摘 要：通過對變頻調速、恒壓供水技術的研究，對變頻調速恒壓供水節(jié)能技術在高校供水中的應用進行了系統(tǒng)闡述。
        高校用水量相對較大，尤其是實驗室及學生宿舍用水。因此，加強高校供水節(jié)能技術具有重要的現(xiàn)實意義。眾所周知變頻調速恒壓供水具有良好的節(jié)能性，且其自動化程度高，在提高其可操控性的同時，也有效地達到了節(jié)能目的。但是，由于高校供系統(tǒng)中的用水是變化范圍較大，一旦變頻水泵的選型或設計不合理，則會提高供水系統(tǒng)的造價，也會直接影響到供水節(jié)能的有效性。

1 變頻調速恒壓供水系統(tǒng)節(jié)能原理
        變頻調速就是利用改變電動機電源頻率來完成速度調節(jié)。變頻調速恒壓供水技術采用一個電位器來實現(xiàn)壓力設定，再結合一個高溫壓力傳感器對管網(wǎng)中的壓力進行監(jiān)測；當壓力傳感器將管網(wǎng)壓力信號傳入變頻器PID回路之后，PID回路立即會做出反應，將水量減少或增加的信號送至控制器，進而達到控制電機轉速。一旦在一定范圍內(nèi)的延時時間內(nèi)，管網(wǎng)內(nèi)的壓力還是過大或不足時，則可以通過PLC進行工頻/變頻切換，使管網(wǎng)內(nèi)的壓力與初始設定的壓力保持一致。隨著用水量的降低，變頻器則會自動地降低輸出頻率，以此來調節(jié)電動機轉速而達到節(jié)能的作用。而在恒壓供水系統(tǒng)中，變頻調速替代了恒速電機來對水泵進行驅動，進而達到預期的節(jié)能作用。根據(jù)流體力學，我們知道水泵的工作效率耷P＝C 1 （Q/n）－C 2 （Q/n）2 ；其中C 1 、C 2 均為常數(shù)，n為電機轉速，Q為水量。當利用轉速進行水量控制時，水量與轉速為正比；由于，比值Q/n不變，故供水效率始終保持在最理想的狀態(tài)而提高了水泵的效率。

2 變頻調速恒壓供水節(jié)能技術的優(yōu)勢
        變頻調整恒壓供水系統(tǒng)較傳統(tǒng)供水系統(tǒng)的優(yōu)勢在于其可以保持24h自動恒定水壓，并結合管網(wǎng)壓力信號自動啟動備用水泵，具有良好的無級壓力調動，保障供水質量；同時，也不會造成水管網(wǎng)線破裂等安全隱患的發(fā)生。變頻調速恒壓供水節(jié)能技術是以變頻調速為恒壓基礎，進而取代了傳統(tǒng)高位水箱或壓力罐等供水設備，既節(jié)省了大量的占地空間和投入資金；也避免了水泵的頻繁啟停，而提高了供水系統(tǒng)的安全性，同時也因該系統(tǒng)的平滑啟動，而避免了啟動過程中對電網(wǎng)和水泵電機的沖擊，進而提高了水泵的使用壽命 [3] 。另外，變頻調整恒壓供水系統(tǒng)既改善了傳統(tǒng)供水系統(tǒng)中水壓不穩(wěn)定問題，也避免了傳統(tǒng)供水過程中啟停過程中的水錘效應，進而全面提高了供水水質。與此同時，變頻調速恒壓供水系統(tǒng)還可以結合實際用水量來控制水泵轉速，并在實現(xiàn)多泵循環(huán)工作以及各種保護功能的同時，也延長了水泵的使用壽命，進而達到節(jié)能增效的目的。

3 變頻調速恒壓供水系統(tǒng)分析
        目前，筆者所在高校采用的恒壓供水系統(tǒng)主要運用電機調整裝置對水泵轉速進行控制；同時，自動實現(xiàn)對運行水泵的調整與控制，進而完成整個高校供水壓力的閉環(huán)管理，使之管網(wǎng)流量出現(xiàn)變化時，也能通達穩(wěn)定供水壓力，進而實現(xiàn)節(jié)能目的。

        3.1 變頻調速恒壓供水系統(tǒng)結構。筆者所在高校變頻調速恒壓供水系統(tǒng)圖（見圖1）。該變頻調速恒壓供水系統(tǒng)由3臺水泵、1臺變頻器、1臺PLC輸入（出）單元與壓力傳感器等組成。PLC控制3臺水泵運行；水泵速度調節(jié)則采用變頻調速技術，采用“一變多定”控制方式來進行；同時，結合PLC電流信號來對變頻水泵進行驅動。

        3.2 變頻調速恒壓供水系統(tǒng)控制原理。高校變頻調速恒壓供水系統(tǒng)控制原理，是利用出水管網(wǎng)中安裝的壓力傳感器將出口壓力信號轉變成為標準號（4mA~20mA）送至PLC模擬量輸入端口后進行PLC調控，并經(jīng)過運算結果與設定壓力參數(shù)進行對比后，得出相應的調節(jié)參數(shù)，再送至變頻器；而變頻器則對水泵的轉速予以相應的控制，進行達到調節(jié)系統(tǒng)的供水量，使高校供水系統(tǒng)管網(wǎng)中的整體壓力保持在設定壓力之上；一旦出現(xiàn)用水量超過一臺水泵供水量時，PLC會結合用水量大小對工作水泵數(shù)量進行控制；同時，變頻器則會對工作水泵轉速予以實際調整，進而實現(xiàn)恒壓節(jié)能供水的目的。一旦，供水負載出現(xiàn)變化，輸入電機電壓與頻度也隨之會發(fā)生改變，并形成以設定壓力為標準的閉環(huán)式高校恒壓供水節(jié)能控制系統(tǒng)。另外，該系統(tǒng)中還設置有多種自我保護功能，以充分保障水泵的維修與正常供水需求。

        3.3 變頻調速恒壓供水系統(tǒng)水泵控制過程。筆者所在高校采用PLC為S7－200型，變頻器為M430型；本文僅以上述PLC和變頻器為例進行水泵控制說明，PLC的I/O分配見表。開始工作時，若泵1變頻啟動時，水泵轉速則從0開始隨頻率逐步上升，若變頻器頻率達至50Hz時，管內(nèi)水壓還處于上限值時，則經(jīng)一段時間的延時，泵1切換至工頻運行；此時，變頻器頻率則會由50Hz降至0Hz；泵2變頻啟動；若水壓仍未達到要求時，則會直接啟動泵3。同樣，在水泵切換時，若3臺水泵均在運行中，當泵3變頻降至0Hz時，水壓仍處于上限時，則會經(jīng)一段時間的延時后，使泵1停止工作，變頻器頻率則會從0Hz迅速上升，若水壓仍處于上限值時，則會經(jīng)一段時間的延時后將泵2停止工作。這樣的水泵切換，既可以有效降低水泵的頻繁啟停，也可以對高校水管網(wǎng)線的水壓波動迅速做出反應，并在變頻器的調節(jié)作用下，保持水壓的平穩(wěn)過渡，在避免高校水管網(wǎng)線短暫停水的提前下，也達到節(jié)能供水的目的。

        綜上所述，高校供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性與水質安全性，既關系到高校師生的生活、工作用水質量，也全面實現(xiàn)了供水節(jié)能技術要求。同時，該供水系統(tǒng)還降低了高校供水系統(tǒng)的工作強度及相關的日常與維修費用，真正實現(xiàn)了節(jié)能增效的目的。