关于变频恒压供水控制系统的研究

摘要：在社会经济突飞猛进的今天，人们生活水平也得到了很大的提高，对城市供水的质量和供水系统的可靠性、稳定性的要求也更进一步。文章设计研究了自来水变频恒压供水控制系统的科学合理方案，并就变频恒压供水控制系统在人饮工程中的应用以及在城市供水中的重要性进行了深入探讨和分析。

关键词：变频调速；恒压供水；控制系统；PLC

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）09-0014-02

从目前的趋势来看，人类赖以生存的有限的能源越来越紧缺，可持续发展道路是当今应对环境问题的必经之路。水是人们生活中必不可缺的一部分，而我国城市长期在供水方面的技术比较落后，造成供水设备的损坏、水资源的浪费等现象。因此，为了解决城市供水所面临的问题，必须要利用先进的计算机技术、自动化技术以及控制技术，通过先进的科学技术设计研究出高性能和高节能的能够适应人类供水需求的变频恒压供水控制系统。

1 自来水变频恒压供水控制系统的设计及研究

变频恒压供水控制系统主要是由压力传感器、压力变送器、可编程控制器（PLC）、变频器、人机界面（HMI）、水泵机组、恒压控制单元和低压电器等部件构成。其工作原理就是用恒压控制单元令变频器控制一台水泵或者循环控制多台水泵，从而达到管网水压恒定的效果和水泵电机的软启动及变频水泵与工频水泵之间得以切换，与此同时还能传输系统在运行过程中的数据。从这点看来，自来水变频恒压供水控制系统的设计研究根据不同的场所有以下三个方案可供选择。

1.1 供水基板的变频器、水泵机组和压力传感器的组合

这是一种相对较为简单的自来水变频恒压供水控制系统的研究方案。其通过把PID调节器和PLC可编程控制器这些硬件设置在变频器供水基板上，并且设置指令代码，使PID和PLC等硬件的电控功能得到很好的运用。这种方法的好处是通过把电路结构进行简化，降低了设备的成本，但是也有缺点——显示压力设定值和压力反馈值麻烦，对于不同时间段的不同恒压要求不能做到自动转换实现，难以找到PID的调节参数，调节范围较小，系统稳定性较低，输入接口的可扩展性较低，带负载容量受到限制等。所以此方案一般用在要求较低的、容量较小的场所。

1.2 变频器、单片机、人机界面和压力传感器的组合

一方面，这种自来水变频恒压供水控制系统精度比较高，控制的算法可以灵活变化，对参数的调整也比较方便，具有相对较高的性价比。但是这种方法开发的时间长，对已经固化的程序修改过程麻烦，现场调试的灵活性较差。另一方面，变频器运行过程中会产生比较大的干扰。要提高变频恒压供水控制系统的稳定性，必须要实施一些有效的抵御干扰的措施。这种方案适用于特定领域的范围较小的变频恒压供水。

1.3 变频器、PLC、人机界面和压力传感器的组合

这种自来水变频恒压供水控制系统有良好的通信接口，便于控制，与其他系统的数据进行传输快速便捷。另外，因为PLC的模块化和系列化使得这种方式通用性比较强，用户可以将各种不同的控制系统根据自身的需要组合在一起。在硬件设计方面，只要确定PLC的硬件配置和

I/O的外部接线，就可以在控制要求发生改变的情况下便捷地利用PC机来改变控制程序，从而达到快速调试现场的目的。还有，PLC具有较高的抗干扰能力和稳定性，加强了系统的可靠性。因此，这类的变频恒压供水控制系统能够适应各种不同的场所，对大容量的供水机也能够较好地

协调。

综上所述，第三点“通用变频器、PLC、人机界面和压力传感器”的组合方案由于扩展灵活、数据传输便捷、稳定性高、精度准确等优势，是最适用于变频恒压供水控制系统的。

2 变频恒压供水控制系统在人饮工程中的应用

变频恒压供水控制系统在生活中的应用范围越来越广，不仅适用于居民区、医院、企业等生活供水的控制，也适用于各种自来水厂、水泵站、供热循环用水系统和空调循环用水系统等工业和民用方面。其代替了传统的水塔、气压罐等供水方式，不但节约了水资源，还使供水系统的性能得到了很大的改善，并延长了系统的使用寿命。下面笔者介绍了变频恒压供水控制系统在人饮工程中的

应用。

人们对生活用水的要求随着生活水平的提高也不断增加，而小区直饮水系统已经越来越普及，成为小区生活用水系统特别是一些新建的住宅小区的不可缺少的一部分。一般情况下，小区水管分为两种：一种自来水用于洗手、洗东西等非饮用类；另一种则是经过臭氧消毒、过滤、紫外线处理后可以做饭、烧开后饮用的自来水。而变频恒压供水控制系统的目的则是将这些直饮水安全、正常地输送到居民家中。与此同时，系统还能把有关信息传输到相关软件，从而进行调控。这个供水系统作为一个子站，需要A/D模块、PLC、通讯模块、变频器、压力传感器、流量传感器、工控机、水泵机组等硬件设备。这个变频恒压供水系统的主要元器件有与产水共用的PLC，与变频通讯连接的通讯模块，与组态通讯连接的通讯模块，与产水共用的模拟量模块、变频器、传感器等硬件各一个，热继电器两个，接触器四个等。然后就是对控制柜内元器件进行接线，使水泵进入机组，对组态和PLC通讯设定参数，对压力以及P、I、D设定参数，对系统供水进行监控等。以此保证小区生活供水压力恒定，保证居民能够正常用水。

3 变频恒压供水控制系统在城市供水中的重要性

3.1 对居民区供水的重要性

城市的住宅区水压一般只是保证到六层以下，而上面楼层则需要提升水压才能正常得到自来水使用。传统的水塔、高位水箱等供水设备提高水压的方式基本上是通过提高水泵的用水高度，而变频恒压供水系统实现了水泵电机无极调速。其根据实际用水量的变化自动调节系统参数，使水压保持稳定，以满足各楼层居民的用水需求，是当代最合理、最节能的供水系统。

3.2 对机场供水的重要性

变频恒压供水控制系统对机场供水也起着重要作用。机场供水系统出现问题会直接影响机场的营运，变频恒压供水控制系统有手动和自动两种控制模式，能进行恒压控制，能根据主泵运行时间交换主泵，能根据用水量切换主泵和辅泵以及在主泵出现故障时进行报警等。其稳定性、可靠性高，操作简单，节能性强，是机场生活供水的重要

部分。

3.3 对新桥增压泵站的重要性

当供水厂与水厂距离较远时，因为管路损耗可能会导致不能正常供水。变频恒压供水系统能够在用水高峰时增加水压，用水低峰时还能将压力、水泵的情况反映到水厂的监控系统中，以便水厂及时做出调整。这种供水系统方便设定压力值，恒压效果佳，稳定可靠，节约能源，无人值守时也可以自动调整，保证了当地居民的用水设备。

3.4 其他

除了居民区供水、机场供水和水泵供水之外，变频恒压供水控制系统在深井泵恒压系统、消防用水系统、工业锅炉补水系统、制冷空调等各领域也广泛应用。变频恒压供水控制系统在保持压力定值的过程中，最大限度地节约了水资源及其他能源，提高了用水质量，避免了水池的二次污染。

4 结语

由此可见，变频恒压供水控制技术逐渐成为我国供水行业的发展趋势。恒压控制技术的提高，可以加强供水控制系统的稳定性和提高节能效率，功能全面，操作方便，有利于数据的快速传输，对经济效益和社会效益起到了一定的促进作用。变频恒压供水控制技术在经过不断的设计、研究、试验和改进之后，已经不断地趋向成熟，但是还是存在着许多问题有待解决，因此，对变频恒压供水控制技术的不断完善是刻不容缓的。

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作者简介：向启明（1972—），男（壮族），广西南宁市邕宁区蒲庙电灌管理站工程师，研究方向：水利水电。

（责任编辑：黄银芳）