多泵并联恒压供水系统浅析

侯红年

（珠海勇创机电工程有限公司，广东 珠海 519000）

传统的恒压供水系统组成有变频调速系统、管路线管、电动机、泵组等组成。采用多泵并联的方式能够结合供水系统的用水运行需求实现自由调节和随意切换。采用本系统可以实现机组的软启动，减低耗能，且提高整个系统的高供水、安全供水。

1 多泵并联恒压供水特征

该项系统具有很强的优越性，能够实现以下几个供水需求目标。

1.1 性价比

该系统建设面积较小且投入成本低，整个系统都安全可靠，能够降低扭矩和磨损，提高水泵的使用寿命，体现了极高的性价比。

1.2 自动化程度

该项系统有着较高的自动化特征，变频调速能够实现对水泵的软启动和缓停，从而降低“水锤效应”，以保护管网的运行。

2 相关系统运行概述

2.1 传统供水系统

2.1.1 气压供水

该供水方式使用场景为地下室或一般较为空旷的地方，该建设特点是运行速度快且能够通过改变气压改变供水量。缺点是该气压供水的压力罐投入资金大、且系统占据较大空间，运行时还需要匹配空压机，会消耗大量电能，提升运行成本。

2.1.2 水箱供水

这种供水方式较为传统，采用的原理是重力、水塔供水，气功水的压力恒定，其能够保证储水。缺点是，水塔的供水原理是借助了地势差，水塔和一些水箱的位置固定，都需要放在建筑组屋顶上，因此，在运行时需要加大建设成本。

2.2 恒压供水系统

恒压供水系统过程利用了相关自动化技术，首先借助变频器为电机供电，让其具有拖动水泵的动力，在压力传感器的感应下，判断出水口压力测点值确定压力信号，将相关制度输送到调节器，再将相关调节器信号作为变频器信号，根据用水量的需求适应性调整供水量。

该系统建设运行需要考虑到以下几点。

在实际运行上，该系统是采取了三台同容积的水泵并联供水。其具体的操作如下：

当两套泵组处于供水运行时，若存在一套水泵速供大于求，此系统就会自动切除另外泵组。若第二套泵速供不应求，系统就会自动连接第三套变频器供电，第二套就会切换为直接供电，而第一套仍处于电网供电。

当第三套电机泵组在供水运行时供大于求，此时就会自动切断第一套泵组，第二套仍旧采用电网直接供电方式，在此自动化调节下实现周而复始的循环切换供电，以此提升各个泵组的使用寿命。

用水量较少时，变频器会自动切换驱动一台电组泵机，并会根据用水量自动调节泵速，而另外两套不会运行。若一台电机的泵速不能满足用水要求，第一台电机就会自动切换，转向电网自动供电，此时,第二套电机泵组也将开始采用变频器供电模式。

3 多泵并联恒压方案选取

3.1 多泵并联恒压方式

多泵并联恒压供水的工作模式通常是根据用水量进行调节。在整个系统中，当水流量会小于一台泵组在工频恒压条件下的流量时，就会变成变频泵调速形式的恒压供水，若存在水流量变大，变频泵转速也会提升；若其转速接近于工频转速，此时会结合水控制器调节转速，以实现符合水流量的运行需求。在多泵并联变量供水影响下，当水流量发生下降时，变频调速泵的转速会迅速下降，让其下降到一个零流量的时候，其控制器会发出调节指令，以实现相关的泵送处理。在此阶段，为了降低相关泵速自动化运行时造成的冲击，运行时，会降低变频泵的转速，然后再让其缓缓上升以满足相关恒压供水需求。在退出运行时，变频泵的转速也会自动上升，之后再慢慢下降以缓冲满足恒压供水需求。而在这个环节中，变频控制器发挥了主要供能作用。

另一种工作模式也较为常见，其被称为“恒压变量循环启动”模式。在该模式下，若存在供水流量小于恒压工频流量，变频泵就会主动调节供水量。若大用量需求用水，就会提升对应变频泵转速，在此过程中，变频泵的转速能够很快升到工频转速，实现变频器供水控制。随着相关用水量的变大，其余的并联泵皆可以借助以上循环方式实现系统软启动投入，实现循环软启动投入。让用水量较少的时候，各斌量的工频泵就可以按照次序关泵的方式退出，维护“顺序关泵”的方式，实现恒压控制系统。

4 系统运行原理

4.1 系统运行原理

正常的多泵并联恒压供水内部主要有“变频器”“压力传感器”“动力及控制路线”“泵组”等多部分构成。在系统运行中，相关用户通过调节变频恒压供水系统运行，结合面板指示灯、转换开关、相应的控制系统实现系统运行。相关信号处理原理如下：在实现水管网压力变送时候，出口压力信号会准入4～20mA，由此实现变频器内置的PID调节，经过相关运算比较，将得到的参数设置信号输送到变频器。在此过程中，控制系统的相关水泵转速进而调节供水量。根据用水量的差异，变频器调节水泵的转速、频率就会存在差异。因此，会在变频器中设定一个限定值来规范运行。若存在用水量较大时，管理的压力值就会减小降低，相关变频器的频率也会上升到限定频率，此时，就会发送开关信号到PLC系统进行调节，若存在用水低峰，管路压力也会随着增大，而系统在运行中，变频泵一直都在运行中，实现对管网压力的调控以保障工作压力恒定，实现恒压供水。而变频器的输出信号也会被及时反馈给PLC，在内定程序驱动下，借助I/O端口开关量控制来实现交流接触组切换，以实现协调投入和相关信息处理，完成电机组的启动、运行、停止等操作。结合工作组的电机调速和变频转速，能让电网的电压保持恒定，实现恒定供水的目的。

4.2 系统优化

虽然变频泵送系统有很多优点，但是其在实际运行中还存在很多问题，其中最常见的是变频器切换问题。要将水泵电机的变频器供电转换到工频电网供电，这个过程中可能遇见很大的电流冲击。而定子绕组也是开路形式，因此也不能存在励磁电流，在自成回路的同时，会有一个电流衰减的现象出现，此时形成一个直流磁场，结合物流电磁效应，此时会产生感应电动势，而此时电机已经脱离电源。相关运行优化是在水泵脱离变频器后，在等待一段时间后，让电动机的反电动势降下来后再接到工频电源上，让切换过程的PLC率先发出停止信号，让停止变频器运行1S变频器降低到零。在此阶段有下限低信号，会造成启动障碍，建议每次切换时候都保持下限和上线之间五分钟缓冲，以缓解变频频率波动产生频繁切换。

5 结语

综上所述，针对我国供水系统建设而言，多泵并联恒压供水是一种较为自动化和科学性的供水系统。较之传统的水塔供水、电压供水模式，多泵并联恒压供水有很多优势。不过该项系统在运行中，也会存在很多问题需要使用人员多加考虑。根据相关的变频调速恒压运用原理，本文结合PLC控制和变频调节恒压处理进行分析，以实现相关高效能、低耗能、高供水的效果，进而能够化设备损耗，延长水泵和电机寿命。