某生活小區(qū)原供水系統(tǒng)依靠閥門實現(xiàn)水量控制，水泵在額定狀態(tài)下運行，機械磨損較大，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)計及參數(shù)設(shè)置，能自動控制水泵投入的臺數(shù)和電機轉(zhuǎn)速，達到恒壓供水目的。運行結(jié)果表明，該系統(tǒng)具有壓力恒定，機械損耗小，節(jié)能效果顯著等優(yōu)點。

    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，再通過水泵對小區(qū)高樓層進行加壓供水，水泵電機采用自耦降壓啟動，工頻運行，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，機械磨損和設(shè)備故障增加，壽命縮短，因此，有必要對變頻恒壓供水控制系統(tǒng)進行升級改造。

    綜合控制性能和成本的考慮，目前微機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)速運行，自動調(diào)整水泵的運行臺數(shù)，實現(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)計及參數(shù)設(shè)置，最終完成供水控制系統(tǒng)的升級改造。

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，將對兩臺水泵進行變頻調(diào)速控制，依據(jù)用水量的變化自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運行參數(shù)。變頻恒壓供水控制系統(tǒng)改造設(shè)計框圖如圖1所示，主要由微機給水控制器、變頻器、控制柜及遠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)進行切換，選擇手動或自動，水泵電機采取“先開先停”原則進行控制。

    若選擇在自動控制方式下運行時，壓力傳感器實時檢測管道的壓力值，經(jīng)過變換為標準4～20mA連續(xù)電流信號送到控制器，并與設(shè)定的壓力值進行比較運算，依據(jù)偏差情況進行模糊控制運算后，由控制器的輸出模塊輸出邏輯控制指令，控制水泵的運行臺數(shù)，同時根據(jù)指令變頻器控制每臺水泵進行軟啟動或變頻運行。

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)的兩臺水泵采用11kW的電機，根據(jù)小區(qū)用水量的變化，穩(wěn)定運行一段時間后測試的數(shù)據(jù)如表3所示。

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

控制優(yōu)點
（1）具有手動和自動控制功能。當變頻器等設(shè)備故障檢修時，可以通過轉(zhuǎn)換開關(guān)從切換自動狀態(tài)到手動狀態(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)。變頻器的軟啟動功能及平滑調(diào)速特點可實現(xiàn)了小區(qū)供水的壓力平穩(wěn)，減少了對電網(wǎng)的沖擊和機械的損耗。
（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)，通過自動調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速或循環(huán)切換水泵投入/ 退出運行，使管道供水壓力保持恒定，保證小區(qū)供水質(zhì)量。運行結(jié)果表明，變頻調(diào)速系統(tǒng)節(jié)能效果明顯，水泵電機啟動時電網(wǎng)沖擊小，機械設(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)計對于節(jié)能和改善供水質(zhì)量上有著重要的實際意義。