1 引言
出廠水的恒壓供水是自來水生產流程中的重要一環，送水壓力的穩定及精度直接影響到千家萬戶的正常用水。在能源日益緊張的今天，變頻調速技術以其卓越的調速性能、顯著的節電效果，以及在國民經濟領域的廣泛適用性，而且變頻調速在改變水泵性能和自動控制方面優勢明顯。下面以揭陽市第二水廠的送水泵房恒壓控制系統為例作分析。

2 系統分析
2.1 結構描述
為降低生產成本，改善工藝條件，提高生產效率及安全性，消除水錘效應的破壞性，平滑調節出廠水壓力。揭陽市第二水廠送水系統采用由plc、變頻器(內藏pid)、變頻泵、定速泵、自動化儀表及計算機等組成了串級全自動調節控制系統。如圖1所示。

圖1 串級全自動調節控制系統

泵房主要配備:1臺telemecanique公司的plc tsx8740、2臺施耐德公司的gd2377變頻器、2臺250kw的變頻泵、3臺250kw的定速泵，向城市管網供水。
中控室值班人員可將出廠水壓力通過計算機人機界面輸入到plc中，plc根據標準的出廠水壓力值與實際出廠水壓力值之差，經計算，改變變頻器的輸出頻率，調節電機轉速，達到調整出廠水壓力的作用，進行閉環控制。并且安裝了就手動與plc自動控制兩種運行模式，可以將mcc柜及現場控制柜互相切換。
根據市區實際用水情況，安裝了pc全自動調節程序，各用水時段壓力調整如附表所示:
附表 各用水時段壓力調整值

2.2 施耐德gd2377變頻器
施耐德gd2377變頻器具有如下特點:
(1) 降低電機啟動電流和配電容量，避免增容投資。在電網電壓下直接啟動電動機，其容量不得大于電網容量的15～20%，選用gd2377變頻器后，可把變壓器的容量下降至傳統驅動方式時的40～50%。
(2) 降低啟動機械應力，減少直接起動帶來的機械沖擊力和機械的磨損，延長電機及相關設備的壽命;
(3) 軟起動、軟停機，具有過流保護、直流側欠壓過壓保護、模塊過溫保護、短路保護、環境溫度檢測等功能;
(4) 開放式操作顯示鍵盤和屏幕，操作靈活，便于故障診斷;
(5) 微處理控制系統，pid控制功能，支持多種通訊接口，性能可靠;
(6) 具有自動復位、自動重新啟動功能，可以在故障解除或系統恢復后重新啟動系統。
2.3 分析
plc和內藏pid功能的變頻器組成的變頻恒壓供水控制系統，由于采用串級控制系統，可以具備以下功能:
(1) 由于副環具有快速作用，它能夠有效地克服二次擾動的影響，擾動只要影響到副被控制量，調節過程立即開始，使主被控量變量的動態偏差大為降低;
(2) 由于副環起了改善對象動態特性的作用，因此，可以加大主調節器的增益，提高系統的工作頻率;
(3) 由于副環的存在，使系統有一定的自適應能力。
為了保持串級控制系統的控制性質，還應避免閉合副環進入高增益區，主回路周期t1為(1～3)t2的區域，即t1＞3t2，以免產生共振現象。
2.4 自動調節關系描述
(1) 從計算機輸入壓力設定值(pset)，啟動變頻泵，pid調節器(plc)將根據用水量q的變化調節變頻器的輸出頻率f，使出廠水管網壓力等于設定壓力(pout=pset)。
(2) 當變頻器頻率調至比較大值(fmax)，而送水壓力仍小于設定值pset時，則變頻器頻率調至比較小值(fmin)，同時啟動一臺定速泵。
即f=fmax時，pout＜pset，則f=fmin, 啟動一臺定速泵。
(3) 當變頻器頻率調至比較小值(fmin)，而送水壓力(pout)仍大于設定值(pset)時，則停止一臺定速泵運行，同時將變頻器頻率上調。
比較大、比較小轉速的確定:
tmh[meter]=pt10[bar] 10.2 + 5－lit10[meter]
speedmax[hz]=tmh 0.714 + 23.57
speedmin[hz]=tmh 0.442 + 22.74
經計算，變頻器的比較大頻率為50hz，比較小頻率為40hz，即為比較大轉速的80~100%。
全電壓起動與變頻起動的效果對比:
在拖動系統中，決定加速過程的是動態轉矩tj:
tj=tm－tl
根據異步電動機和水泵的機械特性，可知水泵在直接起動過程中，拖動系統動態轉矩tj是很大的，所以加速過程很快。而采用變頻調速后，可以通過對升速時間的預置來延長起動過程，使動態轉矩大為減少。在停機過程中，同樣可以通過對降速時間的預置來延長停機過程，使動態轉矩大為減小，從而徹底消除了水錘效應。

3 結束語
在現代自動化水廠中，采用變頻調速的恒壓控制系統，可以降低電耗，安全、優質、高效、低耗供水。