葛君明

摘要：變電站電氣施工過(guò)程主要是對(duì)電氣的安裝，在此過(guò)程中要與土建施工進(jìn)行緊密的配合，只有保證變電站電氣施工與土建施工的配合，才能夠保證工程施工的有效進(jìn)行。在變電站電氣施工與土建施工配合的過(guò)程中需要高技術(shù)與高經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)支撐，保證二者的配合能夠提高整個(gè)施工安裝工程的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：變電站；電氣施工；土建施工；工程施工；施工建設(shè) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TU198 文章編號(hào)：1009-2374（2016）15-0104-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.15.049

1 恒壓供水的背景和意義

隨著中國(guó)城市化的不斷深入，為滿足人們的住房需求，越來(lái)越多的建筑都進(jìn)行了重新改造，取而代之的是大量的高層建筑。高層建筑具有改善居住環(huán)境，提高土地利用率的優(yōu)點(diǎn)，能夠大大緩解住房的供需要求，但同時(shí)，隨著樓層的增加，高層建筑也存在著一個(gè)比較常見(jiàn)的問(wèn)題，那就是供水問(wèn)題。用戶多、用水時(shí)段集中、用水量大有時(shí)會(huì)使得供水系統(tǒng)過(guò)負(fù)荷運(yùn)行，出現(xiàn)水壓不夠的情況，影響居民的日常用水。此外，如果住宅小區(qū)內(nèi)的供水壓力不足或者無(wú)水，一旦發(fā)生諸如火災(zāi)等特殊情況，就不能及時(shí)地滅火，從而可能會(huì)造成人員傷亡，帶來(lái)經(jīng)濟(jì)上的巨大損失。所以，為保證居民在日常生活中的正常用水，我們需要提供一個(gè)有效的供水方案。在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)之前，我們需要對(duì)我國(guó)現(xiàn)有的供水情況進(jìn)行簡(jiǎn)單了解。

我國(guó)在高層建筑供水、市政供水等供水方面較多使用的是頻繁啟/停電動(dòng)機(jī)控制方式和水塔二次供水方式。分析這兩種控制方式，頻繁啟/停電動(dòng)機(jī)控制方式在控制過(guò)程中需要消耗大量的電力，啟/停過(guò)程對(duì)電網(wǎng)中其他負(fù)載會(huì)產(chǎn)生影響，同時(shí)，反復(fù)的啟停所帶來(lái)的電流沖擊會(huì)對(duì)設(shè)備的使用壽命產(chǎn)生影響。而采用水塔二次供水的方式則需要較大的設(shè)備空間和資金投入?？傮w來(lái)講，這兩種供水方式在技術(shù)上相對(duì)落后，在實(shí)際操作過(guò)程中易造成水資源、電力資源的浪費(fèi)，可靠性不高，不能夠滿足用戶的正常用水需求，且操作過(guò)程較繁瑣，自動(dòng)化程度比較低。在用戶用水方面，日常用水過(guò)程中，生活用水量的變化一般會(huì)呈現(xiàn)出季節(jié)性變化、晝夜性變化、時(shí)間性變化等特點(diǎn)，所以經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)用水和供水之間的不平衡情況，主要體現(xiàn)是在水壓高低的變化上，當(dāng)用水量比較多而供水量較少的時(shí)候，水壓會(huì)比較低，反之，供水量比較多而用水量比較少的時(shí)候，水壓比較高。當(dāng)供水管網(wǎng)壓力比較小的時(shí)候，如果是高層建筑，由于水壓較低，高層的住戶往往不能夠正常的用水。通常我們的解決方案是在樓頂加裝水箱蓄水，采用加裝水箱的方式，在樓頂設(shè)置蓄水池，利用水泵將水送到水箱，再通過(guò)水箱給用戶供水，這種方式在一定程度上可以緩解特殊時(shí)段用水量不足的情況，但是這樣在供水的過(guò)程中就會(huì)出現(xiàn)能源浪費(fèi)的情況，還可能對(duì)水質(zhì)造成污染，給居民身體健康帶來(lái)影響?？偨Y(jié)傳統(tǒng)供水系統(tǒng)的詬病，我們需要一種更為先進(jìn)合理的供水方式。

目前，供水方式朝著自動(dòng)、可靠、高效、節(jié)能的方向發(fā)展。在供水系統(tǒng)中，我們采用恒壓供水的方式進(jìn)行供水。恒壓供水的方式有許多傳統(tǒng)供水方式?jīng)]有的優(yōu)點(diǎn)，例如：恒壓供水方式具有供水壓力穩(wěn)定、高效節(jié)能、供水運(yùn)行可靠、操作方式簡(jiǎn)單、設(shè)備占地面積小、運(yùn)行噪音小、成本低、回報(bào)大等優(yōu)點(diǎn)。其應(yīng)用非常廣泛，例如：（1）自動(dòng)化農(nóng)業(yè)灌溉；（2）中央空調(diào)冷卻水供應(yīng)系統(tǒng)；（3）高層建筑消防給水系統(tǒng)和熱水采暖系統(tǒng)；（4）恒壓供氣控制系統(tǒng)。

2 恒壓供水系統(tǒng)的組成和發(fā)展

在系統(tǒng)機(jī)構(gòu)組成上，恒壓供水系統(tǒng)主要包括如下部分：可編程邏輯控制器（PLC）、變頻器、PID調(diào)節(jié)器構(gòu)成等控制單元、執(zhí)行單元組、水泵、壓力傳感器。通過(guò)變頻器、PID調(diào)節(jié)器和可編程控制器（PLC）對(duì)泵組進(jìn)行控制，根據(jù)壓力傳感器所反饋的信號(hào)完成供水壓力的閉環(huán)調(diào)節(jié)。同時(shí)，根據(jù)用水量的實(shí)際需求自動(dòng)調(diào)節(jié)供水泵組的數(shù)量和供水泵組的運(yùn)行轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)對(duì)用水量的自動(dòng)補(bǔ)償，保證供水管網(wǎng)壓力值恒定，滿足用戶正常的用水需求。

在整個(gè)恒壓供水的過(guò)程中，變頻器起著不可缺少的角色。水的供給和管網(wǎng)壓力的提升主要靠泵組電機(jī)提供動(dòng)力，而泵組電機(jī)反復(fù)的啟動(dòng)和停止，就會(huì)產(chǎn)生電氣和機(jī)械的沖擊，而電氣和機(jī)械沖擊會(huì)對(duì)供水設(shè)備的使用壽命和穩(wěn)定性造成影響。在泵組電機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程中引入變頻器控制技術(shù)，會(huì)很好地解決泵組電機(jī)在啟停過(guò)程中所出現(xiàn)的電氣、機(jī)械沖擊問(wèn)題，變頻器的加入使得泵組電機(jī)運(yùn)行更加穩(wěn)定、可靠，也消除了頻繁的啟動(dòng)情況，這種啟動(dòng)方式被稱之為軟啟動(dòng)。此外，變頻器的加入使得整個(gè)供水系統(tǒng)的控制器規(guī)模減小，節(jié)約了大量的能源，保證了供水的安全性，同時(shí)使得供水過(guò)程更加穩(wěn)定、可靠，提高了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

將變頻器利用在恒壓供水領(lǐng)域是變頻調(diào)速技術(shù)不斷發(fā)展成熟之后的結(jié)果。而變頻器在使用初期，其主要功能是進(jìn)行頻率的調(diào)節(jié)、升降速的調(diào)節(jié)控制、電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的調(diào)節(jié)控制、變壓變頻等方面的控制以及實(shí)現(xiàn)一些保護(hù)的功能。最開(kāi)始將變頻器使用在恒壓供水系統(tǒng)中也只是將變頻器用作執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以保證不同水量情況下管網(wǎng)壓力值的恒定，而這些功能的實(shí)現(xiàn)除了變頻器還需要一些額外的壓力傳感器和壓力控制器，與之共同組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。后來(lái)隨著變頻器技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，變頻器在恒壓供水方面的優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越多地被人們所認(rèn)識(shí)。國(guó)外很多電氣廠家開(kāi)始推出自己的具有恒壓供水功能的變頻器，例如施耐德公司利用PID調(diào)節(jié)器、變頻器和可編程邏輯控制器（PLC）組成了新的變頻控制系統(tǒng)，通過(guò)指令代碼的設(shè)置實(shí)現(xiàn)了電控系統(tǒng)的功能，這套系統(tǒng)可以同時(shí)控制多臺(tái)泵組電機(jī)的運(yùn)行。雖然這套設(shè)備精簡(jiǎn)了電路結(jié)構(gòu)，降低了設(shè)備成本，但在系統(tǒng)穩(wěn)定性上、兼容性上仍然存在不足，難以大范圍的推廣。

而目前，受變頻器技術(shù)所限，我國(guó)的變頻器恒壓供水系統(tǒng)多是采用國(guó)外變頻器進(jìn)行泵組電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制、管網(wǎng)壓力的調(diào)節(jié)及多臺(tái)水泵的控制，程序方面有的利用可編程控制器（PLC）實(shí)現(xiàn)，有的則是利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。雖然在供水系統(tǒng)組成上與國(guó)外技術(shù)相近，但是就系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能、抗干擾性、開(kāi)放性和穩(wěn)定性等綜合技術(shù)指標(biāo)而言，并沒(méi)有達(dá)到用戶的實(shí)際要求，所以恒壓供水控制技術(shù)仍需要不斷的去完善。

3 恒壓供水系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用

恒壓供水系統(tǒng)由多臺(tái)水泵電機(jī)組成，運(yùn)行方式為變頻循環(huán)運(yùn)行方式。工作方式上通過(guò)利用變頻器實(shí)現(xiàn)對(duì)泵組電動(dòng)機(jī)的軟啟動(dòng)和變頻調(diào)速，運(yùn)行順序上遵循“先啟先?！钡脑瓌t。當(dāng)預(yù)先設(shè)置好的壓力傳感器檢測(cè)當(dāng)前管網(wǎng)的狀態(tài)存在水壓信號(hào)后，將采集到的水壓信號(hào)送入PLC與預(yù)設(shè)值比較后進(jìn)行PID運(yùn)算，然后利用運(yùn)算后的結(jié)果控制變頻器的輸出電壓和頻率，進(jìn)而改變泵組電機(jī)的轉(zhuǎn)速，最終通過(guò)改變供水量的大小，使管網(wǎng)壓力值穩(wěn)定在預(yù)設(shè)值附近。

利用變頻器進(jìn)行調(diào)節(jié)以后，在泵組電機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流由零逐漸增至額定值，實(shí)現(xiàn)了泵組電機(jī)的軟啟動(dòng)。因?yàn)閱?dòng)環(huán)節(jié)時(shí)間增加，對(duì)于電網(wǎng)的沖擊相應(yīng)減小，從而減輕了啟動(dòng)過(guò)程中機(jī)械轉(zhuǎn)矩對(duì)于泵組電機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械損傷，延長(zhǎng)了泵組電機(jī)的使用壽命。這種調(diào)控方法的主要目的是穩(wěn)定管網(wǎng)水壓，所有的優(yōu)化方案都是為了將網(wǎng)管的母管進(jìn)口壓力保持為恒定值。在實(shí)際操作中，是允許網(wǎng)管出口壓力在一定的范圍內(nèi)變化。這種調(diào)節(jié)方式使得優(yōu)化的范圍縮小，使得局部狀態(tài)可以調(diào)整為最優(yōu)，但是不能完全保證供水的泵站始終工作在最佳狀態(tài)。

對(duì)于使用范圍來(lái)講，以變頻技術(shù)為基礎(chǔ)的變頻恒壓供水系統(tǒng)在實(shí)際的供水過(guò)程中，按照使用的范圍基本可以分為以下兩種情況：

3.1 面向小區(qū)的變頻恒壓供水系統(tǒng)

這里主要還包括面向高層建筑、工廠、各個(gè)小區(qū)、加壓泵站等的供水系統(tǒng)。其特點(diǎn)為通過(guò)變頻控制的泵組電機(jī)功率相對(duì)較小，通常在135kW以下，控制系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單。由于其擁有較大的用戶基礎(chǔ)，所以在我國(guó)恒壓供水系統(tǒng)的研究和推廣中占有較重的比例。

3.2 面向中小規(guī)模供水廠的變頻恒壓供水系統(tǒng)

在中小規(guī)模供水廠和大中城市輔助供水廠中，往往會(huì)使用變頻恒壓供水方式。這種場(chǎng)合所使用的泵組電機(jī)規(guī)模一般在135～320kW，所使用的電網(wǎng)電壓一般為220V/380V。其優(yōu)點(diǎn)為可以滿足較小的規(guī)模，不需要太高的經(jīng)濟(jì)條件要求，變頻器無(wú)特殊要求，一般采用國(guó)內(nèi)自己生產(chǎn)的通用變頻恒壓供水變頻器。

4 結(jié)語(yǔ)

以變頻器為主要組成部分的變頻恒壓供水系統(tǒng)在完成恒壓供水功能之外還集成了現(xiàn)代控制、遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)、電氣技術(shù)和避雷技術(shù)，具有抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、功能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、易維修、資金投入較少等優(yōu)點(diǎn)，能夠在保證供水系統(tǒng)穩(wěn)定性和提高供水系統(tǒng)可靠性的前提下盡可能地減少資源的消耗，這點(diǎn)在提倡節(jié)能環(huán)保的今天尤為重要，所以變頻恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究對(duì)于提高人民生活用水質(zhì)量、提高企業(yè)效率、降低能源消耗等方面有著重要的意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 莫慧芳.PLC在變頻恒壓供水系統(tǒng)的應(yīng)用[J].變頻器

世界，2007，（5）.

[2] 張愛(ài)玲，李嵐，梅麗鳳.電力拖動(dòng)與控制[M].北

京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

[3] 變頻器與PLC在恒壓供水中的成功應(yīng)用.中國(guó)自動(dòng)

化網(wǎng).

[4] 吳曉君，楊向明.電氣控制與可編程控制器應(yīng)用

[M].北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社，2004.

[5] 鄧則名，鄺穗芳，程良倫.電器與可編程控制器應(yīng)用

技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

[6] 吳忠智，吳加林.變頻器應(yīng)用手冊(cè)[M].北京：機(jī)械

工業(yè)出版社，2002.

[7] 張燕賓.變頻調(diào)速應(yīng)用實(shí)踐[M].北京：機(jī)械工業(yè)出

版社，2000.

[8] 黃立培，張學(xué).變頻器應(yīng)用技術(shù)及電動(dòng)機(jī)調(diào)速[M].

北京：人民郵電出版社，1998.

作者簡(jiǎn)介：李浩，男，山東濟(jì)寧人，濟(jì)寧市技師學(xué)院助理講師，研究方向：自動(dòng)化。

（責(zé)任編輯：小 燕）