恒壓供水控制系統的基本控制策略是：采用電動機調速裝置與可編程控制器（PLC）構成控制系統，進行優化控制泵組的調速運行，并自動調整泵組的運行臺數，完成供水壓力的閉環控制，在管網流量變化時達到穩定供水壓力和節約電能的目的。系統的控制目標是泵站總管的出水壓力，系統設定的給水壓力值與反饋的總管壓力實際值進行比較，其差值輸入CPU運算處理后，發出控制指令，控制泵電動機的投運臺數和運行變量泵電動機的轉速，從而達到壓力穩定在設定的壓力值上。
目前自動恒壓供水系統應用的電動機調速裝置均采用交流變頻技術，而系統的控制裝置采用PLC控制器或專用的供水控制系統。因PLC不僅可實現泵組、閥門的邏輯控制，并可完成系統的數字PID調節功能，可對系統中的各種運行參數、控制點的實時監控，并完成系統運行工況的CRT畫面顯示、故障報警及打印報表等功能，所以在一些高標準控制系統中被廣泛使用。在市政供水管網中：自動恒壓供水系統具有標準的通訊接口，可與城市供水系統的上位機聯網，實現城區供水系統的優化控制，為城市供水系統提供了現代化的調度、管理、監控及經濟運行的手段。隨著城市建設規模的不斷擴大和生活水平的提高，加上居住小區推行一戶一表供水以后，對市政管網供水的可靠性（壓力、流量）要求越來越高，各種分散或集中加壓設施也逐漸增多。在這些加壓設施中，采用調節水池加上變頻調速恒壓供水系統（以下簡稱系統）變量供水方式已顯現出極大的優越性。現特結合設計應用體會闡述如下：
一、系統基本情況
系統由變頻器、數字調節器、可編程序控制器（PLC）、傳感器、水泵電機及相關電氣控制設備集成而成，是一種具有變頻調速和全自動閉環控制功能的機電一體化智能設備。
系統具有控制水泵出口總管壓力恒定、變流量供水功能。系統通過安裝在出水總管上的壓力傳感器、流量傳感器，實時將壓力、流量非電量信號轉換為電信號，輸入至可編程控制器（PLC）的輸入模塊，信號經CPU運算處理后與設定的信號進行比較運算，得出最佳的運行工況參數，由系統的輸出模塊輸出邏輯控制指令和變頻器的頻率設定值，控制泵站投運水泵的臺數及變量泵的運行工況，并實現對每臺水泵根據CPU指令實施軟啟動、軟切換及變頻運行。系統可根據用戶用水量的變化，自動確定泵組的水泵的循環運行，以提高系統的穩定性及供水的質量。
二、系統控制功能
1.水泵起停由PLC控制，可具備全循環軟起動功能；
2.具有自動、手動切換和手動操作裝置，不使用控制柜時，可用手工操作使水泵直接在工頻下運行；
3.定時輪換功能：控制水泵（包括備用泵）周期性自動交換使用，使水泵壽命基本一致；
4.前端貯水池缺水后停泵保護，有故障顯示功能；
5.供水系統中一般還設有一臺小泵或氣壓罐，是為了適應小流量情況下（如夜間）的使用，系統能自動切換并控制（可選功能）；
6.具有自動用工頻起動消防泵功能，或者自動變頻以適應消防供水要求；
7.缺相、漏電、過載、瞬時斷電保護等電氣保護功能。
三、常用功能介紹
1.PID的調節功能
由壓力傳感器反饋的水壓信號(4-20mA或0-5V)直接送入PLC的輸入口，輸入信號同設定的壓力值，通過PID比較計算后，確定需切換泵的數量和變頻泵的運行頻率，系統參數在實際運行中不斷，使系統壓力始終穩定在設定的范圍內。
2.休眠功能
系統運行時經常會遇到用戶用水量較小或不用水(如夜晚)的情況，為了節能，該系統專用設置了可以使水泵暫停工作的“休眠”功能，當變頻器頻率輸出低于其下限時，主泵停止工作(處于休眠狀態)，休眠水泵啟動，進行補水。 “休眠值”變頻器輸出的下限頻率和“休眠確認時間”可通過變頻器參數設置。當變頻器的輸出頻率低于休眠值的時間時變頻器繼續工作，當變頻器的輸出頻率高于休眠值的時間時變頻器將進入休眠狀態。“喚醒值”由供水壓力下限啟動，當供水壓力低于下限值時由PLC發出指令喚醒變頻器工作。
2.通訊功能
該系統具有計算機的通訊功能，PLC、變頻器均提供有RS232或485接口，PLC可選用計算機與一套或多套系統進行通訊，利用計算機同時可以監測：電流、電壓、頻率、轉速、壓力等，也可以控制變頻器的各類參數。此外該系統還具有手動/自動操作，故障報警，運行狀態，電流，電壓、頻率狀態顯示、缺水保護等功能。
四、工程應用
在工程設計中，首先應該確定要對哪些水泵進行變頻控制，以便在PLC上預先進行程序設定。因為居住小區供水時變化系數較大，因此，在變頻控制泵的選擇上，一般應分以下幾種情況來考慮：
1.用水量隨時間變化較小時：每天24h連續供水，且用水低時工作泵的最大流量仍較大，這時可選用同型號同規格水泵，根據高峰用水量選取一用一備或多用一備方案，對全部水泵進行變頻控制。
2.小區規模較大時：可采用恒速泵與變頻調速泵聯合工作方式供水，這時對恒速水泵采用軟起動器來對其進行起、停控制，整個控制系統采用“變頻 + 軟起動固定控制”的模式，在PLC上減少控制點數，這無論從技術上、經濟上、還是運行維護上來看，綜合效果都會更佳。
3. 生活、消防泵合用的供水方式：某些安裝了消防泵的小區，因設備長期備而不用，可靠性會降低，既增加了工程投資，資源利用率也低，這時可以使生活、消防泵合用。電氣控制應該做到：在PLC上預先設定生活、消防兩種工作壓力值，平時作生活正常供水，設備運行在低水壓狀態，當發生火災時，系統自動把水壓切換到消防高壓狀態，管路上有能保證消防狀態需要的壓力、流量的裝置。為考慮到選泵的經濟合理，這種方式一般是在高低水壓值相差不大的情況下采用。
五、經濟效益分析
由前面變頻節能原理我們知道：泵的功率P1、供水量Q1與泵轉速n1，三者的關系如下式：
P1/P=(n1/n)3 Q1/Q=n1/n
式中：Q—額定流量，Q1—實際流量，P—額定流量的軸功率，P1—實際流量的軸功率，n—水泵的額定轉速，n1—水泵的實際轉速
因額定流量Q=100%時，n=100%，P=100%;若n1=90%n時Q1=90%Q，P1=72.9%P，即可節電27.1%;若n1=80%n時Q1=80%Q，N1=51.2%N，即可節電48.8%。
在實際中絕大部分系統中泵的選擇均是按每天實際需求的最高峰來設計，一般選型的流量富裕在5％－15％之間。經過變頻系統改造后，加上休眠小泵的使用，節能20％以上非常容易達到。由于其節電效果明顯，所以系統收回投資快，能長期受益，且產生的社會效益也是非常巨大。
六、系統的其它優點
變頻恒壓供水系統同其它供水方式相比較，除了具有顯著的節能效果外，還有以下顯而易見的優勢：
1.恒壓供水技術因采用變頻器改變電動機電源頻率，而達到調節水泵轉速改變水泵出口壓力，比靠調節閥門的控制水泵出口壓力的方式，具有降低管道阻力大大減少截流損失的效能。
2.由于變量泵工作在變頻工況，在其出口流量小于額定流量，泵轉速降低，減少了軸承的磨損和發熱，延長泵和電動機的機械使用壽命。
3.水泵電動機采用軟啟動方式，按設定的加速時間加速，避免電動機啟動時的電流沖擊，對電網電壓造成波動的影響，同時也避免了電動機突然加速造成泵系統的喘振。徹底消除水錘現象。
4.實現恒壓自動控制，不需要操作人員頻繁操作，降低了人員的勞動強度，節省了人力。
七、恒壓供水使用的領域
1.自來水供水、生活小區及消防供水系統，亦可用于熱水供應、恒壓噴淋等系統。 |
