多机组恒流供水系统

刘锐

摘 要：多机组恒流供水系统不同于常见的恒压供水系统和单机组恒流供水系统，多机组恒流供水系统是以输水总管出水流量作为系统控制目标，在设定某流量后，系统采用分数阶PID控制器，多台机组协同工作。随着社会经济的快速发展，人们对供水的质量和安全可靠性的要求不断提高。该套系统具有反应灵敏、快速稳定的特性，为水利供水项目提供了新的设计方案。随着吉林市生态景观工程的竣工，可将其作为一个供水项目模型基地，为水利设计工作提供大量、必要的设计数据。

关键词：冲排水泵房 离心泵 分数阶PID控制器 恒流供水

中图分类号：TH814 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）11（a）-0065-01

随着社会经济的快速发展，水对人民生活与工业生产的影响日益加强，人们对供水的质量和安全可靠性的要求不断提高。而用户对供水的方式的要求是多种多样的，因此如何满足用户日益增长需求，成为设计工作者的当务之急。随着电力电子及计算机技术的发展，多机组恒流供水系统的实现成为了可能。该系统具有造价低、施工简单、节能效果显著、全自动控制等优点，为水利供水项目提供了新的设计方案。

目前国内供水设计方案中多为恒压控制方式，而恒流控制方式很少见，特别是多机组恒流控制系统在供水工程中鲜有应用。本文根据吉林市生态景观工程多台机组恒流供水系统的运行数据，论证了多机组恒流供水系统可作为成熟的设计模型应用到以后类似水利供水项目中。

1 松花江北岸的冲排水泵房恒流供水系统试验

1.1 北岸冲排水泵房恒流供水系统

北岸冲排水泵房主要功能是给松花江内4个橡胶坝袋充、排水。如图1所示。

系统由5台离心泵、输水总管、4个橡胶坝袋组成。水泵机组的工作方式为4台工作1台备用。每台水泵电动机配有变频器，共用一台可编成控制器（PLC）。水泵可工频运行和变频运行。首先，操作人员应根据前池液位和需要充、排橡胶坝袋的数量，来选择投入的机组工作台数，并设定输水总管流量参数。再由PLC向即将投运的水泵电机变频器统一送出启动信号和频率参数。并实现联调，以避免多台水泵同时工作时，由于各水泵出水口压力不同所造成的系统失衡问题。其次PLC根据出水总管的实测流量和工作机组出口压力，改变变频器频率，微调当前水泵转速，使实测流量快速接近预先设置值，并稳定。

1.2 试验

1.2.1 试验条件

前池水位已知，5台水泵机组停机，输水管内充水。

1.2.2 实验数据

试验一、模拟前池水位变化。启动3台机组，输水总管流量参数设定值3000。机组启动，频率给定为30HZ，以冲开机组出水侧液控止回阀。2 min后输水总管流量实际测量值3000左右稳定运行。待系统稳定后，调节进水阀门，模仿低水位运行。系统随之发生响应，很快输水总管流量实际测量值再次稳定在3000左右。流量最大波动值△Q约为200。再待系统稳定后，再调节进水阀门，模仿高水位运行，系统依旧快速响应，并达到稳定。△Qmax约为1000。

实验二、增加（减少）1台机组的动态运行。启动4台机组，输水总管流量参数设定值4500。机组启动，待系统稳定运行后，停止1台水泵工作，系统随之发生响应，很快输水总管流量实际测量值再次稳定在4500左右。流量最大波动值△Qmax约为1000。再待系统稳定后，再增加投入1台水泵工作，系统依旧快速响应，并达到稳定。△Qmax约为1500。

2 试验结论

本次试验共选取4组工作状态进行实验。根据实验情况分析如下：该套恒流系统在外部工作条件发生变化后，系统能够围绕参数设定做出快速响应，稳定性强。存在过补偿，△Qmax较大。

3 存在问题及建议

3.1 软件操作画面

系统人机操作画面友善，但有些粗糙。建议操作画面采用3D技术，数据表格精度应进一步提高。

3.2 流量变化大，水捶问题

该套恒流系统反应较快，即系统工作状态发生改变时，系统能快速发生响应，不可避免的出现过补偿，△Q较大。本工程属低水压宽稳定度类型，系统响应完全满足要求，如果推广到其他供水项目，需要水保计算时提供△Q的允许范围及其一阶导数和二阶导数作为系统的限定条件。

3.3 自动操作停机

该套恒流系统因坝袋内压力变化不能反应其内充水情况，故通常采用的压力设定作为机组停机条件已经不能在用，考虑各橡胶坝袋前分别设有流量计，可根据坝袋总体积来计算充满坝袋所需要的水量作为关机条件。

3.4 为保证工程安全在设计前应做仿真实验

目前仿真实验和工程设计是对矛盾：即仿真实验的数学模型需要工程实施后，才能较为精确的建立起来。而设计工作的开展往往需要仿真实验的成果作为指导。随着吉林市生态景观工程的竣工，可将其作为一个供水项目模型基地，为水利设计工作提供大量、必要的设计数据。

参考文献

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[2] 陈清，徐娅，李昌湖，等.活性炭-超滤-紫外线组合工艺用于公共直饮水的实践[J].膜科学与技术，2012（3）：91-94.

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