摘要:研制開發(fā)一種新型疊壓供水設(shè)備，通過對(duì)其系統(tǒng)原理及控制原理的研究，解決了傳統(tǒng)二次供水中存在的弊端，提高了供水效率，保證了供水水質(zhì)。
　　關(guān)鍵詞：二次供水論文，疊壓供水論文，自動(dòng)控制
　　
　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，生活水平的不斷提高，人們對(duì)供水質(zhì)量和供水系統(tǒng)可靠性的要求不斷提高，再加上目前能源緊缺，設(shè)計(jì)高性能、高節(jié)能、能適應(yīng)不同領(lǐng)域的恒壓供水系統(tǒng)成為必然趨勢(shì)。
　　一、 智能型管網(wǎng)疊壓供水系統(tǒng)原理
　　1.1變頻、疊壓等工況下水泵性能研究論文
　　管網(wǎng)疊壓供水系統(tǒng)在利用市政管網(wǎng)剩余水壓方面取得了突破。與普通的變頻調(diào)速供水系統(tǒng)不同，雖然疊壓供水系統(tǒng)也采用出水管恒壓控制方式，但由于市政管網(wǎng)水壓波動(dòng)引起凈揚(yáng)程的改變，疊壓供水系統(tǒng)中水泵揚(yáng)程并非是恒定的。為適應(yīng)用水量的變化，疊壓供水系統(tǒng)應(yīng)考慮不同流量的水泵并聯(lián)工作，但所有水泵的揚(yáng)程都應(yīng)在高效區(qū)之間變化。當(dāng)用水量很小時(shí)，為避免水泵空轉(zhuǎn)，宜考慮設(shè)置小型氣壓罐。
　　1.2控制技術(shù)研究
　　1) 自動(dòng)控制系統(tǒng)
　　自動(dòng)控制，是指在沒有人直接參與的情況下，利用外加的系統(tǒng)或裝置，使系統(tǒng)的某個(gè)工作狀態(tài)或參數(shù)自動(dòng)的按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用，使得生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，從而提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，改善勞動(dòng)條件。
　　2) 變頻工作原理
　　變頻器是一種把工頻電源(50Hz或60Hz)變換成各種頻率的交流電源，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變速運(yùn)行的系統(tǒng)。用變頻調(diào)速來實(shí)現(xiàn)恒壓供水不但其節(jié)能效果十分顯著而且還具有如下優(yōu)點(diǎn)：
　　a) 啟動(dòng)電流可限制在額定電流以內(nèi)，從而避免了起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊；
　　b) 由于泵的平均轉(zhuǎn)速降低了，從而可延長(zhǎng)泵和閥門等的使用壽命；
　　c) 可以消除起動(dòng)和停機(jī)時(shí)的水錘效應(yīng)。
　　二、 管網(wǎng)疊壓供水技術(shù)控制
　　2.1管網(wǎng)疊壓供水技術(shù)研究論文
　　1) 管網(wǎng)疊壓供水技術(shù)原理
　　管網(wǎng)疊壓供水技術(shù)通過系統(tǒng)前端PJ壓力傳感器監(jiān)測(cè)市政管網(wǎng)壓力波動(dòng)趨勢(shì)，通過內(nèi)部系統(tǒng)計(jì)算，主動(dòng)調(diào)整供水流量，在供水初期即消除了對(duì)管網(wǎng)壓力的影響。
　　2) 管網(wǎng)疊壓供水技術(shù)運(yùn)行工況分析
　　管網(wǎng)疊壓供水系統(tǒng)如圖3-1所示
　　
　　圖3-1管網(wǎng)疊壓供水系統(tǒng)示意
　　設(shè)供水系統(tǒng)接供水管網(wǎng)入口壓力為P1，用戶側(cè)需壓力為P2，系統(tǒng)的進(jìn)水量為Q1，向用戶的供水量為Q2，市政管網(wǎng)最低可利用壓力為P3，供水泵供水壓力為P4。
　　對(duì)于二次加壓系統(tǒng)，大多數(shù)情況下供水管網(wǎng)的進(jìn)水壓力低于用戶側(cè)需要的供水壓力即P1<P2，此時(shí)供水泵變頻調(diào)速運(yùn)行，維持系統(tǒng)供水出口壓力始終為P2。
　　a) 當(dāng)用水量Q2為0時(shí)，控制系統(tǒng)安排水泵休眠；
　　b) 隨著用戶用水量的增大，供水泵啟動(dòng)，供水壓力=P2，系統(tǒng)的進(jìn)水量Q1隨著供水量Q2的增大而增大，且始終保持Q1=Q2，此時(shí)P1＞P3，P4=P2；
　　c) 隨著用戶用水量Q2的進(jìn)一步增大，達(dá)到系統(tǒng)的最大進(jìn)水量QA，此時(shí)P1=P3，P4=P2；
　　d) 若某個(gè)時(shí)間用戶的用水量短時(shí)間內(nèi)超過QA增大至QB，控制系統(tǒng)安排供水泵降頻，減小供水量和供水壓力，以維持管網(wǎng)入口壓力P1，此時(shí)P1=P3，P4<P2；
　　e) 當(dāng)用戶用水量開始減小時(shí)，系統(tǒng)的供水量Q2也逐步減小，當(dāng)減小至小于QA時(shí)，此時(shí)P1＞P3，供水泵恢復(fù)正常供水工況P4=P2；
　　2.2管網(wǎng)疊壓供水系統(tǒng)自動(dòng)控制論文
　　控制系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際情況將系統(tǒng)總進(jìn)水閥門前的壓力值PJ劃分為兩個(gè)狀態(tài)點(diǎn)：①系統(tǒng)工作理想壓力點(diǎn)，②安全壓力點(diǎn)。通過檢測(cè)PJ值并與各狀態(tài)點(diǎn)進(jìn)行比較，如果高于理想壓力點(diǎn)，則系統(tǒng)維持供水系統(tǒng)恒定在設(shè)定壓力PS處變頻運(yùn)行。如果實(shí)際壓力值低于理想壓力點(diǎn)但高于安全壓力點(diǎn)時(shí)，水泵則隨PJ變化變頻運(yùn)行。當(dāng)實(shí)際壓力值低于安全壓力點(diǎn)時(shí)，控制系統(tǒng)則報(bào)警，同時(shí)水泵停止運(yùn)行。
　　1) 恒壓控制
　　當(dāng)市政來水壓力高于系統(tǒng)工作的理想壓力時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入恒壓控制階段，壓力傳感器將用戶實(shí)際供水壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)模擬量輸入模塊輸入給PLC，PLC根據(jù)用戶在觸摸屏上設(shè)定的給定壓力值與實(shí)際檢測(cè)的供水壓力值進(jìn)行PID運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果輸出經(jīng)模擬量輸出模塊送至變頻器，用于調(diào)節(jié)水泵供電頻率和轉(zhuǎn)速。
　　用戶用水量較小時(shí)，一臺(tái)泵在變頻器的控制下穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)用水量增加至單臺(tái)水泵全速運(yùn)行仍不能達(dá)到設(shè)定的供水壓力時(shí)，PLC自動(dòng)將原工作在變頻狀態(tài)下的水泵投入到工頻運(yùn)行，同時(shí)將下一臺(tái)備用水泵用變頻器起動(dòng)后投入運(yùn)行，以加大管網(wǎng)的供水量保證壓力滿足用戶的用水需求。
　　當(dāng)用戶用水量逐漸減少時(shí)，變頻器輸出頻率降低，當(dāng)頻率到達(dá)一定的下限值Fmin一段時(shí)間后，PLC首先將變頻運(yùn)行的泵停掉，再依“先啟（變頻工作）后停”的原則將下一臺(tái)工頻運(yùn)行的泵轉(zhuǎn)入變頻狀態(tài)，并逐漸降低變頻器輸出頻率以減少供水量。
　　2) 自動(dòng)倒泵
　　為防止某臺(tái)供水泵長(zhǎng)期不運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)生銹蝕或者長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)而容易出現(xiàn)故障，本程序通過“定時(shí)器”與“加減運(yùn)算”的綜合應(yīng)用，使系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的倒泵時(shí)間自動(dòng)控制供水泵定期輪換運(yùn)轉(zhuǎn)，以達(dá)到保護(hù)供水泵的目的。
　　3) 壓力報(bào)警
　　壓力報(bào)警時(shí)即表示市政管網(wǎng)壓力已不能滿足智能型管網(wǎng)疊壓設(shè)備的工作需求，此時(shí)系統(tǒng)應(yīng)停止工作。當(dāng)市政來水壓力值恢復(fù)到各狀態(tài)點(diǎn)壓力值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行。
　　4) 系統(tǒng)異常處理論文
　　當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)會(huì)自動(dòng)發(fā)生報(bào)警并停止工作。
　　5) 系統(tǒng)休眠功能
　　為節(jié)約能源，本系統(tǒng)設(shè)有自動(dòng)休眠功能，當(dāng)夜間或用戶用水量較小時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)入休眠狀態(tài)，休眠時(shí)系統(tǒng)停止工作，當(dāng)供水壓力降至設(shè)定的恢復(fù)休眠壓力之下時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)重新啟動(dòng)。
　　6) 水泵故障處理
　　系統(tǒng)運(yùn)行中，如果某臺(tái)泵出現(xiàn)故障，為了保證供水安全，系統(tǒng)將自動(dòng)把備用泵投入運(yùn)行以替換故障泵，故障排除后只需在觸摸屏上對(duì)故障泵進(jìn)行手動(dòng)復(fù)位，則系統(tǒng)將恢復(fù)正常運(yùn)行。
　　三、 推廣應(yīng)用前景
　　鑒于以上智能型管網(wǎng)疊壓供水設(shè)備的這些優(yōu)點(diǎn)，其有很大推廣應(yīng)用前景。在住宅小區(qū)推廣使用這種供水設(shè)備將利大于弊，能有效改善居民用水水質(zhì)，使供水成本降低，取得很好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。其推廣應(yīng)用對(duì)確城市供水正常運(yùn)行有著非常重大的意義，同時(shí)也會(huì)帶來更大的發(fā)展空間。