变频恒压供水系统控制方案的优化设计

　　变频恒压供水是指在供水管网中用水量发生变化时，出口压力保持不变的供水方式。供水管网的出口压力值是根据用户需求确定的。传统的恒压供水方式是采用水塔、高水位箱、气压罐等设施实现的。
　　近年来，随着变频调速技术的日益成熟，其显著的节能效果和可靠稳定的控制方式，在供水系统中得到广泛的应用。变频恒压供水系统对水泵电机实行无级调速，依据用水量及水压变化通过微机检测、运算，自动改变水泵转速保持水压恒定以满足用水要求，是目前最先进，合理的节能供水系统。与传统的水塔、高位水箱、气压罐等供水方式比较，不论是投资、运行的经济性、还是系统的稳定性、可靠性、自动化程度等方面都具有优势：
　　本文针对金山煤矸石热电厂的实际供水需求情况，对变频恒压供水系统的控制方案进行了以下两方面的优化设计。
　　1、多工作模式的控制方案金山电厂包括家属区及厂区两部分，家属区共计6个楼，主要是供给部分家属和大部分单身职工及部分临时工人生活用水；厂区供水主要是包括市区通勤在内的全厂职工办公及生活用水，夜晚为用水低峰期（谷期），此时家属区和厂区用水较少；上午和下午用水集中在厂区，属中风期；中午为用水高峰期，主要是厂区通勤职工和家属区职工生活用水。
　　以最小功率机组满足供水需求，最大限度减少无用功率发生，时供水系统工作在最佳工况区域。本系统三个机组按功率大小分别命名为I、II、III号泵组，在实际运行中包括单机运行、双机运行、三机运行的工作状态，及多模式之间的切换，实际工作状态如下：
　　其中I号机组功率最小，II号功率中等，III号功率最大；夜间谷期选择一号机组，变频运行；上午和下午选择双机运行，先选择I、II号机组，若不能满足供水需求，改换I、III泵组，先I变频后I工频II或III变频；中午供水高峰期选择三机运行，由双机直接转三机运行，高峰期按I、II号泵组工频运行，III号泵组变频运行；各供水区间可根据情况自由增泵或减泵。
　　2、乒乓滞回控制优化判别技术
　　当变频器的输出频率已经到达上限频率，而实际供水压力仍然低于设定压力时；或者当变频器的输出频率已经下降到下限频率，实际的供水压力仍高于设定的供水压力时，按常规做法就因该切换增泵或切换减泵。但若系统的工作状态恰好在增或减泵这个工况附近波动时，就会出现投入——切除——再投入——在切出的“乒乓效应”，这样增加了机器切换的次数，使系统一直处于不稳定的状态之中。同时，在切换过程和变频器从启动到稳定的过程中，系统的供水情况是不稳定的，实际供水压力也会在很大范围内震荡，这样既无法提供稳定可靠的供水压力，也使得机组由于频繁切换减少了寿命。所以，在实际应用中，应在确实需要切换的时候才进行机组的切换。
　　考虑到只有当变频的输出频率在上下限频率时才可能发生切换，并且上限频率时不可能减泵，下限频率时不可能增泵，所以可以将电子技术里的滞回比较器思想进行本系统的判别。但在实际运用中，又有两种情况可能使判别条件的成立有问题：实际供水压力超调的影响以及现场的干扰使实际压力的测量值有尖峰，这两种情况都使机组切换的判别条件在一瞬间满足，根据这个特点，在判别条件中加入延时的判断就显得尤为必要了。
　　所谓延时判别，是指系统仅满足频率和压力的判别条件是不够的，如果要真的进行机组切换，切换所要求的频率和压力的判别条件必须成立并且能够维持一段时间，比如：两分钟，如果在这段延时的时间内切换条件仍然成立，则进行实际的机组切换操作，如果不能维持这段时间，说明条件满足只是暂时的，如果进行机组切换可能引起一系列多余的切换操作。在这里引入电子技术里的积分器延时动作原理来处理，我们得出实际机组运行切换控制的积分时延乒乓滞回最优判别优化条件。
　　改进后的恒压变频控制系统，在金山电厂的实际运行中，控制稳定，使机组寿命延长，大大降低了电控系统的造价，实现了真正意义上的无人值守，经济和社会效益十分可观。