恒压供水网络控制性能优化

安春江，魏小忠

（1.唐山三友化工股份有限公司电仪车间，河北 唐山 063305；2.唐山三友实业总公司，河北 唐山 063305）

在恒压供水网络的控制系统中，我们会发现一种现象，当管网的水压达到我们所需要的数值后，即使用水量为零（用水量低谷期即用户不用水），泵的动力电机也不会停下来，这是因为按工艺要求，深水泵将地下水压入管网中，水压达到所需要数值后，变频器会自动降频，一直到不再向管网中压水为止。此时我们将其称为临界状态，也就是说电机旋转却没有往管网中压入水。

恒压供水网络中的水泵电机工作在临界状态，特别是由多台水泵组成的较大网络，这种现象尤为严重，电机没有做有效的工作，却在耗费大量的电能。

如果我们将临界状态下的水泵停下来，使其进入停机状态，而主管网内的水压下降到一定值后，再重新启动水泵电机。这样电机在停机状态时，就能节省大量的电能。

1 改造措施

要想实现上述的目标，现有的变频器不具备这种控制性能，应在变频器的外部加一控制电路，这一控制电路的任务就是在系统达到给定值时，且频率降到了临介点时，将水泵停机。当水压低于设定的门槛压力时，使水泵电机起动。

由图1所示，变频器的运行指令由端子给定，运行指令为on时，KM闭合；运行指令为off时，KM断开。

在图3中VCI为反馈信号，由R2构成获取信号电路，提供给A1的反相输入端，GCI为给定电位值，也就是给定的水压值。比方说，工艺要求供水网络的恒定压力为3.2kg，如果我们把给定的水压值定为3.15kg时，当管网内的水压大于3.15kg时，电磁开关K1将断开。在集成块A2部分，A0为变频器输出模拟量，由R4提供给A2的反相输入端。G0为给定频率的电位信号。比方说系统在临介点时，变频器输出的频率为40Hz，那么我们取G0为41Hz，当变频器输出频率低于41Hz时，电磁开关K2将断开。在图3中集成电路A构成功能框图的比较部分。三极管T和开关组成的电路为执行部分，二极管为保护电路，Vcc为＋10V的直流电源。

前面我们说过，当系统达到临介状态时，有两个条件必须同时具备即管网的水压在要求的水压之上，变频器的输出频率在给定的频率之下，即K1、K2同时断开的时候。那么我们组成下面的电路就能实现所要达到的目的。

在图5中我们看到，用水量随时间作周期性变化，波峰与波谷的差值很大。为满足工艺要求，动力的配置必须与波峰相匹配。而波峰所用的时间在每一个周期中所占的比例很小，这样就为我们在多余配置的动力上作节能的文章。

虽然如此，但在一些较小的局域性管网中，由于现在居民的节水意识不够，加上管网陈旧，就会造成滴漏和常流水现象，使图5中的波谷被填平，最大值与最小值的差值缩小，使系统震荡加剧稳定性变差，节能功效降低。

2 注意事项及所需材料

1）若采用本技术，使用单位在管网上的逆止阀应灵活有效。

2）系统调试时，参数值应根据实际情况而定，文中的参数仅供参考。

3）本技术更适合没有上位机（PLC计算机）的多台变频器恒压供水系统，投入少，效益高，结构简单，易操作。

4）管网系统越大，节能效果越显著。

5）对于精度要求较高的系统，即偏差极限小于缺省值，应选用灵敏度与系统相匹配的传感器。

6）所需电子元件如表1。

表1 电子元件表

3 结 语

传统的变频恒压供水系统已在国内许多实际的供水控制系统中得到应用，并取得稳定可靠的运行效果和良好的节能效果，但电动机拖动水泵保压空载运行的现象常常被忽略，造成较大的能源浪费，经实践证明该系统具有高度的可靠性和实时性，降低了电能消耗，完全能够满足供水的质量要求，具有明显的经济效益和社会效益。