摘要:研制開發一種新型疊壓供水設備，通過對其系統原理及控制原理的研究，解決了傳統二次供水中存在的弊端，提高了供水效率，保證了供水水質。
　　關鍵詞：二次供水論文，疊壓供水論文，自動控制
　　
　　隨著社會經濟的迅速發展，生活水平的不斷提高，人們對供水質量和供水系統可靠性的要求不斷提高，再加上目前能源緊缺，設計高性能、高節能、能適應不同領域的恒壓供水系統成為必然趨勢。
　　一、 智能型管網疊壓供水系統原理
　　1.1變頻、疊壓等工況下水泵性能研究論文
　　管網疊壓供水系統在利用市政管網剩余水壓方面取得了突破。與普通的變頻調速供水系統不同，雖然疊壓供水系統也采用出水管恒壓控制方式，但由于市政管網水壓波動引起凈揚程的改變，疊壓供水系統中水泵揚程并非是恒定的。為適應用水量的變化，疊壓供水系統應考慮不同流量的水泵并聯工作，但所有水泵的揚程都應在高效區之間變化。當用水量很小時，為避免水泵空轉，宜考慮設置小型氣壓罐。
　　1.2控制技術研究
　　1) 自動控制系統
　　自動控制，是指在沒有人直接參與的情況下，利用外加的系統或裝置，使系統的某個工作狀態或參數自動的按照預定的規律運行。自動控制技術的應用，使得生產過程實現自動化，從而提高了勞動生產率和產品質量，降低生產成本，提高經濟效益，改善勞動條件。
　　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，以實現電機的變速運行的系統。用變頻調速來實現恒壓供水不但其節能效果十分顯著而且還具有如下優點：
　　a) 啟動電流可限制在額定電流以內，從而避免了起動時對電網的沖擊；
　　b) 由于泵的平均轉速降低了，從而可延長泵和閥門等的使用壽命；
　　c) 可以消除起動和停機時的水錘效應。
　　二、 管網疊壓供水技術控制
　　2.1管網疊壓供水技術研究論文
　　1) 管網疊壓供水技術原理
　　管網疊壓供水技術通過系統前端PJ壓力傳感器監測市政管網壓力波動趨勢，通過內部系統計算，主動調整供水流量，在供水初期即消除了對管網壓力的影響。
　　2) 管網疊壓供水技術運行工況分析
　　管網疊壓供水系統如圖3-1所示
　　
　　圖3-1管網疊壓供水系統示意
　　設供水系統接供水管網入口壓力為P1，用戶側需壓力為P2，系統的進水量為Q1，向用戶的供水量為Q2，市政管網最低可利用壓力為P3，供水泵供水壓力為P4。
　　對于二次加壓系統，大多數情況下供水管網的進水壓力低于用戶側需要的供水壓力即P1<P2，此時供水泵變頻調速運行，維持系統供水出口壓力始終為P2。
　　a) 當用水量Q2為0時，控制系統安排水泵休眠；
　　b) 隨著用戶用水量的增大，供水泵啟動，供水壓力=P2，系統的進水量Q1隨著供水量Q2的增大而增大，且始終保持Q1=Q2，此時P1＞P3，P4=P2；
　　c) 隨著用戶用水量Q2的進一步增大，達到系統的最大進水量QA，此時P1=P3，P4=P2；
　　d) 若某個時間用戶的用水量短時間內超過QA增大至QB，控制系統安排供水泵降頻，減小供水量和供水壓力，以維持管網入口壓力P1，此時P1=P3，P4<P2；
　　e) 當用戶用水量開始減小時，系統的供水量Q2也逐步減小，當減小至小于QA時，此時P1＞P3，供水泵恢復正常供水工況P4=P2；
　　2.2管網疊壓供水系統自動控制論文
　　控制系統根據實際情況將系統總進水閥門前的壓力值PJ劃分為兩個狀態點：①系統工作理想壓力點，②安全壓力點。通過檢測PJ值并與各狀態點進行比較，如果高于理想壓力點，則系統維持供水系統恒定在設定壓力PS處變頻運行。如果實際壓力值低于理想壓力點但高于安全壓力點時，水泵則隨PJ變化變頻運行。當實際壓力值低于安全壓力點時，控制系統則報警，同時水泵停止運行。
　　1) 恒壓控制
　　當市政來水壓力高于系統工作的理想壓力時，系統進入恒壓控制階段，壓力傳感器將用戶實際供水壓力信號轉換為電信號，經模擬量輸入模塊輸入給PLC，PLC根據用戶在觸摸屏上設定的給定壓力值與實際檢測的供水壓力值進行PID運算，并將運算結果輸出經模擬量輸出模塊送至變頻器，用于調節水泵供電頻率和轉速。
　　用戶用水量較小時，一臺泵在變頻器的控制下穩定運行。當用水量增加至單臺水泵全速運行仍不能達到設定的供水壓力時，PLC自動將原工作在變頻狀態下的水泵投入到工頻運行，同時將下一臺備用水泵用變頻器起動后投入運行，以加大管網的供水量保證壓力滿足用戶的用水需求。
　　當用戶用水量逐漸減少時，變頻器輸出頻率降低，當頻率到達一定的下限值Fmin一段時間后，PLC首先將變頻運行的泵停掉，再依“先啟（變頻工作）后停”的原則將下一臺工頻運行的泵轉入變頻狀態，并逐漸降低變頻器輸出頻率以減少供水量。
　　2) 自動倒泵
　　為防止某臺供水泵長期不運轉發生銹蝕或者長期運轉而容易出現故障，本程序通過“定時器”與“加減運算”的綜合應用，使系統根據設定的倒泵時間自動控制供水泵定期輪換運轉，以達到保護供水泵的目的。
　　3) 壓力報警
　　壓力報警時即表示市政管網壓力已不能滿足智能型管網疊壓設備的工作需求，此時系統應停止工作。當市政來水壓力值恢復到各狀態點壓力值時，系統自動恢復運行。
　　4) 系統異常處理論文
　　當系統出現故障時會自動發生報警并停止工作。
　　5) 系統休眠功能
　　為節約能源，本系統設有自動休眠功能，當夜間或用戶用水量較小時，系統將自動進入休眠狀態，休眠時系統停止工作，當供水壓力降至設定的恢復休眠壓力之下時，系統自動重新啟動。
　　6) 水泵故障處理
　　系統運行中，如果某臺泵出現故障，為了保證供水安全，系統將自動把備用泵投入運行以替換故障泵，故障排除后只需在觸摸屏上對故障泵進行手動復位，則系統將恢復正常運行。
　　三、 推廣應用前景
　　鑒于以上智能型管網疊壓供水設備的這些優點，其有很大推廣應用前景。在住宅小區推廣使用這種供水設備將利大于弊，能有效改善居民用水水質，使供水成本降低，取得很好的社會效益和經濟效益。其推廣應用對確城市供水正常運行有著非常重大的意義，同時也會帶來更大的發展空間。