多泵并聯(lián)恒壓供水系統(tǒng)淺析

侯紅年

（珠海勇創(chuàng)機電工程有限公司，廣東 珠海 519000）

傳統(tǒng)的恒壓供水系統(tǒng)組成有變頻調(diào)速系統(tǒng)、管路線管、電動機、泵組等組成。采用多泵并聯(lián)的方式能夠結(jié)合供水系統(tǒng)的用水運行需求實現(xiàn)自由調(diào)節(jié)和隨意切換。采用本系統(tǒng)可以實現(xiàn)機組的軟啟動，減低耗能，且提高整個系統(tǒng)的高供水、安全供水。

1 多泵并聯(lián)恒壓供水特征

該項系統(tǒng)具有很強的優(yōu)越性，能夠?qū)崿F(xiàn)以下幾個供水需求目標。

1.1 性價比

該系統(tǒng)建設(shè)面積較小且投入成本低，整個系統(tǒng)都安全可靠，能夠降低扭矩和磨損，提高水泵的使用壽命，體現(xiàn)了極高的性價比。

1.2 自動化程度

該項系統(tǒng)有著較高的自動化特征，變頻調(diào)速能夠?qū)崿F(xiàn)對水泵的軟啟動和緩停，從而降低“水錘效應(yīng)”，以保護管網(wǎng)的運行。

2 相關(guān)系統(tǒng)運行概述

2.1 傳統(tǒng)供水系統(tǒng)

2.1.1 氣壓供水

該供水方式使用場景為地下室或一般較為空曠的地方，該建設(shè)特點是運行速度快且能夠通過改變氣壓改變供水量。缺點是該氣壓供水的壓力罐投入資金大、且系統(tǒng)占據(jù)較大空間，運行時還需要匹配空壓機，會消耗大量電能，提升運行成本。

2.1.2 水箱供水

這種供水方式較為傳統(tǒng)，采用的原理是重力、水塔供水，氣功水的壓力恒定，其能夠保證儲水。缺點是，水塔的供水原理是借助了地勢差，水塔和一些水箱的位置固定，都需要放在建筑組屋頂上，因此，在運行時需要加大建設(shè)成本。

2.2 恒壓供水系統(tǒng)

恒壓供水系統(tǒng)過程利用了相關(guān)自動化技術(shù)，首先借助變頻器為電機供電，讓其具有拖動水泵的動力，在壓力傳感器的感應(yīng)下，判斷出水口壓力測點值確定壓力信號，將相關(guān)制度輸送到調(diào)節(jié)器，再將相關(guān)調(diào)節(jié)器信號作為變頻器信號，根據(jù)用水量的需求適應(yīng)性調(diào)整供水量。

該系統(tǒng)建設(shè)運行需要考慮到以下幾點。

在實際運行上，該系統(tǒng)是采取了三臺同容積的水泵并聯(lián)供水。其具體的操作如下：

當兩套泵組處于供水運行時，若存在一套水泵速供大于求，此系統(tǒng)就會自動切除另外泵組。若第二套泵速供不應(yīng)求，系統(tǒng)就會自動連接第三套變頻器供電，第二套就會切換為直接供電，而第一套仍處于電網(wǎng)供電。

當?shù)谌纂姍C泵組在供水運行時供大于求，此時就會自動切斷第一套泵組，第二套仍舊采用電網(wǎng)直接供電方式，在此自動化調(diào)節(jié)下實現(xiàn)周而復始的循環(huán)切換供電，以此提升各個泵組的使用壽命。

用水量較少時，變頻器會自動切換驅(qū)動一臺電組泵機，并會根據(jù)用水量自動調(diào)節(jié)泵速，而另外兩套不會運行。若一臺電機的泵速不能滿足用水要求，第一臺電機就會自動切換，轉(zhuǎn)向電網(wǎng)自動供電，此時,第二套電機泵組也將開始采用變頻器供電模式。

3 多泵并聯(lián)恒壓方案選取

3.1 多泵并聯(lián)恒壓方式

多泵并聯(lián)恒壓供水的工作模式通常是根據(jù)用水量進行調(diào)節(jié)。在整個系統(tǒng)中，當水流量會小于一臺泵組在工頻恒壓條件下的流量時，就會變成變頻泵調(diào)速形式的恒壓供水，若存在水流量變大，變頻泵轉(zhuǎn)速也會提升；若其轉(zhuǎn)速接近于工頻轉(zhuǎn)速，此時會結(jié)合水控制器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，以實現(xiàn)符合水流量的運行需求。在多泵并聯(lián)變量供水影響下，當水流量發(fā)生下降時，變頻調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速會迅速下降，讓其下降到一個零流量的時候，其控制器會發(fā)出調(diào)節(jié)指令，以實現(xiàn)相關(guān)的泵送處理。在此階段，為了降低相關(guān)泵速自動化運行時造成的沖擊，運行時，會降低變頻泵的轉(zhuǎn)速，然后再讓其緩緩上升以滿足相關(guān)恒壓供水需求。在退出運行時，變頻泵的轉(zhuǎn)速也會自動上升，之后再慢慢下降以緩沖滿足恒壓供水需求。而在這個環(huán)節(jié)中，變頻控制器發(fā)揮了主要供能作用。

另一種工作模式也較為常見，其被稱為“恒壓變量循環(huán)啟動”模式。在該模式下，若存在供水流量小于恒壓工頻流量，變頻泵就會主動調(diào)節(jié)供水量。若大用量需求用水，就會提升對應(yīng)變頻泵轉(zhuǎn)速，在此過程中，變頻泵的轉(zhuǎn)速能夠很快升到工頻轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)變頻器供水控制。隨著相關(guān)用水量的變大，其余的并聯(lián)泵皆可以借助以上循環(huán)方式實現(xiàn)系統(tǒng)軟啟動投入，實現(xiàn)循環(huán)軟啟動投入。讓用水量較少的時候，各斌量的工頻泵就可以按照次序關(guān)泵的方式退出，維護“順序關(guān)泵”的方式，實現(xiàn)恒壓控制系統(tǒng)。

4 系統(tǒng)運行原理

4.1 系統(tǒng)運行原理

正常的多泵并聯(lián)恒壓供水內(nèi)部主要有“變頻器”“壓力傳感器”“動力及控制路線”“泵組”等多部分構(gòu)成。在系統(tǒng)運行中，相關(guān)用戶通過調(diào)節(jié)變頻恒壓供水系統(tǒng)運行，結(jié)合面板指示燈、轉(zhuǎn)換開關(guān)、相應(yīng)的控制系統(tǒng)實現(xiàn)系統(tǒng)運行。相關(guān)信號處理原理如下：在實現(xiàn)水管網(wǎng)壓力變送時候，出口壓力信號會準入4～20mA，由此實現(xiàn)變頻器內(nèi)置的PID調(diào)節(jié)，經(jīng)過相關(guān)運算比較，將得到的參數(shù)設(shè)置信號輸送到變頻器。在此過程中，控制系統(tǒng)的相關(guān)水泵轉(zhuǎn)速進而調(diào)節(jié)供水量。根據(jù)用水量的差異，變頻器調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速、頻率就會存在差異。因此，會在變頻器中設(shè)定一個限定值來規(guī)范運行。若存在用水量較大時，管理的壓力值就會減小降低，相關(guān)變頻器的頻率也會上升到限定頻率，此時，就會發(fā)送開關(guān)信號到PLC系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)，若存在用水低峰，管路壓力也會隨著增大，而系統(tǒng)在運行中，變頻泵一直都在運行中，實現(xiàn)對管網(wǎng)壓力的調(diào)控以保障工作壓力恒定，實現(xiàn)恒壓供水。而變頻器的輸出信號也會被及時反饋給PLC，在內(nèi)定程序驅(qū)動下，借助I/O端口開關(guān)量控制來實現(xiàn)交流接觸組切換，以實現(xiàn)協(xié)調(diào)投入和相關(guān)信息處理，完成電機組的啟動、運行、停止等操作。結(jié)合工作組的電機調(diào)速和變頻轉(zhuǎn)速，能讓電網(wǎng)的電壓保持恒定，實現(xiàn)恒定供水的目的。

4.2 系統(tǒng)優(yōu)化

雖然變頻泵送系統(tǒng)有很多優(yōu)點，但是其在實際運行中還存在很多問題，其中最常見的是變頻器切換問題。要將水泵電機的變頻器供電轉(zhuǎn)換到工頻電網(wǎng)供電，這個過程中可能遇見很大的電流沖擊。而定子繞組也是開路形式，因此也不能存在勵磁電流，在自成回路的同時，會有一個電流衰減的現(xiàn)象出現(xiàn)，此時形成一個直流磁場，結(jié)合物流電磁效應(yīng)，此時會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，而此時電機已經(jīng)脫離電源。相關(guān)運行優(yōu)化是在水泵脫離變頻器后，在等待一段時間后，讓電動機的反電動勢降下來后再接到工頻電源上，讓切換過程的PLC率先發(fā)出停止信號，讓停止變頻器運行1S變頻器降低到零。在此階段有下限低信號，會造成啟動障礙，建議每次切換時候都保持下限和上線之間五分鐘緩沖，以緩解變頻頻率波動產(chǎn)生頻繁切換。

5 結(jié)語

綜上所述，針對我國供水系統(tǒng)建設(shè)而言，多泵并聯(lián)恒壓供水是一種較為自動化和科學性的供水系統(tǒng)。較之傳統(tǒng)的水塔供水、電壓供水模式，多泵并聯(lián)恒壓供水有很多優(yōu)勢。不過該項系統(tǒng)在運行中，也會存在很多問題需要使用人員多加考慮。根據(jù)相關(guān)的變頻調(diào)速恒壓運用原理，本文結(jié)合PLC控制和變頻調(diào)節(jié)恒壓處理進行分析，以實現(xiàn)相關(guān)高效能、低耗能、高供水的效果，進而能夠化設(shè)備損耗，延長水泵和電機壽命。