恒壓供水網(wǎng)絡(luò)控制性能優(yōu)化

安春江，魏小忠

（1.唐山三友化工股份有限公司電儀車間，河北 唐山 063305；2.唐山三友實(shí)業(yè)總公司，河北 唐山 063305）

在恒壓供水網(wǎng)絡(luò)的控制系統(tǒng)中，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)一種現(xiàn)象，當(dāng)管網(wǎng)的水壓達(dá)到我們所需要的數(shù)值后，即使用水量為零（用水量低谷期即用戶不用水），泵的動(dòng)力電機(jī)也不會(huì)停下來，這是因?yàn)榘垂に囈?，深水泵將地下水壓入管網(wǎng)中，水壓達(dá)到所需要數(shù)值后，變頻器會(huì)自動(dòng)降頻，一直到不再向管網(wǎng)中壓水為止。此時(shí)我們將其稱為臨界狀態(tài)，也就是說電機(jī)旋轉(zhuǎn)卻沒有往管網(wǎng)中壓入水。

恒壓供水網(wǎng)絡(luò)中的水泵電機(jī)工作在臨界狀態(tài)，特別是由多臺(tái)水泵組成的較大網(wǎng)絡(luò)，這種現(xiàn)象尤為嚴(yán)重，電機(jī)沒有做有效的工作，卻在耗費(fèi)大量的電能。

如果我們將臨界狀態(tài)下的水泵停下來，使其進(jìn)入停機(jī)狀態(tài)，而主管網(wǎng)內(nèi)的水壓下降到一定值后，再重新啟動(dòng)水泵電機(jī)。這樣電機(jī)在停機(jī)狀態(tài)時(shí)，就能節(jié)省大量的電能。

1 改造措施

要想實(shí)現(xiàn)上述的目標(biāo)，現(xiàn)有的變頻器不具備這種控制性能，應(yīng)在變頻器的外部加一控制電路，這一控制電路的任務(wù)就是在系統(tǒng)達(dá)到給定值時(shí)，且頻率降到了臨介點(diǎn)時(shí)，將水泵停機(jī)。當(dāng)水壓低于設(shè)定的門檻壓力時(shí)，使水泵電機(jī)起動(dòng)。

由圖1所示，變頻器的運(yùn)行指令由端子給定，運(yùn)行指令為on時(shí)，KM閉合；運(yùn)行指令為off時(shí)，KM斷開。

在圖3中VCI為反饋信號(hào)，由R2構(gòu)成獲取信號(hào)電路，提供給A1的反相輸入端，GCI為給定電位值，也就是給定的水壓值。比方說，工藝要求供水網(wǎng)絡(luò)的恒定壓力為3.2kg，如果我們把給定的水壓值定為3.15kg時(shí)，當(dāng)管網(wǎng)內(nèi)的水壓大于3.15kg時(shí)，電磁開關(guān)K1將斷開。在集成塊A2部分，A0為變頻器輸出模擬量，由R4提供給A2的反相輸入端。G0為給定頻率的電位信號(hào)。比方說系統(tǒng)在臨介點(diǎn)時(shí)，變頻器輸出的頻率為40Hz，那么我們?nèi)0為41Hz，當(dāng)變頻器輸出頻率低于41Hz時(shí)，電磁開關(guān)K2將斷開。在圖3中集成電路A構(gòu)成功能框圖的比較部分。三極管T和開關(guān)組成的電路為執(zhí)行部分，二極管為保護(hù)電路，Vcc為＋10V的直流電源。

前面我們說過，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到臨介狀態(tài)時(shí)，有兩個(gè)條件必須同時(shí)具備即管網(wǎng)的水壓在要求的水壓之上，變頻器的輸出頻率在給定的頻率之下，即K1、K2同時(shí)斷開的時(shí)候。那么我們組成下面的電路就能實(shí)現(xiàn)所要達(dá)到的目的。

在圖5中我們看到，用水量隨時(shí)間作周期性變化，波峰與波谷的差值很大。為滿足工藝要求，動(dòng)力的配置必須與波峰相匹配。而波峰所用的時(shí)間在每一個(gè)周期中所占的比例很小，這樣就為我們在多余配置的動(dòng)力上作節(jié)能的文章。

雖然如此，但在一些較小的局域性管網(wǎng)中，由于現(xiàn)在居民的節(jié)水意識(shí)不夠，加上管網(wǎng)陳舊，就會(huì)造成滴漏和常流水現(xiàn)象，使圖5中的波谷被填平，最大值與最小值的差值縮小，使系統(tǒng)震蕩加劇穩(wěn)定性變差，節(jié)能功效降低。

2 注意事項(xiàng)及所需材料

1）若采用本技術(shù)，使用單位在管網(wǎng)上的逆止閥應(yīng)靈活有效。

2）系統(tǒng)調(diào)試時(shí)，參數(shù)值應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況而定，文中的參數(shù)僅供參考。

3）本技術(shù)更適合沒有上位機(jī)（PLC計(jì)算機(jī)）的多臺(tái)變頻器恒壓供水系統(tǒng)，投入少，效益高，結(jié)構(gòu)簡單，易操作。

4）管網(wǎng)系統(tǒng)越大，節(jié)能效果越顯著。

5）對于精度要求較高的系統(tǒng)，即偏差極限小于缺省值，應(yīng)選用靈敏度與系統(tǒng)相匹配的傳感器。

6）所需電子元件如表1。

表1 電子元件表

3 結(jié) 語

傳統(tǒng)的變頻恒壓供水系統(tǒng)已在國內(nèi)許多實(shí)際的供水控制系統(tǒng)中得到應(yīng)用，并取得穩(wěn)定可靠的運(yùn)行效果和良好的節(jié)能效果，但電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)水泵保壓空載運(yùn)行的現(xiàn)象常常被忽略，造成較大的能源浪費(fèi)，經(jīng)實(shí)踐證明該系統(tǒng)具有高度的可靠性和實(shí)時(shí)性，降低了電能消耗，完全能夠滿足供水的質(zhì)量要求，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。