某生活小區(qū)原供水系統(tǒng)依靠閥門實(shí)現(xiàn)水量控制，水泵在額定狀態(tài)下運(yùn)行，機(jī)械磨損較大，使用成本高。通過采用西門子PLC和變頻器組合的變頻恒壓供水控制系統(tǒng)改造，完成系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)及參數(shù)設(shè)置，能自動(dòng)控制水泵投入的臺(tái)數(shù)和電機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到恒壓供水目的。運(yùn)行結(jié)果表明，該系統(tǒng)具有壓力恒定，機(jī)械損耗小，節(jié)能效果顯著等優(yōu)點(diǎn)。

    近幾年，隨著電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展，變頻調(diào)速系統(tǒng)的性能優(yōu)勢(shì)越來越明顯，成本也相應(yīng)降低，傳統(tǒng)的供水控制系統(tǒng)正逐步被變頻系統(tǒng)取代。

    以某高層的生活小區(qū)為例，小區(qū)內(nèi)的用水量波動(dòng)較大，原供水方式是把地下深井抽出的水輸送到專門的蓄水池，再通過水泵對(duì)小區(qū)高樓層進(jìn)行加壓供水，水泵電機(jī)采用自耦降壓啟動(dòng)，工頻運(yùn)行，水泵的出口閥采用全開閥、半開閥及開停泵控制方法，長期處在工頻額定狀態(tài)下的水泵用電成本高，機(jī)械磨損和設(shè)備故障增加，壽命縮短，因此，有必要對(duì)變頻恒壓供水控制系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造。

    綜合控制性能和成本的考慮，目前微機(jī)給水控制器和變頻器構(gòu)成的變頻恒壓供水控制系統(tǒng)開始推廣應(yīng)用，該系統(tǒng)能優(yōu)化控制水泵的調(diào)速運(yùn)行，自動(dòng)調(diào)整水泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)，實(shí)現(xiàn)供水壓力恒定功能。

    本文介紹由變頻器構(gòu)成的變頻恒壓供水控制系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)方案，通過完成控制系統(tǒng)框圖、設(shè)備的選型、軟硬件設(shè)計(jì)及參數(shù)設(shè)置，最終完成供水控制系統(tǒng)的升級(jí)改造。

變頻恒壓供水控制系統(tǒng)改造方案
    小區(qū)內(nèi)用水量的大小變化頻繁，為了保證管網(wǎng)內(nèi)水壓恒定，將對(duì)兩臺(tái)水泵進(jìn)行變頻調(diào)速控制，依據(jù)用水量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)。變頻恒壓供水控制系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)框圖如圖1所示，主要由微機(jī)給水控制器、變頻器、控制柜及遠(yuǎn)傳壓力傳感器等部件組成恒壓供水控制系統(tǒng)，GE300和變頻器為恒壓供水控制系統(tǒng)的核心，控制方式由轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行切換，選擇手動(dòng)或自動(dòng)，水泵電機(jī)采取“先開先停”原則進(jìn)行控制。

    若選擇在自動(dòng)控制方式下運(yùn)行時(shí)，壓力傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)管道的壓力值，經(jīng)過變換為標(biāo)準(zhǔn)4～20mA連續(xù)電流信號(hào)送到控制器，并與設(shè)定的壓力值進(jìn)行比較運(yùn)算，依據(jù)偏差情況進(jìn)行模糊控制運(yùn)算后，由控制器的輸出模塊輸出邏輯控制指令，控制水泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)，同時(shí)根據(jù)指令變頻器控制每臺(tái)水泵進(jìn)行軟啟動(dòng)或變頻運(yùn)行。

變頻恒壓供水控制系統(tǒng)應(yīng)用效果
變頻節(jié)能
    供水系統(tǒng)的兩臺(tái)水泵采用11kW的電機(jī)，根據(jù)小區(qū)用水量的變化，穩(wěn)定運(yùn)行一段時(shí)間后測(cè)試的數(shù)據(jù)如表3所示。

工頻與變頻運(yùn)行測(cè)試數(shù)據(jù)
    由變頻和工頻運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)比可知，使用變頻器后提高了電機(jī)的功率因數(shù)，減小了輸入電流，降低了運(yùn)行頻率，節(jié)能效率約為30% 左右。若設(shè)備每年按360天，每天運(yùn)行24小時(shí)，電費(fèi)0.8元/kWh，采用變頻調(diào)速改造后，大約每年可節(jié)約電費(fèi)2.3萬元。

控制優(yōu)點(diǎn)
（1）具有手動(dòng)和自動(dòng)控制功能。當(dāng)變頻器等設(shè)備故障檢修時(shí)，可以通過轉(zhuǎn)換開關(guān)從切換自動(dòng)狀態(tài)到手動(dòng)狀態(tài)，控制水泵的啟停，保障小區(qū)的供水。
（2）啟停和調(diào)速平穩(wěn)。變頻器的軟啟動(dòng)功能及平滑調(diào)速特點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)了小區(qū)供水的壓力平穩(wěn)，減少了對(duì)電網(wǎng)的沖擊和機(jī)械的損耗。
（3）供水壓力穩(wěn)定。根據(jù)小區(qū)供水要求在GE300面板上設(shè)定供水壓力值，系統(tǒng)采用閉環(huán)控制，通過變頻器的加減速以及增減泵過程，供水壓力能快速穩(wěn)定到設(shè)定值,實(shí)現(xiàn)小區(qū)恒壓供水的目的。

結(jié)論
    基于控制器的變頻恒壓供水控制系統(tǒng)，通過自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速或循環(huán)切換水泵投入/ 退出運(yùn)行，使管道供水壓力保持恒定，保證小區(qū)供水質(zhì)量。運(yùn)行結(jié)果表明，變頻調(diào)速系統(tǒng)節(jié)能效果明顯，水泵電機(jī)啟動(dòng)時(shí)電網(wǎng)沖擊小，機(jī)械設(shè)備故障較少，系統(tǒng)的操作方便，工作可靠性高。因此，小區(qū)供水控制系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)對(duì)于節(jié)能和改善供水質(zhì)量上有著重要的實(shí)際意義。