眾所周知,水是生產生活中不可缺少的重要組成部分,在節水節能己成為時代特征的現實條件下,我們這個水資源和電能短缺的國家,長期以來在市政供水、高層建筑供水、工業生產循環供水等方面技術一直比較落后,自動化程度低。主要表現在用水高峰期,水的供給量常常低于需求量,出現水壓降低供不應求的現象,而在用水低峰期,水的供給量常常高于需求量,出現水壓升高供過于求的情況,此時將會造成能量的浪費,同時有可能導致水管爆破和用水設備的損壞。在恒壓供水技術出現以前,出現過許多供水方式。以下就逐一分析。
這種供水方式,水泵從蓄水池中抽水加壓直接送往用戶,有的甚至連蓄水池也沒有,直接從城市公用水網中抽水,嚴重影響城市公用管網壓力的穩定。這種供水方式,水泵整日不停運轉,有的可能在夜間用水低谷時段停止運行。這種系統形式簡單、造價最低,但耗電、耗水嚴重,水壓不穩,供水質量極差。
這種方式是水泵先向水塔供水,再由水塔向用戶供水。水塔的合理高度是要求水塔最低水位略高于供水系統所需要壓力。水塔注滿后水泵停止,水塔水位低于某一位置時再啟動水泵。水泵處于斷續工作狀態中。這種供水方式,水泵工作在額定流量額定揚程的條件下,水泵處于高效能區。這種方式顯然比前種節電,其節電率與水塔容量、水泵額定流量、用水不均勻系數、水泵的開、停時間比、開/停頻率等有關。供水壓力比較穩定。但這種供水方式基建設備投資最大,占地面積也最大;水壓不可調,不能兼顧近期與遠期的需要;而且系統水壓不能隨系統所需流量和系統所需要壓力下降而下降,故還存在一些能量損失和二次污染問題。而且在使用過程中,如果該系統水塔的水位監控不夠及時,供水效率降低。
這種方式是利用封閉的氣壓罐代替高位水箱蓄水,通過監測罐內壓力來控制泵的開、停。罐的占地面積與水塔水箱供水方式相比較小,而且可以放在地上,設備的成本比水塔要低得多。而且氣壓罐是密封的,所以大大減少了水質因異物進入而被污染的可能性。但氣壓罐供水的方式也存在著許多缺點,在介紹完變頻調速供水方式后,再將二者作一比較。
這種系統的原理是通過安裝在系統中的壓力傳感器將系統壓力信號與設定壓力值作比較,再通過控制器調節變頻器的輸出,無級調節水泵轉速。使系統水壓無論流量如何變化始終穩定在一定的范圍內,變頻調速水泵調速控制方式有三種:水泵出口恒壓控制、水泵出口變壓控制、給水系統最不利點恒壓控制。
由此可見,變頻調速式供水系統具有節約能源、節省鋼材、節省占地、節省投資、調節能力大、運行穩定可靠的優勢,具有廣闊的應用前景和明顯的經濟效益與社會效益。隨著社會經濟的迅速發展,水對人民生活與工業生產的影響日益加強,人民對供水的質量和供水系統可靠性的要求不斷提高。把先進的自動化技術、控制技術、通訊及網絡技術等應用到供水領域,成為對供水系統的新要求。由于城市供水量不斷加大,對城市管網的實時監測提出了更高的要求。
本論文研究的是變頻恒壓供水系統。恒壓供水系統以變頻器為核心進行設計,借助于PID的變頻器優良的變頻調速性能,實現了恒壓供水的控制。該系統采用控制變頻器進行PID調節,按實際需要隨意設定壓力給定值,根據壓差調整水泵的工作情況,實現恒壓供水,使給水泵始終在高效率下運行,在啟動時壓力波動小,可控制在給定值的5%范圍內。
恒壓供水在日常生活中非常重要,基于變頻器技術設計的生活恒壓供水控制系統可靠性高、效率高、節能效果顯著、動態響應速度快。因實現了恒壓自動控制,不需要操作人員頻繁操作,節省了人力,提高了供水質量,減輕了勞動強度,可實現無人值班,節約管理費用。對整個供水過程來說,系統的可擴展性好,管理人員可根據每個季節的用水情況,選擇不同的壓力設定范圍,不但節約了用水,而且節約了電能,達到了更優的節能方式,實現供水的最優化控制和穩定性控制。