摘要：在社會(huì)經(jīng)濟(jì)突飛猛進(jìn)的今天，人們生活水平也得到了很大的提高，對(duì)城市供水的質(zhì)量和供水系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性的要求也更進(jìn)一步。文章設(shè)計(jì)研究了自來(lái)水變頻恒壓供水控制系統(tǒng)的科學(xué)合理方案，并就變頻恒壓供水控制系統(tǒng)在人飲工程中的應(yīng)用以及在城市供水中的重要性進(jìn)行了深入探討和分析。

關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速；恒壓供水；控制系統(tǒng)；PLC

中圖分類(lèi)號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）09-0014-02

從目前的趨勢(shì)來(lái)看，人類(lèi)賴以生存的有限的能源越來(lái)越緊缺，可持續(xù)發(fā)展道路是當(dāng)今應(yīng)對(duì)環(huán)境問(wèn)題的必經(jīng)之路。水是人們生活中必不可缺的一部分，而我國(guó)城市長(zhǎng)期在供水方面的技術(shù)比較落后，造成供水設(shè)備的損壞、水資源的浪費(fèi)等現(xiàn)象。因此，為了解決城市供水所面臨的問(wèn)題，必須要利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)以及控制技術(shù)，通過(guò)先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)設(shè)計(jì)研究出高性能和高節(jié)能的能夠適應(yīng)人類(lèi)供水需求的變頻恒壓供水控制系統(tǒng)。

1 自來(lái)水變頻恒壓供水控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及研究

變頻恒壓供水控制系統(tǒng)主要是由壓力傳感器、壓力變送器、可編程控制器（PLC）、變頻器、人機(jī)界面（HMI）、水泵機(jī)組、恒壓控制單元和低壓電器等部件構(gòu)成。其工作原理就是用恒壓控制單元令變頻器控制一臺(tái)水泵或者循環(huán)控制多臺(tái)水泵，從而達(dá)到管網(wǎng)水壓恒定的效果和水泵電機(jī)的軟啟動(dòng)及變頻水泵與工頻水泵之間得以切換，與此同時(shí)還能傳輸系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中的數(shù)據(jù)。從這點(diǎn)看來(lái)，自來(lái)水變頻恒壓供水控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究根據(jù)不同的場(chǎng)所有以下三個(gè)方案可供選擇。

1.1 供水基板的變頻器、水泵機(jī)組和壓力傳感器的組合

這是一種相對(duì)較為簡(jiǎn)單的自來(lái)水變頻恒壓供水控制系統(tǒng)的研究方案。其通過(guò)把PID調(diào)節(jié)器和PLC可編程控制器這些硬件設(shè)置在變頻器供水基板上，并且設(shè)置指令代碼，使PID和PLC等硬件的電控功能得到很好的運(yùn)用。這種方法的好處是通過(guò)把電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化，降低了設(shè)備的成本，但是也有缺點(diǎn)——顯示壓力設(shè)定值和壓力反饋值麻煩，對(duì)于不同時(shí)間段的不同恒壓要求不能做到自動(dòng)轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)，難以找到PID的調(diào)節(jié)參數(shù)，調(diào)節(jié)范圍較小，系統(tǒng)穩(wěn)定性較低，輸入接口的可擴(kuò)展性較低，帶負(fù)載容量受到限制等。所以此方案一般用在要求較低的、容量較小的場(chǎng)所。

1.2 變頻器、單片機(jī)、人機(jī)界面和壓力傳感器的組合

一方面，這種自來(lái)水變頻恒壓供水控制系統(tǒng)精度比較高，控制的算法可以靈活變化，對(duì)參數(shù)的調(diào)整也比較方便，具有相對(duì)較高的性價(jià)比。但是這種方法開(kāi)發(fā)的時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)已經(jīng)固化的程序修改過(guò)程麻煩，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的靈活性較差。另一方面，變頻器運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生比較大的干擾。要提高變頻恒壓供水控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，必須要實(shí)施一些有效的抵御干擾的措施。這種方案適用于特定領(lǐng)域的范圍較小的變頻恒壓供水。

1.3 變頻器、PLC、人機(jī)界面和壓力傳感器的組合

這種自來(lái)水變頻恒壓供水控制系統(tǒng)有良好的通信接口，便于控制，與其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸快速便捷。另外，因?yàn)镻LC的模塊化和系列化使得這種方式通用性比較強(qiáng)，用戶可以將各種不同的控制系統(tǒng)根據(jù)自身的需要組合在一起。在硬件設(shè)計(jì)方面，只要確定PLC的硬件配置和

I/O的外部接線，就可以在控制要求發(fā)生改變的情況下便捷地利用PC機(jī)來(lái)改變控制程序，從而達(dá)到快速調(diào)試現(xiàn)場(chǎng)的目的。還有，PLC具有較高的抗干擾能力和穩(wěn)定性，加強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。因此，這類(lèi)的變頻恒壓供水控制系統(tǒng)能夠適應(yīng)各種不同的場(chǎng)所，對(duì)大容量的供水機(jī)也能夠較好地

協(xié)調(diào)。

綜上所述，第三點(diǎn)“通用變頻器、PLC、人機(jī)界面和壓力傳感器”的組合方案由于擴(kuò)展靈活、數(shù)據(jù)傳輸便捷、穩(wěn)定性高、精度準(zhǔn)確等優(yōu)勢(shì)，是最適用于變頻恒壓供水控制系統(tǒng)的。

2 變頻恒壓供水控制系統(tǒng)在人飲工程中的應(yīng)用

變頻恒壓供水控制系統(tǒng)在生活中的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，不僅適用于居民區(qū)、醫(yī)院、企業(yè)等生活供水的控制，也適用于各種自來(lái)水廠、水泵站、供熱循環(huán)用水系統(tǒng)和空調(diào)循環(huán)用水系統(tǒng)等工業(yè)和民用方面。其代替了傳統(tǒng)的水塔、氣壓罐等供水方式，不但節(jié)約了水資源，還使供水系統(tǒng)的性能得到了很大的改善，并延長(zhǎng)了系統(tǒng)的使用壽命。下面筆者介紹了變頻恒壓供水控制系統(tǒng)在人飲工程中的

應(yīng)用。

人們對(duì)生活用水的要求隨著生活水平的提高也不斷增加，而小區(qū)直飲水系統(tǒng)已經(jīng)越來(lái)越普及，成為小區(qū)生活用水系統(tǒng)特別是一些新建的住宅小區(qū)的不可缺少的一部分。一般情況下，小區(qū)水管分為兩種：一種自來(lái)水用于洗手、洗東西等非飲用類(lèi)；另一種則是經(jīng)過(guò)臭氧消毒、過(guò)濾、紫外線處理后可以做飯、燒開(kāi)后飲用的自來(lái)水。而變頻恒壓供水控制系統(tǒng)的目的則是將這些直飲水安全、正常地輸送到居民家中。與此同時(shí)，系統(tǒng)還能把有關(guān)信息傳輸?shù)较嚓P(guān)軟件，從而進(jìn)行調(diào)控。這個(gè)供水系統(tǒng)作為一個(gè)子站，需要A/D模塊、PLC、通訊模塊、變頻器、壓力傳感器、流量傳感器、工控機(jī)、水泵機(jī)組等硬件設(shè)備。這個(gè)變頻恒壓供水系統(tǒng)的主要元器件有與產(chǎn)水共用的PLC，與變頻通訊連接的通訊模塊，與組態(tài)通訊連接的通訊模塊，與產(chǎn)水共用的模擬量模塊、變頻器、傳感器等硬件各一個(gè)，熱繼電器兩個(gè)，接觸器四個(gè)等。然后就是對(duì)控制柜內(nèi)元器件進(jìn)行接線，使水泵進(jìn)入機(jī)組，對(duì)組態(tài)和PLC通訊設(shè)定參數(shù)，對(duì)壓力以及P、I、D設(shè)定參數(shù)，對(duì)系統(tǒng)供水進(jìn)行監(jiān)控等。以此保證小區(qū)生活供水壓力恒定，保證居民能夠正常用水。

3 變頻恒壓供水控制系統(tǒng)在城市供水中的重要性

3.1 對(duì)居民區(qū)供水的重要性

城市的住宅區(qū)水壓一般只是保證到六層以下，而上面樓層則需要提升水壓才能正常得到自來(lái)水使用。傳統(tǒng)的水塔、高位水箱等供水設(shè)備提高水壓的方式基本上是通過(guò)提高水泵的用水高度，而變頻恒壓供水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了水泵電機(jī)無(wú)極調(diào)速。其根據(jù)實(shí)際用水量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)，使水壓保持穩(wěn)定，以滿足各樓層居民的用水需求，是當(dāng)代最合理、最節(jié)能的供水系統(tǒng)。

3.2 對(duì)機(jī)場(chǎng)供水的重要性

變頻恒壓供水控制系統(tǒng)對(duì)機(jī)場(chǎng)供水也起著重要作用。機(jī)場(chǎng)供水系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題會(huì)直接影響機(jī)場(chǎng)的營(yíng)運(yùn)，變頻恒壓供水控制系統(tǒng)有手動(dòng)和自動(dòng)兩種控制模式，能進(jìn)行恒壓控制，能根據(jù)主泵運(yùn)行時(shí)間交換主泵，能根據(jù)用水量切換主泵和輔泵以及在主泵出現(xiàn)故障時(shí)進(jìn)行報(bào)警等。其穩(wěn)定性、可靠性高，操作簡(jiǎn)單，節(jié)能性強(qiáng)，是機(jī)場(chǎng)生活供水的重要

部分。

3.3 對(duì)新橋增壓泵站的重要性

當(dāng)供水廠與水廠距離較遠(yuǎn)時(shí)，因?yàn)楣苈窊p耗可能會(huì)導(dǎo)致不能正常供水。變頻恒壓供水系統(tǒng)能夠在用水高峰時(shí)增加水壓，用水低峰時(shí)還能將壓力、水泵的情況反映到水廠的監(jiān)控系統(tǒng)中，以便水廠及時(shí)做出調(diào)整。這種供水系統(tǒng)方便設(shè)定壓力值，恒壓效果佳，穩(wěn)定可靠，節(jié)約能源，無(wú)人值守時(shí)也可以自動(dòng)調(diào)整，保證了當(dāng)?shù)鼐用竦挠盟O(shè)備。

3.4 其他

除了居民區(qū)供水、機(jī)場(chǎng)供水和水泵供水之外，變頻恒壓供水控制系統(tǒng)在深井泵恒壓系統(tǒng)、消防用水系統(tǒng)、工業(yè)鍋爐補(bǔ)水系統(tǒng)、制冷空調(diào)等各領(lǐng)域也廣泛應(yīng)用。變頻恒壓供水控制系統(tǒng)在保持壓力定值的過(guò)程中，最大限度地節(jié)約了水資源及其他能源，提高了用水質(zhì)量，避免了水池的二次污染。

4 結(jié)語(yǔ)

由此可見(jiàn)，變頻恒壓供水控制技術(shù)逐漸成為我國(guó)供水行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。恒壓控制技術(shù)的提高，可以加強(qiáng)供水控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和提高節(jié)能效率，功能全面，操作方便，有利于數(shù)據(jù)的快速傳輸，對(duì)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益起到了一定的促進(jìn)作用。變頻恒壓供水控制技術(shù)在經(jīng)過(guò)不斷的設(shè)計(jì)、研究、試驗(yàn)和改進(jìn)之后，已經(jīng)不斷地趨向成熟，但是還是存在著許多問(wèn)題有待解決，因此，對(duì)變頻恒壓供水控制技術(shù)的不斷完善是刻不容緩的。

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作者簡(jiǎn)介：向啟明（1972—），男（壯族），廣西南寧市邕寧區(qū)蒲廟電灌管理站工程師，研究方向：水利水電。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）