恒压供水系统的控制核心是“压力闭环加变频调速”, 这个意思大家都能看懂, 就是通过压力传感器来实时检测管网里的压力是多少, 然后把这个检测到的压力和设定的值进行一下比较,接下来就交给PLC或者变频器的PID模块去计算偏差有多大恒压供水系统的控制, 接着利用这个偏差结果来驱动变频器去调整水泵的转速, 最终的目的就是让出口的压力恒定在设定值的正负零点零一兆帕的范围内, 整个这一套操作下来都是全自动的, 全程无需人工进行任何干预。
控制原理
恒压供水采用的是闭环负反馈控制这种形式, 管网出口的压力是被控制量,变频器的输出频率则是控制量恒压供水系统的控制, 当用水量发生增大的情况的时候压力会随之下降, 这时候PID控制器的输出就会进行增大, 紧接着变频器频率也随之升高, 水泵转速便会有所加快从而使得流量能够增加让压力得以回升, 相反的情况就是降低频率, 这一系列的操作全部都是依靠自动完成的。
核心组成
该压力传感器（变送器）被安装在了出口母管上面,它会将压力变化转换成4到20毫安的电流信号, 然后将这些信号送入到控制器里面去。
变频器: 它会接收频率方面的指令, 并且去调节水泵电机的转速。
它使用的是PLC或者专用恒压控制器, 它会运行PID算法, 然后去把偏差给计算出来, 再去得到频率的输出。
水泵机组的情况通常是会有2到4台多级离心泵, 或者也会使用立式管道泵, 这些泵的运行方式是一台工作然后一台备用, 或者是多台泵并联在一起进行轮流的运行。
稳流补偿罐,这是一种可以按需选择安装的配置,它的作用是在人们用水量突然发生变化的时候,提供出一个瞬间的缓冲空间,以此来避免水泵因为水压波动而频繁地启动和停止运行。
控制流程
1. 系统启动之后, 水泵是以一种很低的频率在进行运行。这种频率通常也就是25 Hz左右的情况会出现。在这个时候, 出口的压力是低于设定值的一个状态。
2. 用户会先用到压力传感器来检测出那个实际存在的压力, 也就是 P_actual, 接着会把这个实际的压力 P_actual 和那个设定好的压力 P_set 拿来进行比较, 那么就能得到一个偏差值了, 这个偏差值是 e, 而且这个 e 就等于 P_set 减去 P_actual。
3. PLC 按照 PID 公式来计算输出, 那个公式是 U＝Kp·e＋Ki∫e dt＋Kd·de/dt, 接着把它转换为变频器的目标频率 f。
4. 变频器通过调节水泵的转速, 使得出口压力能够随之发生改变。
5. 传感器反馈了新压力, 进入下一循环, 偏差趋近于为零, 系统达到稳态。
当单一泵达到最高频率, 这个数值通常是45到50Hz, 但是仍然没能满足压力方面的需求时, 控制器就会按照事先设定的顺序, 把第二台泵给投入使用。这样做能够避免第一台泵出现过载的情况, 这便构成了所谓的多种泵的切换机制。
关键参数与调节
设置压力的值, 也就是设定压力 P_set, 这个数值要根据管网上面最末端地方的用户需求来决定, 如果是六层到八层这样的住宅建筑, 通常取值是在零点三十到零点四五兆帕这个区间之内, 而如果是高层建筑的话, 通常是取零点四五到零点六十兆帕。
压力死区通常是设定为±0.02 MPa, 在这个范围里面不进行频率的调整, 其目的是为了防止水泵频繁地进行动作。
PID参数: Kp的值选在0.5到2.0之间, Ki的值选在0.1到0.5之间, Kd的值选在0.01到0.1之间；初次投运时, 先整定P部分, 再增加I部分, 最后对D部分进行微调。
频率上下限: 最低值为20至25赫兹, 这是为了防止脱网现象以及气蚀问题出现；最高值为45至50赫兹, 这样可以防止设备因为超速而发生损坏。
运行注意事项
压力传感器应当被直接安装在泵的出口处的直管段上面, 并且在安装的时候需要让前面的直管段的长度大于或者等于五倍的管径, 后面的直管段的长度大于或者等于两倍的管径, 同时还要避开那些弯头以及阀门部分, 这样才能够最终确保读到的数据是准确的。
在多泵轮换运行的时候, 要关注每台泵的累计运行时间还有切换次数, 一旦它们到了设定的值, 就自动去换另一台泵工作, 以此来实现磨损均衡的效果。
在长期停止使用泵之前, 一定要先把频率调低到最低的水平这么做, 是因为这样能够防止水锤效应对管路产生冲击。
系统里面必须得装那个超压保护的东西, 等到出口那边的压力超过P set 加上0.05 MPa的时候, 控制器就会自动把那水泵给切断了, 并且还会发出报警的声音。
