变频恒压供水系统自动控制技术的实践探索

变频恒压供水系统自动控制技术的实践探索

党勇杰

杭州余杭水务有限公司浙江省311100

摘要：变频恒压供水系统即通过变频装置控制水泵转速保持供水压力的恒定，用水多时供水多，用水少时供水也少，维持供水和用水之间平衡，从而提高了供水的质量。随着我国现代化工业发展以及大量用户用水的需求，该系统将有更广阔的市场前景。作为供水工程的相关人员，在利用变频恒压供水系统时，除了具备专业的技术水平以外，还要积极掌握系统中的结构性能，改善系统中所存在的不足，为我国的供水工程发展做出一定的贡献。

关键词：变频恒压；供水系统；自动控制技术；实践

1我国自来水厂变频恒压供水自动化控制系统现状

1.1由于受到地理分布、经济和专业技术水平影响

我国自来水厂自动化发展水平参差不齐，很多发达地区城市大型供水水厂自动化程度水平比较高，一些镇乡级小型水厂自动化水平不是很高，甚至没有配置自动化运行系统。为了实现自来水厂自动化水平均衡发展，需要运用自动化系统、制水工艺和变配电系统等进行优化配置自来水厂设施建设，不断更新传统自来水厂发展理念，最大效率的发挥自来水厂自动化控制水平。

1.2技术设备

国内很多水厂自动化控制方法设施都是新建工程，大型水厂建设一般都引进全套技术设备，水厂制水工艺水平比较很高，但设备系统的投入资金比较大；中型水厂自动化水平和工程水平不是很高，最关键技术设备仍然是需要外国进口产品，维护成本较高，因此，在设备选型和工程服务中采用国内和国外技术相互结合方法，这可以极大降低水厂自动控制系统投资，实现工程本土化转换便利，保障长远稳定使用要求。

1.3自动化控制系统

我国自来水厂发展自动化控制系统经历有三个阶段，第一阶段分散控制阶段，分别运用自动化控制，独立系统设置水厂控制管理；第二阶段就是水厂综合自动化控制阶段，在这个阶段对于水厂进行综合系统管理，在整个系统工作中要做好水厂综合整理，具有一定可靠性，目前我国大部分水厂都是综合控制阶段；第三阶段就是供水系统综合自动化阶段，要求每个水厂区域供水企业要能够共享各种信息资源，实现对于每个城市供水系统自我控制管理。近年来已经出现“智慧水务”的全新理念，这个阶段目前我国许多水厂正在逐步推广实施。

2变频技术在恒压供水系统中的优化应用

2.1传统变频供水方案

最开始的变频供水方案存在有两种运行方式，一种是变频泵固定运行方式，一种是变频泵循环运行方式。固定运行方式可以进行水泵关闭顺序的选择，系统变频器只有一台，与第一台水泵相连接，借助PLC控制其余水泵，水泵的加减可以通过变频器端口信号控制，这种运行方式不需要在工频与变频之间来回启动水泵电机，不会存在有失压等现象；循环运行方式其水泵的开关顺序为先开先关，将变频器连接至第一台水泵，水泵的加减是通过变频器输出端口发送信号至PLC，PLC对切换进行控制，这种工作方式可以保证有一台水泵始终处于变频运行状态，不管管网中的水量如何变化，都可以维持出口压力的恒定。

2.2变频恒压供水系统自动控制技术的实践应用

1）如果用水量相对较少，变频泵的转速会自动下降到设定的频率，此时控制器会自动停止定频泵。这时需要根据管网的压力大小调整变频泵的转速，从而保持管网压力的稳定性。这时水泵的启动都由变频器进行控制，此类条件促使机组自动形成循环的软启动，保证每台水泵的启动频率都能从设定的最小频率渐渐提升，从而为变频恒压供水系统自动控制技术的顺利开展奠定良好的基础。2）如果在实现自动控制技术时，外来管网的压力逐渐高于设定压力，那么各泵工作都会被控制器完全停止，紧接着利用外界管网向供水管网供水。3）在进行变频恒压供水系统自动控制技术利用时，如果遇到小流量辅助泵的系统，在用水量非常小的情况下，一般系统都是由一台变频泵以低频率来运行维护管网压力，如果管网的压力依旧持续升高，那么此时控制器将会自动停止变频泵，开启小流量辅助泵，利用小容量辅助泵向供水管网供水。后期如果水量加大，可以逐渐的加入变频泵进行自动投入运行，从而在根本上维护管网压力的稳定性。

2.3变频技术中增加人机互动控制系统

当供水水量随时发生变化且又需要恒压供水时，往往采用触摸屏与PLC配合使用，即可达到根据需求及时调整，又可以做到人机互动，完成设定后即可自动化运行，减少工作量。

3人机界面（HMI）系统的功能及其控制

目前计算机技术已被充分的运用在此系统之中。随着ICD显示技术和触控技术的广泛应用，人机界面被更好地利用到了系统之中。在这里人机界面可以良好的展示系统中的工艺流程，参数以及设备的状态。另外人机界面非常便捷，操作比较灵活，没有过多的阻扰。而在恒压供水节能控制柜中，利用人机界面作为可选件可以更好地提高系统作用性能。如今市场上已经有相对成熟的人机界面推出，建立变频恒压供水系统时，把人机界面产品引入到安装和数值设置之中能更好地保证其控制作用，提高系统的综合能力。若出现设备或系统出现运行风险时，人机界面将在监控画面中弹出警告，提醒操作人员进行巡检，及时排查，使供水系统恢复正常运行；若出现设备故障时，一般会以文字，灯光和声音等比较突出的形式表示已有故障发生，并标出故障点，通过文字形式提示故障的出现的原因以及故障的排除方法，操作人员只需要根据人机界面的提示，查看故障画面，查明故障具体的原因，及时排除故障，快速使设备的恢复正常运行，从而保证了供水系统的稳定。

图1某居民楼变频恒压供水系统

图1变频恒压供水系统的供水部分主要由变频器、水泵机组、压力变送器和PLC等部分组成；人机界面主要由触摸屏，供水调度系统和手持设备等组成。在系统运行过程中，如果城市供水管网压力过小，系统便会保护停机；如果居民楼管网压力与设定压力超出预设偏差，控制系统接收到压力差值，这个差值经过PLC控制系统计算和转换，计算出变频器输出频率的变量，将这个变量和变频器当前的输出值进行相加运算，得出的值即为变频器当前该输出的频率。该频率使水泵机组转速调整，从而使实际供水压力逐渐接近设定压力，在系统实际运行过程中该过程将被多次重复，直到实际供水压力和设定压力相同为止。该系统运行过程中，操作人员和管理人员可以实时监控系统运行情况，设备运行工况，也可以人为调整运行参数，使系统趋于更优状态运行。

结论

总之，变频恒压供水技术的日益完善，以变频器，PLC为核心，结合触摸屏，远程供水监控组成的控制系统具有高可靠性、强抗干扰能力、编程简单、维修方便和低成本等特点。采用该系统进行供水可以提高供水系统的稳定性和可靠性，方便的实现供水系统的集中管理与监控，同时也可以有效达到节能节水目的。通过变频恒压控制系统进行实时管理，保证供水系统设计运行更加合理，提高变频供水系统可编程控制管理，在设计中对供水量有效实施最优化调控，极大地降低供水生产成本，这对于提高企业效率、降低能耗等方面具有重要的现实意义。

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