侯紅年

（珠海勇創(chuàng)機(jī)電工程有限公司，廣東 珠海 519000）

傳統(tǒng)的恒壓供水系統(tǒng)組成有變頻調(diào)速系統(tǒng)、管路線管、電動(dòng)機(jī)、泵組等組成。采用多泵并聯(lián)的方式能夠結(jié)合供水系統(tǒng)的用水運(yùn)行需求實(shí)現(xiàn)自由調(diào)節(jié)和隨意切換。采用本系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)機(jī)組的軟啟動(dòng)，減低耗能，且提高整個(gè)系統(tǒng)的高供水、安全供水。

1 多泵并聯(lián)恒壓供水特征

該項(xiàng)系統(tǒng)具有很強(qiáng)的優(yōu)越性，能夠?qū)崿F(xiàn)以下幾個(gè)供水需求目標(biāo)。

1.1 性價(jià)比

該系統(tǒng)建設(shè)面積較小且投入成本低，整個(gè)系統(tǒng)都安全可靠，能夠降低扭矩和磨損，提高水泵的使用壽命，體現(xiàn)了極高的性價(jià)比。

1.2 自動(dòng)化程度

該項(xiàng)系統(tǒng)有著較高的自動(dòng)化特征，變頻調(diào)速能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)水泵的軟啟動(dòng)和緩?fù)?，從而降低“水錘效應(yīng)”，以保護(hù)管網(wǎng)的運(yùn)行。

2 相關(guān)系統(tǒng)運(yùn)行概述

2.1 傳統(tǒng)供水系統(tǒng)

2.1.1 氣壓供水

該供水方式使用場(chǎng)景為地下室或一般較為空曠的地方，該建設(shè)特點(diǎn)是運(yùn)行速度快且能夠通過(guò)改變氣壓改變供水量。缺點(diǎn)是該氣壓供水的壓力罐投入資金大、且系統(tǒng)占據(jù)較大空間，運(yùn)行時(shí)還需要匹配空壓機(jī)，會(huì)消耗大量電能，提升運(yùn)行成本。

2.1.2 水箱供水

這種供水方式較為傳統(tǒng)，采用的原理是重力、水塔供水，氣功水的壓力恒定，其能夠保證儲(chǔ)水。缺點(diǎn)是，水塔的供水原理是借助了地勢(shì)差，水塔和一些水箱的位置固定，都需要放在建筑組屋頂上，因此，在運(yùn)行時(shí)需要加大建設(shè)成本。

2.2 恒壓供水系統(tǒng)

恒壓供水系統(tǒng)過(guò)程利用了相關(guān)自動(dòng)化技術(shù)，首先借助變頻器為電機(jī)供電，讓其具有拖動(dòng)水泵的動(dòng)力，在壓力傳感器的感應(yīng)下，判斷出水口壓力測(cè)點(diǎn)值確定壓力信號(hào)，將相關(guān)制度輸送到調(diào)節(jié)器，再將相關(guān)調(diào)節(jié)器信號(hào)作為變頻器信號(hào)，根據(jù)用水量的需求適應(yīng)性調(diào)整供水量。

該系統(tǒng)建設(shè)運(yùn)行需要考慮到以下幾點(diǎn)。

在實(shí)際運(yùn)行上，該系統(tǒng)是采取了三臺(tái)同容積的水泵并聯(lián)供水。其具體的操作如下：

當(dāng)兩套泵組處于供水運(yùn)行時(shí)，若存在一套水泵速供大于求，此系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)切除另外泵組。若第二套泵速供不應(yīng)求，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)連接第三套變頻器供電，第二套就會(huì)切換為直接供電，而第一套仍處于電網(wǎng)供電。

當(dāng)?shù)谌纂姍C(jī)泵組在供水運(yùn)行時(shí)供大于求，此時(shí)就會(huì)自動(dòng)切斷第一套泵組，第二套仍舊采用電網(wǎng)直接供電方式，在此自動(dòng)化調(diào)節(jié)下實(shí)現(xiàn)周而復(fù)始的循環(huán)切換供電，以此提升各個(gè)泵組的使用壽命。

用水量較少時(shí)，變頻器會(huì)自動(dòng)切換驅(qū)動(dòng)一臺(tái)電組泵機(jī)，并會(huì)根據(jù)用水量自動(dòng)調(diào)節(jié)泵速，而另外兩套不會(huì)運(yùn)行。若一臺(tái)電機(jī)的泵速不能滿足用水要求，第一臺(tái)電機(jī)就會(huì)自動(dòng)切換，轉(zhuǎn)向電網(wǎng)自動(dòng)供電，此時(shí),第二套電機(jī)泵組也將開始采用變頻器供電模式。

3 多泵并聯(lián)恒壓方案選取

3.1 多泵并聯(lián)恒壓方式

多泵并聯(lián)恒壓供水的工作模式通常是根據(jù)用水量進(jìn)行調(diào)節(jié)。在整個(gè)系統(tǒng)中，當(dāng)水流量會(huì)小于一臺(tái)泵組在工頻恒壓條件下的流量時(shí)，就會(huì)變成變頻泵調(diào)速形式的恒壓供水，若存在水流量變大，變頻泵轉(zhuǎn)速也會(huì)提升；若其轉(zhuǎn)速接近于工頻轉(zhuǎn)速，此時(shí)會(huì)結(jié)合水控制器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，以實(shí)現(xiàn)符合水流量的運(yùn)行需求。在多泵并聯(lián)變量供水影響下，當(dāng)水流量發(fā)生下降時(shí)，變頻調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速會(huì)迅速下降，讓其下降到一個(gè)零流量的時(shí)候，其控制器會(huì)發(fā)出調(diào)節(jié)指令，以實(shí)現(xiàn)相關(guān)的泵送處理。在此階段，為了降低相關(guān)泵速自動(dòng)化運(yùn)行時(shí)造成的沖擊，運(yùn)行時(shí)，會(huì)降低變頻泵的轉(zhuǎn)速，然后再讓其緩緩上升以滿足相關(guān)恒壓供水需求。在退出運(yùn)行時(shí)，變頻泵的轉(zhuǎn)速也會(huì)自動(dòng)上升，之后再慢慢下降以緩沖滿足恒壓供水需求。而在這個(gè)環(huán)節(jié)中，變頻控制器發(fā)揮了主要供能作用。

另一種工作模式也較為常見，其被稱為“恒壓變量循環(huán)啟動(dòng)”模式。在該模式下，若存在供水流量小于恒壓工頻流量，變頻泵就會(huì)主動(dòng)調(diào)節(jié)供水量。若大用量需求用水，就會(huì)提升對(duì)應(yīng)變頻泵轉(zhuǎn)速，在此過(guò)程中，變頻泵的轉(zhuǎn)速能夠很快升到工頻轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)變頻器供水控制。隨著相關(guān)用水量的變大，其余的并聯(lián)泵皆可以借助以上循環(huán)方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)軟啟動(dòng)投入，實(shí)現(xiàn)循環(huán)軟啟動(dòng)投入。讓用水量較少的時(shí)候，各斌量的工頻泵就可以按照次序關(guān)泵的方式退出，維護(hù)“順序關(guān)泵”的方式，實(shí)現(xiàn)恒壓控制系統(tǒng)。

4 系統(tǒng)運(yùn)行原理

4.1 系統(tǒng)運(yùn)行原理

正常的多泵并聯(lián)恒壓供水內(nèi)部主要有“變頻器”“壓力傳感器”“動(dòng)力及控制路線”“泵組”等多部分構(gòu)成。在系統(tǒng)運(yùn)行中，相關(guān)用戶通過(guò)調(diào)節(jié)變頻恒壓供水系統(tǒng)運(yùn)行，結(jié)合面板指示燈、轉(zhuǎn)換開關(guān)、相應(yīng)的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行。相關(guān)信號(hào)處理原理如下：在實(shí)現(xiàn)水管網(wǎng)壓力變送時(shí)候，出口壓力信號(hào)會(huì)準(zhǔn)入4～20mA，由此實(shí)現(xiàn)變頻器內(nèi)置的PID調(diào)節(jié)，經(jīng)過(guò)相關(guān)運(yùn)算比較，將得到的參數(shù)設(shè)置信號(hào)輸送到變頻器。在此過(guò)程中，控制系統(tǒng)的相關(guān)水泵轉(zhuǎn)速進(jìn)而調(diào)節(jié)供水量。根據(jù)用水量的差異，變頻器調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速、頻率就會(huì)存在差異。因此，會(huì)在變頻器中設(shè)定一個(gè)限定值來(lái)規(guī)范運(yùn)行。若存在用水量較大時(shí)，管理的壓力值就會(huì)減小降低，相關(guān)變頻器的頻率也會(huì)上升到限定頻率，此時(shí)，就會(huì)發(fā)送開關(guān)信號(hào)到PLC系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，若存在用水低峰，管路壓力也會(huì)隨著增大，而系統(tǒng)在運(yùn)行中，變頻泵一直都在運(yùn)行中，實(shí)現(xiàn)對(duì)管網(wǎng)壓力的調(diào)控以保障工作壓力恒定，實(shí)現(xiàn)恒壓供水。而變頻器的輸出信號(hào)也會(huì)被及時(shí)反饋給PLC，在內(nèi)定程序驅(qū)動(dòng)下，借助I/O端口開關(guān)量控制來(lái)實(shí)現(xiàn)交流接觸組切換，以實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)投入和相關(guān)信息處理，完成電機(jī)組的啟動(dòng)、運(yùn)行、停止等操作。結(jié)合工作組的電機(jī)調(diào)速和變頻轉(zhuǎn)速，能讓電網(wǎng)的電壓保持恒定，實(shí)現(xiàn)恒定供水的目的。

4.2 系統(tǒng)優(yōu)化

雖然變頻泵送系統(tǒng)有很多優(yōu)點(diǎn)，但是其在實(shí)際運(yùn)行中還存在很多問(wèn)題，其中最常見的是變頻器切換問(wèn)題。要將水泵電機(jī)的變頻器供電轉(zhuǎn)換到工頻電網(wǎng)供電，這個(gè)過(guò)程中可能遇見很大的電流沖擊。而定子繞組也是開路形式，因此也不能存在勵(lì)磁電流，在自成回路的同時(shí)，會(huì)有一個(gè)電流衰減的現(xiàn)象出現(xiàn)，此時(shí)形成一個(gè)直流磁場(chǎng)，結(jié)合物流電磁效應(yīng)，此時(shí)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，而此時(shí)電機(jī)已經(jīng)脫離電源。相關(guān)運(yùn)行優(yōu)化是在水泵脫離變頻器后，在等待一段時(shí)間后，讓電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)降下來(lái)后再接到工頻電源上，讓切換過(guò)程的PLC率先發(fā)出停止信號(hào)，讓停止變頻器運(yùn)行1S變頻器降低到零。在此階段有下限低信號(hào)，會(huì)造成啟動(dòng)障礙，建議每次切換時(shí)候都保持下限和上線之間五分鐘緩沖，以緩解變頻頻率波動(dòng)產(chǎn)生頻繁切換。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，針對(duì)我國(guó)供水系統(tǒng)建設(shè)而言，多泵并聯(lián)恒壓供水是一種較為自動(dòng)化和科學(xué)性的供水系統(tǒng)。較之傳統(tǒng)的水塔供水、電壓供水模式，多泵并聯(lián)恒壓供水有很多優(yōu)勢(shì)。不過(guò)該項(xiàng)系統(tǒng)在運(yùn)行中，也會(huì)存在很多問(wèn)題需要使用人員多加考慮。根據(jù)相關(guān)的變頻調(diào)速恒壓運(yùn)用原理，本文結(jié)合PLC控制和變頻調(diào)節(jié)恒壓處理進(jìn)行分析，以實(shí)現(xiàn)相關(guān)高效能、低耗能、高供水的效果，進(jìn)而能夠化設(shè)備損耗，延長(zhǎng)水泵和電機(jī)壽命。