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附件1：文献综述
供水控制系统发展综述
顶格，1.5倍行距，小二号黑体字，段15 三黑号体字，1.5倍行距，段10 专业班级：电气本066 姓名：连芳 学号：06011794 摘要：传统的供水系统普遍存在耗能大、自动化程度低、维护不便，容易二次污染等问题，不能满足高层建筑中生活用水和应急用水的需求。本文主要提出一种变频恒压供水系统，以达到恒压控制，高效稳定和经济节能性。 关键词：变频；恒压控制；高效稳定；经济节能
1 引言
我国是个能源需求大国，而建筑能耗占了总能耗的1/3。随着我国建筑业突飞猛进的发展，高层建筑与日俱增。高层建筑由于层数多、高度大、用水要求高，给水系统的能耗很大。传统的供水系统不仅造成水资源和电资源的浪费，而且还会带来水质的二次污染。高层建筑的消防应急用水，面临的形势依然严峻,存在着众多方面的问题。如何有效提高高层建筑给水系统能量利用率，实现高效节能，确保消防应急用水，成为了高层建筑给水设计的首要问题。因此，在建筑给水系统的设计中做到系统优化、节水节能，减少不必要的水资源浪费，是建筑给水工作中必须解决的问题[1]。
变频恒压供水系统集变频技术、电气技术、现代控制技术于一体的变频恒压供水系统，不仅可以显著提高供水系统的稳定性和可靠性，而且也有利于实现供水系统的集中管理与监控。此外，变频恒压供水系统还具有良好的节能性，这在大力提倡节能降耗的今天尤为重要[2，3]。
2 供水控制系统
2.1我国小区供水技术
在我国传统的小区供水方式有：恒速泵加压供水、恒速泵加水塔的供水、恒速泵加高位水箱的供水和恒速泵-气压罐供水方式[4]。
（1) 恒速泵加压供水方式：水泵从蓄水池中抽水加压直接送往用户。这种供水方式无法对供水管网的压力做出及时的反应，自动化程度低，其由于耗能不合理、适应性差已被淘汰.
（2) 恒速泵加水塔的供水方式：水泵先向水塔供水，再由水塔向用户供水。这种供水方式基建设备投资最大，占地面积也最大，而且系统水压不能随系统所需流量和系统所需要压力下降而下降，故还存在一些能量损失和二次污染问题。
（3）恒速泵加高位水箱的供水方式：与水塔是相同的，只是水箱设在建筑物的顶层。虽然占地面积与设备投资都有所减少，但此方式供水范围较小。并且异物的进入容易污染水质，维护不方便，目前较少使用。
（4) 恒速泵-气压罐供水方式：利用封闭的气压罐代替高位水箱蓄水，通过监测罐内压力来控制泵的起停。罐的占地面积相对较小，而且气压罐是密封的，减少了水质因异物进入而被污染的可能性。但此方式因为调节量小、电器设备要求高、系统维护工作量大等缺点,使这种供水系统的发展受到限制。
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传统的供水方式普遍不同程度的存在浪费水力、电力资源，并效率低、可靠性差和自动化程度低等缺点，严重影响了居民的用水和工业系统中的用水。
2.2国外小区供水系统
在发达国家，供水系统普遍采用按管网各节点的需求，按时分配水量的调节方式，依照各地区的需水量来调节各地区管网入水的水压和流量。这种系统庞大复杂，一般采用集散控制系统进行局部调节、集中管理。整个系统有较强的控制
能力和灵活性[5]。
2.3变频恒压供水系统
2.3.1 供水系统的特性和工作点[6]:
（1) 供水系统的基本特性和工作点扬程特性:是以供水系统管路中的阀门开度不变为前提，全扬程与流量间的关系的曲线H1=f(QG)，称为扬程特性曲线，如图1曲线（1）所示。
（2）管阻特性：以水泵的转速不变为前提，扬程H与流量Q之间的关系H=f(Qu)，称为管阻特性曲线，不同阀门开度，管阻特性曲线不同。如图2-1曲线（2）所示。
（3) 供水系统的工作点:扬程特性曲线和管阻特性曲线的交点，称为供水系统的工作点，在这一点上，供水系统处于平衡状态，系统稳定运行。
（4) 供水功率:供水系统向用户供水时所消耗的功率P (KW)称为供水功率。
图1 供水系统的基本特征
2.3.2 供水系统中的恒压控制与调节流量的方法
供水系统的控制，流量是供水系统的基本控制对象。当用户需求发生变化时，需要对供水系统做出调节，以适应流量的变化。常用的调节方式有阀门控制法和转速控制法两种。
(1）阀门控制法：转速保持不变，通过关小或开大阀门不调节流量，以适应用
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户对流量的需求。这时的管阻特性将随阀门开度的改变而改变，但扬程特性则不变。
(2)转速控制法：阀门开度保持不变，通过改变水泵的转速来调节流量。当水泵的转速改变时，扬程特性将随之改变，而管阻特性则不变。
由水泵的相似定律又称为比例定律[8]可以看出，功率与转速的立方成正比，流量与转速成正比，损耗功率与流量成正比[9]，所以调速控制方式要比阀门控制方式供水功率要小得多，节能效果显著, 这是变频调速供水系统具有节能效果的最基本方面。
2.3.3 供水系统中的调速原理
变频恒压供水系统的供水部分主要由水泵机组、电动机、管道和阀门等构成。通过变频器调节异步电机的转速，从而改变水泵的出水流量而实现恒压供水的。因此，供水系统变频的实质是异步电动机的变频调速[7]。
3 变频恒压供水系统的构成
工频电网
人机界面 故障 报警 系统 变频器 接触器组 可编程控制器PLC 压力变送器 主泵1 主泵2 主泵3 供水管网
图2 变频恒压供水系统组成原理框图
从原理图2可以看出，变频调速恒压供水系统由执行机构、信号检测、控制系统、人机界面、通讯接口以及报警装置等部分组成[10]。
1.执行机构：由一组水泵组成，图中3个水泵分为2种类型：
(1)调速泵：由变频器控制，根据用户用水量的变化来改变电机的转速，以维护管网水压压力恒定。
(2)恒速泵：只运行在工频状态，速度恒定，当用水量增大而调速泵的最大供水能力不足时，对供水量进行定量的补充。
构成水泵机组是因为在用水量不太大时，系统中不是所有的水泵都在运行，既可以提高水泵的运行寿命，也可以降低系统的功耗，以达到节能的目的。
2.信号检测：在系统控制过程中，需要检测的信号：
(1)水压信号：反映用户管网的水压值，是模拟信号，读入PLC时，需进行A/D转换。
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(2)液位信号：反映水泵的进水水源是否充足。
(3)报警信号：反映系统是否正常运行。该信号为开关量信号。
3.控制系统供水控制系统一般安装在供水控制柜中，包括PLC系统、变频器和电控设备三个部分。
(1)PLC系统直接对系统中的压力、液位、报警信号进行采集，人机接口和通讯接口的数据信息进行分析、实施控制算法，得出对执行机构的控制方案，通过变频调速器和接触器对水泵进行控制。
(2)变频器对水泵进行转速控制的单元。
(3)电控设备用于在供水控制器的控制下完成对水泵的切换、手/自动切换以及就地/集中等工作。
4.人机界面（或称人机交互）是系统与用户之间进行信息交互的媒介。包括触摸屏和组态软件[11]。通过人机界面，实现水压设置、系统状况显示等。
5.通讯接口:通过该接口利用网络技术和组态软件以及其它的工业监控系统进行数据交换，还可以将先进的网络技术应用到系统中去。
6.报警装置:为了保证系统可靠、安全、平稳地运行，防止因电机过载、变频器报警等故障，必须对各种报警量进行监测，由PLC判断报警类别，进行显示和启动保护机制，以防止事故发生。
在PLC的控制下, 整个系统工作协调,稳定, 并且提高了工作效率,延长了电机的使用寿命。
4 结论
针对某居民小区供水电气控制系统的设计, 初步设计为一套由PLC、变频器、压力传感器、多台水泵机组、计算机、通信模块等主要设备构成的变频恒压供水系统，以克服传统供水方式普遍存在的效率低、可靠性差、自动化程度低等缺点，实现高效节能、自动可靠、维护简单、管理方便的恒压供水。
参考文献
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[4] 崔金贵.变频调速恒压供水在建筑给水应用的理论探讨[J].兰州铁道学院学
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