恒压供水系统的控制核心在于: 利用变频调速器（VFD）来对水泵电机的转速进行实时调节。在这个过程中, 系统把管网压力当作唯一的反馈信号。接着, 经过PID闭环运算的持续修正, 去调整并输出频率。
最终的目的, 是让出水压力能够稳定地停留在设定的值那里。这样就实现了按需供水, 也就是需要多少水就供应多少水的自动匹配功能。整套系统其实并不依赖于传统的水塔或者高位水箱。它是依靠电气闭环的方式来完成压力恒定的这一过程的。
控制方式分类
这可以划分成为三种典型的结构, 而这主要是依赖于网络所呈现出的拓扑形态而来的。
这里面的意思就是, 单个的泵和单个的控制装置进行搭配, 也就是用一个泵连接上一个变频器。这种配置方式是比较适合那些规模比较小的商业楼或者是食堂这类用水量比较小的小型站点使用的。而且从控制逻辑的角度来看, 它也是属于比较简单的一种情况。
有一台变频器, 它可以依次拖动两到四台泵。这些泵的启动和停止是按设定的时间间隔来轮换主用和备用状态的。这种模式适用于中型或者大型的市政加压站, 以及小区的二次供水系统。
多泵并联,加上气压罐缓冲: 这个系统的运行方式是多台泵进行并联工作, 然后使用气压罐来吸收瞬时的流量波动情况, 气压罐的容积大小通常是处于一百升到五百升之间的范围内, 这种做法能够有效减少水泵启动和停止的次数, 所以这种方案比较适用于高层住宅, 还有工业循环水系统这些场合。
变频控制核心参数
控制的效果是由以下这些参数所直接决定的, 并且要求在现场对每一个参数进行逐一的调整与设定。
设定压力 P_set。这个数值是根据末端最不利点, 也就是最高楼层用户龙头, 所需的静压来确定的。一般的范围是零点二五到零点五五 MPa。单位也可以用 bar。
频率上下限, 设定的下限是 5 Hz, 这个设定是为了防止低频过载保护, 设定的上限是 50 Hz, 这是工频封顶的要求, 在某些场景里, 我们会把上限设为 45 Hz, 这样做可以延长泵的寿命。
PID三参数包括比例Kp, 数值在0.5到2.0之间, 积分Ki, 数值在0.01到0.10之间, 以及微分Kd, 数值在0到0.50之间。
Kp的作用决定了系统响应的快慢程度, Ki的作用是消除稳态出现的误差,Kd的作用是抑制系统中出现的振荡现象。初次设置时大城群众说事, 可以按照厂商提供的手册上的参数来进行设定, 然后根据实际现场的情况进行微调。
压力死区: 通常来说, 当压力在正零点零二兆帕到负零点零二兆帕的范围之内时, 系统不会触发增加或者降低频率的动作, 只有在超出了这个范围之后, 变频器才会按照每秒震荡零点二ertz到零点五hz的斜坡速率来进行调整, 如果这个死区设置得过大, 那么就容易出现压力的波动现象, 而如果设置得过小, 水泵就会频繁地进行动作。
标准操作流程
1. 必须先完成上电前的检查工作, 这要求确认三相电源的电压为380 V、频率是50 Hz, 确保PE接地是可靠的, 要把水泵进出口的阀门全都打开, 还要去检查气压罐的预充压情况, 通常情况下这一数值会控制在系统最低工作压力的70%到80%之间。
2. 参数设定的步骤是操作者需要在变频器的HMI面板上, 或者在上位机系统中录入数据, 具体内容包括P_set参数的值、频率的上限和下限数值、PID初始设定值、轮换时间间隔, 这个间隔通常设置为八到十二小时, 以及小流量休眠流量阈值, 举例来说如果流量小于等于三立方米每小时, 那么经过两分钟的延缓后就要实现停止水泵的操作。
3. 首泵启动与PID整定: 需要先打开单泵, 去观察频率慢慢爬升直到变得稳定, 把超调量和恢复时间记下来。如果发现超调超过百分之十, 就要减小Kp的值。如果觉得恢复速度太慢, 或者还有残余的偏差没去掉, 应当适当增大Ki的值, 接着这样反复搞两到三轮, 直到压力波动在正负百分之五以内才可以。
4. 多泵联动试运行: 要把那些所有的泵全部都投入进去, 然后去验证一下那个加泵的或者减泵的的逻辑, 还有那个轮流切换的逻辑, 以及休眠的逻辑, 看看是不是都没问题。
在这一步骤当中, 需要让它们连续不断地运行上整整四十八个小时或者是更长的时间, 并且中间没有出现任何故障情况之后,才可以把它正式投入使用。
常见异常与处理
压力持续偏低: 优先检查变频器是否进入限频保护恒压供水系统的控制, 压力传感器是否零点漂移, 重新校准四到二十毫安信号, 其次排查管路阀门未全开或过滤器堵塞。
压力反复振荡: 这种情况可能是因为Ki偏大的原因, 或者是管网上有隐性漏水点。此时应该先减小积分时间, 然后再通过逐段关闭阀门的方法来排查出漏点在哪里。
水泵频繁启停（＜2min/次）: 需要把压力死区扩大到正负0.03 MPa, 或者往电气压罐里面补充预充的氮气, 如果这种情况还是非常频繁, 就要去检查是不是因为有好几台泵同时在运行, 这才导致了超调现象的出现。
泵无法启动: 你需要依次读取变频器故障代码, 还需要检查急停回路是否复位, 还需要检查热继电器是否跳脱, 还需要检查主控柜断路器是否合闸。
规范依据
在落实恒压供水控制的设计与运行工作的时候, 必须得严格遵照GB 50015《建筑给水排水设计标准》里面的那些相关条款,还有那个GB/T 32398的相关规定。设定的压力大小恒压供水系统的控制, 以及设备的选型, 都必须要和竣工验收图纸上面所写的一模一样。
在现场进行操作的时候, 是绝对严禁随意去更改P_set这个数值的。任何关于参数的变更行为, 都得要经过设备管理单位出具书面审批之后才能够执行, 并且还要把这些东西记录下来并进行存档处理。
