小區(qū)自來水恒壓變頻供水系統(tǒng)的設計與控制方式

    小區(qū)自來水恒壓變頻供水系統(tǒng)在開發(fā)和設計過程中，采用智能組態(tài)理念，吸收當前國內外組態(tài)軟件的優(yōu)秀成果，并經過嚴格的實驗測試和眾多行業(yè)的現場實踐。    小區(qū)自來水恒壓變頻供水系統(tǒng)是國民生產生活中不可缺少的重要一環(huán)。傳統(tǒng)供水方式占地面積大，水質易污染，基建投資多，而最主要的缺點是水壓不能保持恒定，導致部分設備不能正常工作。變頻調速技術是一種新型成熟的交流電機無極調速技術，它以其獨特優(yōu)良的控制性能被應用于速度控制領域，特別是供水行業(yè)中。由于安全生產和供水質量的特殊需要，對恒壓供水壓力有著嚴格的要求，因而變頻調速技術得到了更加深入的應用。恒壓供水方式技術前進、水壓恒定、操作方便、運行可靠、節(jié)約電能、自動化程度高，在小區(qū)自來水恒壓變頻供水系統(tǒng)中可完成以下功能：
（1）維持水壓恒定
（2）控制系統(tǒng)可手動/自動運行
（3）多臺泵自動切換運行
（4）系統(tǒng)睡眠與喚醒，當外界停止用水時，系統(tǒng)處于睡眠狀態(tài)，直至有用水需求時自動喚醒
（5）在線調整PID參數；
（6）泵組及線路保護檢測報警，信號顯示等將管網的實際壓力經反饋后與給定壓力進行比較，當管網壓力不足時，變頻器增大輸出頻率，水泵轉速加快，供水量增加，迫使管網壓力上升。反之水泵轉速減慢，供水量減小，管網壓力下降，保持恒壓供水。

    一般供水方式，多為用水量調節(jié)開停泵數量，壓力偏小時加泵，壓力偏高時減泵。傳統(tǒng)控制方式為人工手動控制，存著如下缺點： 操作方式落后，人為因素很大；管理方式落后，無法建立嚴格科學管理體制；設備運行不合理，維修量大，使用壽命短；能耗高、機械磨損大，生產成本高；采用小區(qū)自來水恒壓變頻供水系統(tǒng)，可以大大改善供水性能，穩(wěn)定供水壓力，節(jié)約電能。

    小區(qū)自來水恒壓變頻供水系統(tǒng)采用一臺變頻器控制多臺水泵以循環(huán)工作方式，中心控制器為PLC可編程控制器，以設定壓力和反饋壓力為控制目標，以PID為控制算法組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。以降壓啟動柜或軟啟動器作為工頻運行回路或獨立后備系統(tǒng)。實時采集水網參數、電網參數、電機溫度、設備運行狀態(tài)，達到優(yōu)化運行、可靠保護、確保供水、節(jié)約電耗。

控制方式
    以出口總管網水壓為控制目標，以供水時間、季節(jié)為參考值，合理組合開泵臺數，減少開停泵次數，達到穩(wěn)定水壓、節(jié)電供水之目。
1、調節(jié)開、停泵組數量和變頻調速泵轉速，達到調節(jié)管網水壓目，穩(wěn)定供水壓力。
2、調節(jié)精度：-0.1Mpa～+0.1Mpa。
3、以管網水壓為控制目標，達到高效節(jié)能供水。
4、以24小時為周期，用水量不同可上分段設定供水壓力，PLC依據設定值自動運行。
5、以“先入先出”為準則，對水泵進行優(yōu)化組合，循環(huán)投切。 對變頻機組負荷實時計算，確定各泵開、停時間，使各泵高效區(qū)段工作并磨損均勻。
6、閥門自動控制。工作程序為：
開泵----檢測泵出口水壓----壓力達到設定值時開閥----檢測閥門開盡限位。
關閥----檢測閥門關盡限位----停泵。
7、PLC智能控制，使泵組變、工頻運行實現無擾動切換。并保證各泵磨損均勻。8、對供水量計算，限制泵組臨界狀態(tài)頻繁起停。
9、每臺泵組后備手動軟起控制功能，確保故障情況下不間斷供水。
10、水壓異常報警，低水池水位過低自動停機，用水量極小時自動停機。
11、軟啟動，減少了單泵啟動電流、沖擊和水泵機械磨損，延長設備使用壽命。
12、PLC與上位監(jiān)控站連網功能。
13、自動運行，遠程運行，手動運行。手動運行為高優(yōu)先權。
14、 監(jiān)測所有設備相關參數：電機電壓、電流、溫度、運行時間、運行狀態(tài)、出口水壓、閥門 狀態(tài)、閥門故障、水池水位、管網水壓、水質參數。 中心控制室進行網絡通訊，協(xié)調生產。
15、 對排污泵進行實時監(jiān)控和自動控制。

小區(qū)自來水恒壓變頻供水系統(tǒng)技術經濟指標分析
1、水泵其揚程（H）、流 量（Q）、轉速（N）和軸功率（P）之間存如下關系： Q=K1*N H=K2*N2 P=K3*H*Q=K1*K2*K3*N3=K*N3
由此可見，水泵出口流量與轉速成正比，揚程與轉速平方成正比，消耗軸功率與轉速三次方成正比。對水泵進行調速運行，對供水流量與壓力進行調節(jié)，有著非常明顯節(jié)能效果。當變頻泵運行45Hz時。比工頻運轉節(jié)電27%。P（45）/p（50）=（45/50）3=73%

2、應用變頻調速可以用水需求量對水泵流量進行無級調整，減少開停工頻泵次數，減少對電網及水泵機械沖擊，延長設備使用壽命，大大減少爆管危險性，減少工程維修費用和跑水浪費，間接節(jié)約了成本。

3、供水施工經驗和運行數據分析，一般每天可分為幾個檔次壓力供水，其直接節(jié)電率10%以上。考慮減少維修費用，延長設備使用壽命，提高管理水平和自動化監(jiān)控能力等間接節(jié)能效率，總節(jié)能率可達18%以上。