多泵并聯恒壓供水系統淺析

侯紅年

（珠海勇創機電工程有限公司，廣東 珠海 519000）

傳統的恒壓供水系統組成有變頻調速系統、管路線管、電動機、泵組等組成。采用多泵并聯的方式能夠結合供水系統的用水運行需求實現自由調節和隨意切換。采用本系統可以實現機組的軟啟動，減低耗能，且提高整個系統的高供水、安全供水。

1 多泵并聯恒壓供水特征

該項系統具有很強的優越性，能夠實現以下幾個供水需求目標。

1.1 性價比

該系統建設面積較小且投入成本低，整個系統都安全可靠，能夠降低扭矩和磨損，提高水泵的使用壽命，體現了極高的性價比。

1.2 自動化程度

該項系統有著較高的自動化特征，變頻調速能夠實現對水泵的軟啟動和緩停，從而降低“水錘效應”，以保護管網的運行。

2 相關系統運行概述

2.1 傳統供水系統

2.1.1 氣壓供水

該供水方式使用場景為地下室或一般較為空曠的地方，該建設特點是運行速度快且能夠通過改變氣壓改變供水量。缺點是該氣壓供水的壓力罐投入資金大、且系統占據較大空間，運行時還需要匹配空壓機，會消耗大量電能，提升運行成本。

2.1.2 水箱供水

這種供水方式較為傳統，采用的原理是重力、水塔供水，氣功水的壓力恒定，其能夠保證儲水。缺點是，水塔的供水原理是借助了地勢差，水塔和一些水箱的位置固定，都需要放在建筑組屋頂上，因此，在運行時需要加大建設成本。

2.2 恒壓供水系統

恒壓供水系統過程利用了相關自動化技術，首先借助變頻器為電機供電，讓其具有拖動水泵的動力，在壓力傳感器的感應下，判斷出水口壓力測點值確定壓力信號，將相關制度輸送到調節器，再將相關調節器信號作為變頻器信號，根據用水量的需求適應性調整供水量。

該系統建設運行需要考慮到以下幾點。

在實際運行上，該系統是采取了三臺同容積的水泵并聯供水。其具體的操作如下：

當兩套泵組處于供水運行時，若存在一套水泵速供大于求，此系統就會自動切除另外泵組。若第二套泵速供不應求，系統就會自動連接第三套變頻器供電，第二套就會切換為直接供電，而第一套仍處于電網供電。

當第三套電機泵組在供水運行時供大于求，此時就會自動切斷第一套泵組，第二套仍舊采用電網直接供電方式，在此自動化調節下實現周而復始的循環切換供電，以此提升各個泵組的使用壽命。

用水量較少時，變頻器會自動切換驅動一臺電組泵機，并會根據用水量自動調節泵速，而另外兩套不會運行。若一臺電機的泵速不能滿足用水要求，第一臺電機就會自動切換，轉向電網自動供電，此時,第二套電機泵組也將開始采用變頻器供電模式。

3 多泵并聯恒壓方案選取

3.1 多泵并聯恒壓方式

多泵并聯恒壓供水的工作模式通常是根據用水量進行調節。在整個系統中，當水流量會小于一臺泵組在工頻恒壓條件下的流量時，就會變成變頻泵調速形式的恒壓供水，若存在水流量變大，變頻泵轉速也會提升；若其轉速接近于工頻轉速，此時會結合水控制器調節轉速，以實現符合水流量的運行需求。在多泵并聯變量供水影響下，當水流量發生下降時，變頻調速泵的轉速會迅速下降，讓其下降到一個零流量的時候，其控制器會發出調節指令，以實現相關的泵送處理。在此階段，為了降低相關泵速自動化運行時造成的沖擊，運行時，會降低變頻泵的轉速，然后再讓其緩緩上升以滿足相關恒壓供水需求。在退出運行時，變頻泵的轉速也會自動上升，之后再慢慢下降以緩沖滿足恒壓供水需求。而在這個環節中，變頻控制器發揮了主要供能作用。

另一種工作模式也較為常見，其被稱為“恒壓變量循環啟動”模式。在該模式下，若存在供水流量小于恒壓工頻流量，變頻泵就會主動調節供水量。若大用量需求用水，就會提升對應變頻泵轉速，在此過程中，變頻泵的轉速能夠很快升到工頻轉速，實現變頻器供水控制。隨著相關用水量的變大，其余的并聯泵皆可以借助以上循環方式實現系統軟啟動投入，實現循環軟啟動投入。讓用水量較少的時候，各斌量的工頻泵就可以按照次序關泵的方式退出，維護“順序關泵”的方式，實現恒壓控制系統。

4 系統運行原理

4.1 系統運行原理

正常的多泵并聯恒壓供水內部主要有“變頻器”“壓力傳感器”“動力及控制路線”“泵組”等多部分構成。在系統運行中，相關用戶通過調節變頻恒壓供水系統運行，結合面板指示燈、轉換開關、相應的控制系統實現系統運行。相關信號處理原理如下：在實現水管網壓力變送時候，出口壓力信號會準入4～20mA，由此實現變頻器內置的PID調節，經過相關運算比較，將得到的參數設置信號輸送到變頻器。在此過程中，控制系統的相關水泵轉速進而調節供水量。根據用水量的差異，變頻器調節水泵的轉速、頻率就會存在差異。因此，會在變頻器中設定一個限定值來規范運行。若存在用水量較大時，管理的壓力值就會減小降低，相關變頻器的頻率也會上升到限定頻率，此時，就會發送開關信號到PLC系統進行調節，若存在用水低峰，管路壓力也會隨著增大，而系統在運行中，變頻泵一直都在運行中，實現對管網壓力的調控以保障工作壓力恒定，實現恒壓供水。而變頻器的輸出信號也會被及時反饋給PLC，在內定程序驅動下，借助I/O端口開關量控制來實現交流接觸組切換，以實現協調投入和相關信息處理，完成電機組的啟動、運行、停止等操作。結合工作組的電機調速和變頻轉速，能讓電網的電壓保持恒定，實現恒定供水的目的。

4.2 系統優化

雖然變頻泵送系統有很多優點，但是其在實際運行中還存在很多問題，其中最常見的是變頻器切換問題。要將水泵電機的變頻器供電轉換到工頻電網供電，這個過程中可能遇見很大的電流沖擊。而定子繞組也是開路形式，因此也不能存在勵磁電流，在自成回路的同時，會有一個電流衰減的現象出現，此時形成一個直流磁場，結合物流電磁效應，此時會產生感應電動勢，而此時電機已經脫離電源。相關運行優化是在水泵脫離變頻器后，在等待一段時間后，讓電動機的反電動勢降下來后再接到工頻電源上，讓切換過程的PLC率先發出停止信號，讓停止變頻器運行1S變頻器降低到零。在此階段有下限低信號，會造成啟動障礙，建議每次切換時候都保持下限和上線之間五分鐘緩沖，以緩解變頻頻率波動產生頻繁切換。

5 結語

綜上所述，針對我國供水系統建設而言，多泵并聯恒壓供水是一種較為自動化和科學性的供水系統。較之傳統的水塔供水、電壓供水模式，多泵并聯恒壓供水有很多優勢。不過該項系統在運行中，也會存在很多問題需要使用人員多加考慮。根據相關的變頻調速恒壓運用原理，本文結合PLC控制和變頻調節恒壓處理進行分析，以實現相關高效能、低耗能、高供水的效果，進而能夠化設備損耗，延長水泵和電機壽命。