4. 恒压给水装置系统原理 以多台水泵并联供水， 系统设定一恒定的压力值， 当用水量变化而产生管网压力的变化 ， 通过远传压力表，将管网压力反馈给 PID 控制器，通过 PID 控制器调整变频器的输出频率， 调节泵的转速以保持恒压供水如不能满足供水要求时， 则变频器将控制多台变频泵和工频泵 的启停而达到恒压变量供水。供水系统控制原理图 如下：

  恒压给水装置工作原理 1. 恒压供水设备概述 恒压供水是指在供水网系中用水量发生明显的变化时， 出口压力保持不 变的供水方式。供水网系的出口压力值是按照每个用户需求确定的。传统 的恒压供水方式是采用水塔、高水位箱、气压罐等设施实现的。 近年来，随着变频调速技术的日益成熟，其显著的节约能源的效果和可 靠稳定的控制方式，在供水系统中得到普遍的应用。变频恒压供水系 统对水泵电机实行无级调速，依据用水量及水压变化通过微机检测、 运算，自动改变水泵转速保持水压恒定以满足用水要求，是目前最先 进，合理的节能供水系统。与传统的水塔、高位水箱、气压罐等供水 方式比较， 不论是投资、 运行的经济性、 还是系统的稳定性、可靠性 、 自动化程度等方面都具有优势。 2、恒压给水装置控制管理系统的主要特征： （1） 高效率节约能源。 与传统供水方式相比变频恒压供水能节能30%-60%。 （2） 占地面积小，投入少，效率高。 （3） 配置灵活，自动化程度高，功能齐全，灵活可靠。 （4） 运行合理，由于一天内的平均转速下降，轴上的平均扭矩和磨 损减少，水泵的寿命将大为提高。 （5） 由于能对水泵实现软停和软起， 并可消除水锤效应（水锤效应 ： 直接起动和停机时，液体动能的急剧变人，导致对管网的极大冲击， 有很大破坏力） 。 （6） 操作简单便捷，省时省力。

  6、恒压给水装置控制管理系统的主要应用场合 （1） 高层建筑，城镇和乡村居民小区，企事业等生活用水。 （2） 各类工业需要恒压控制的用水，冷却水循环，热力网水循环， 锅炉补水等。 （3） 中央空调系统。 （4） 自来水厂增压系统。 （5） 农田灌溉，污水处理，人造喷泉。 （6） 用水量变化大，供水压力要求稳定及各种流体恒压控制管理系统。

  滑地改变电动机的同步转速。电动机转速变慢，轴功率就相应减少， 电动机输入功率也随之减少。这就是水泵变频调速的节能作用。 5、变频调速控制管理系统的设计原理 目前水泵控制管理系统中使用变频调速技术，大部分是采用闭环调速控 制， 即自动采集外界条件的变化如压力等信号通过 PID 调节来改变变 频器的频率值，以达到调速目的。变频调速控制系统原理框图如图２ 所示。

  图1 图1为水泵调速时的全扬程特性（Ｈ－Ｑ）曲线。横坐标为水泵流量 Q，纵坐标为水泵扬程 H。泵的扬程和出水压力是线形关系，因此也 可近似表示为出水压力 P。H 1A 是恒压线是不同转 速下的 H-Q 特性。可见，在 n1转速下，如果经过控制阀门开度使流 量从 Qa 减小到 Qc 时，压力将沿 n1曲线升高到 D 点。很显然，在减 少流量同时，提高了压力(DC 段是压力升高值)。如果将转速由 n1减 小到 n3，则流量沿着恒压线从 Qa 减小到 Qc 时，而压力没变。 据水泵的特性曲线公式： PL=QρH/ηb·η×10-3-------------------------(1) 式中： PL─水泵使用工况轴功率（ｋＷ） ； Q─泵每秒排出的流量； ρ─液体的比重（N/m3） 水 的 比 重ρ=9810 N/m3； ， H─泵的扬程；

  5. 恒压给水装置系统优点 ·采用高性能进口变频调速器，配用先进的数字微机控制技术，自动化程度高，可实现恒压 变量、多恒压变量、变压变量多种控制方式，多种启停方式，压力稳定精度≤±1％； 节约能源的效果显著，节能率一般可达20％一50％； ·微机控制对多台泵(或潜水泵)实现变频软启动，无冲击电流，机械冲击磨损较小，可延长 设备常规使用的寿命、提高系统的稳定性和减小对电网的冲击。 ·设备中多台水泵可实现循环扁动运行，以均衡各泵的工作量进一步延长水泵寿命； ·微机控制器功能强人，系统模块设计配置灵活；依据需求设定多达6台主泵及 l 台附属小泵的 供水控制管理系统。 ·功能完善，安全可靠，可满足各种特别的条件： ·具有完善的故障自检和自处理功能，对过压、欠压、过流、过载、缺相、短路、过热和变 频器故障均能自行诊断，及时发出声光信号，并能存储异常状态的情况，以便检修分析； ·全数字智能化微机控制，可根据详细情况修改运行参数； ·可按照每个用户的需要增加各种功能： 1、没制多组水位控制接口，可以同时控制几路水位信号，具有断水保护功能。 2、设置定时启停程序； 3、预留远程控制接口，实现设备的中心监控管理(用户可选)。 4、配置先进的人机界面(用户可选)

  ηb─泵的效率； η─传动机构的效率； 可以求出运行在 D 点和运行在 C 点的水泵工况轴功率分别为： PD= QCΡH2/ηb·η×10-3----------------(2) PC= QCΡH1/ηb·η×10-3----------------(3) 两者之差为： ΔP= PD－PC= QCΡ(H2－H1)/ηb·η×10-3------(4) 也就是说，用阀门控制流量时，有ΔＰ功率被损耗浪费掉了，且随着 阀门不断关小，这个损耗还要增加。而用转速控制时，根据流量Ｑ、 扬程Ｈ、功率Ｐ和转速Ｎ之间的关系，有： Q2 / Q1=N2 / N1 H2 / H1=(N2 /N1 )2 ----------------(5) P2 / P1=( N2 / N1 )3 由（５）式可知，流量Ｑ与转速Ｎ的一次方成正比；扬程Ｈ与转速Ｎ 的平方成正比；轴功率Ｐ与转速Ｎ的立方成正比，即功率与转速成３ 次方的关系下降。若不是用关小阀门的方法，而是把电机转速降下 来，那么在转运同样流量的情况下，原来消耗在阀门的功率就可以全 避免，从而获得图１中 H2-H1-C-D 矩形区域大小的节约能源的效果，这就 是水泵调速节能原理。 变频调速的基础原理是根据交流电动机工作原理中的转速关系： N=60f(1-s)/p ----------------(6) 由（６）式可知，均匀改变电动机定子绕组的电源频率ｆ，就可以平

  相对应的0—5V（或4～20mA 等）标准电信号，送到控制器与工艺所 需的设定值作比较，得出偏差。其偏差值由调节器按预先规定的调 节规律进行运算得出调节信号，该信号经过处理送到变频器，从而使 变频器将输入为380V／50Hz 的工频交流电变成输出为0～380V／ 0～50—60Hz 连续可调电压与频率的交流电，直接供给水泵电机。 水泵电机装上变频调速器后，节约能源的效果非常显著，经过实测，比未装 变频器节约43%左右的电能，而且生产工艺稳定。 （1）节能效果很显著，采用变频调速技术后，提高了电机的功 率因数，减少了无功功率消耗，有着非常明显的经济效益。 （2）采用变频调速技术后，电机定子电流下降，电源频率下降， 水泵出水压力恒定。由于电机水泵的转速普遍下降，电机水泵运行状 况显著改善， 延长了设备的常规使用的寿命， 降低了设备的维修费用。 同时 ， 由于变频器启动和调速平稳，减少了对电网的冲击。 （3）系统采用闭环控制，参数超调波动范围小，偏差能及时进行 控制。变频器的加速和减速可根据工艺技术要求自动调节，控制精度高。 （4）由于变频调速器具有十分灵敏的故障检验测试、诊断、数字显示 功能，提高了电机水泵运行的可靠性。

  图 2 通过采集供水点水压,反馈至控制器，与水压设定值比较,产生的偏差 经 PID 调节后输出信号至变频器,实现水泵电机的变频变速运行,从而 获得稳定的出水水压。 系统主要由四部分所组成： （１）水泵电机; （２）变频调速器; （３）压力传感器 （４）控制器（PID 调节） 系统的控制过程为：由压力传感器将出水口压力测出，并转换成与之