单泵恒压供水系统控制方案优化

1.供水系统控制方案

通过水泵抽水送至高位水箱，再由高位水箱向下供水至各用户，这种水池-水泵-高位水箱-用水点的供水方式不可避免会造成二次污染，影响居民的身体健康； 同时楼层不同造成供水压力大小也不同，所以这种方案并不可取，终将被淘汰。考虑到用户用水的要求和经济效益，采用恒压供水可以恰到好处地满足用户所需的用水流量，也就是说，保持供水系统的压力恒定，也就保证了该处供水能力和用水流量处于平衡状态。

2.单泵恒压供水控制方案

生活供水恒压范围一般为0.1～1.0 MPa，设所需水压为0.2 MPa，如果单泵功率足够大，额定频率下运行完全能够达到0.2 MPa，则可采用单泵变频调速实现恒压供水控制。单泵恒压供水控制系统图如图7.8 所示。

图7.8　单泵恒压供水控制系统图

图7.8 中XT为目标值，压力变送器SP 产生的电流信号XF当前值反馈信号。变频调速系统中一般以电压输入端（2 号端）作为目标信号的输入，以电流输入端（4 号端）作为反馈信号的输入端。根据PID 调节的理论，只有当XF=XT时，系统处于平衡状态，即不加速也不减速。所以，目标值XT的选择依据是：

（1）确定所需的水压大小，假设为0.2 MPa；

（2）根据压力传感器参数及配套电路模块，计算出（最好是实测）当压力为0.2 MPa时，压力变送器SP 产生的电流信号大小（百分比）；

（3）根据电压与电流百分比相同的原则计算出目标信号电压的大小。

普通变频器一般都具有PID 调节功能，当用户用水量增大时，水管压力减小，XT大于XF，通过PID 调节使变频器的输出频率增大，水泵提速； 反之，当水管压力增大时，XT小于XF，通过PID 调节使变频器的输出频率减小，水泵减速。由于泵类负载的功率与转速的三次方成正比（转矩与转速的二次方成正比），转速的降低对电动机的运行具有显著的节能效果。

大部分制造商都专门生产了“风机、水泵专用型”的变频器系列，一般情况下可直接选用，对于用在杂质或泥沙较多场合的水泵，应根据过载能力的要求选用通用型变频器。

3.变频器基本参数设置(www.xing528.com)

1）最高频率

由于泵类负载的功率与转速的三次方成正比，当电动机的实际转速超过额定转速时，将导致电动机严重过载，因此，变频器的工作频率是不允许超过额定频率的，其最高频率最多只能与额定频率相等，即fmax=fN=50 Hz。

2）上限频率

一般来说，上限频率也应该以等于额定频率为宜，但考虑到某些场合在50 Hz 时，电动机的实际转速有可能高于额定转速，并且变频调速系统在50 Hz 下运行，所以，将上限频率设置（pr.1）在49 Hz 左右较为合适。

3）下限频率

在供水系统中，转速过低，压力过小，会造成水泵空转现象。一般情况下，下限频率设定（Pr.2）为30 Hz 左右。

4）启动频率

水泵在启动前，叶轮是静止的，启动时存在着一定的阻力，如果从0 Hz 启动，则叶轮无法转动，因此应当预置启动频率，使其在启动瞬间有一定的冲力。启动频率的大小要根据电动机的功率与水压扬程决定（现场调试），依据是启动电流不能太大。

5）升、降速时间

一般来说，水泵不属于频繁启动与制动的负载，其升、降速时间的长短并不涉及生产效率的问题，因此，升、降速时间（Pr.7，Pr.8）可以适当预制得长些，但也不能太长，一般以启动（制动）过程电流平稳为原则。

特别注意： 在实际调试过程中可能出现转速时高时低的现象（反复振荡），所以在压力变送器SP 产生的反馈电流信号稳定点要留有一个“死区”。