刻切斷系統(tǒng)的運行活動,同時調(diào)節(jié)水泵進行消防供水。

        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)計中,硬件系統(tǒng)的設(shè)置極為重要。在實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),通過主從計算機進行相應(yīng)控制。在主計算機上采用PC出口,從而可以通過進出口串行進行對子計算機的控制。系統(tǒng)要求其軟件系統(tǒng)操作方便、可視性好且性能強大。然后通過其余Windows軟件平臺的配合,形成良好的控制管理系統(tǒng)。在軟件的使用中,可進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單、使用方便、功能強大、可靠性、抗干擾能力強等諸多優(yōu)點,因此能夠良好的進行系統(tǒng)的控制調(diào)節(jié)。目前,市場上已經(jīng)將可編程序控制器進行相應(yīng)的模塊化和系統(tǒng)化,因此供水單位可以根據(jù)自身的實際狀況進行相應(yīng)的配置。在配置過程中,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)計的操作過程中,可以通過修改可編程序控制器中的控制程序進行現(xiàn)場調(diào)節(jié)。

        3 變頻恒壓供水原理及其優(yōu)勢分析

        變頻恒壓供水系統(tǒng)能夠保持供水時的壓力穩(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,同時與發(fā)電機軸的功率成正比,因此可以在變頻恒壓系統(tǒng)中安裝相應(yīng)的壓力檢查裝置來穩(wěn)定設(shè)置系統(tǒng)的壓力信號,再通過控制器調(diào)節(jié)變頻器輸出,無級調(diào)節(jié)水泵機組的轉(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,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。首先,變頻恒壓系統(tǒng)可以實現(xiàn)變頻恒壓,這在一定程度上降低了機組的損耗,同時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,后期運行所需費用也較低,因此可以大量節(jié)約成本;再次,變頻恒壓供水系統(tǒng)可以實現(xiàn)自動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)操作起來簡捷方便,可以有效地節(jié)省人力物力。

        4 結(jié)束語

        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,不僅降低機組的故障率與使用風(fēng)險,同時避免了機組故障引起的城市用水問題,并且可以極大的優(yōu)化我國的城市供水結(jié)構(gòu),明顯改善了傳統(tǒng)的公眾群體用水難的情況,為我國的經(jīng)濟發(fā)展做出了積極有效的貢獻。

        參考文獻

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        [2]韓全軍,高明煜,黃繼業(yè).變頻多壓供水控制系統(tǒng)開發(fā)[J].杭州電子科技大學(xué)學(xué)報,2011(2):5-8.

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