在水處理和調(diào)度運(yùn)行成本中，水泵電機(jī)能耗占大部分。為有效利用水電資源，保證供水質(zhì)量，常用變頻恒壓控制技術(shù)。當(dāng)供水量變化時(shí)，調(diào)節(jié)電機(jī)速度，保持水廠出水壓力恒定，達(dá)到節(jié)能目的。通常以水廠出水壓力為控制對(duì)象，但水廠與用戶間涉及復(fù)雜供水管路，往往無(wú)法確保用戶端壓力恒定，難以有效節(jié)能和穩(wěn)壓供水。因此根據(jù)管路、壓力和用戶特點(diǎn)，研究水泵電機(jī)速度的優(yōu)化控制、降低能耗和提高供水質(zhì)量具有重要意義，已有文章提出了某些優(yōu)化控制方案[1～2]。本文根據(jù)水網(wǎng)特點(diǎn)，提出壓力跟蹤流量的控制方法，以實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能和用戶端恒壓供水。
供水網(wǎng)絡(luò)工作特點(diǎn)
鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水與城市供水網(wǎng)絡(luò)不同，用戶分散，供水管路長(zhǎng)，管路損耗大，有時(shí)中間需設(shè)有升壓站，以保持足夠水壓，對(duì)消防用水等要求較高的場(chǎng)合尤為重要。另外工廠類(lèi)用戶集中的區(qū)域用水量較大，且其用水量、時(shí)間和水壓呈一定的變化規(guī)律，對(duì)管路水況影響也很大。
某城郊水廠從河流抽水，進(jìn)入水廠經(jīng)沉淀過(guò)濾等處理后，再通過(guò)管道供給用戶。通常每天的8~24時(shí)供水量較大，白天工廠用戶為主，晚上18~24時(shí)，大多為居民用戶，清晨0~7時(shí)用水量為白天的一半。
單臺(tái)水泵的輸出揚(yáng)程與流量  有對(duì)應(yīng)關(guān)系，將揚(yáng)程換算成壓力P后可得關(guān)系式式中：  為流量為零時(shí)的水泵揚(yáng)程；A、  為換算系數(shù)和揚(yáng)程比例系數(shù)；S、n為管阻系數(shù)和電機(jī)轉(zhuǎn)速。
可見(jiàn)壓力與速度和流量的平方成正比，其功率與速度和流量的立方成正比。
多臺(tái)水泵時(shí)，只需一臺(tái)泵調(diào)速，其余泵工作在工頻狀態(tài)或停機(jī)，圖1所示是其變頻調(diào)速的揚(yáng)程流量特性曲線圖；PA與Q0的交點(diǎn)H0對(duì)應(yīng)于有  臺(tái)水泵處于工頻工作而調(diào)速泵輸出流量為零（n0=0）時(shí)的揚(yáng)程。在一定轉(zhuǎn)速下，流量增加時(shí)，壓力減少，一般變頻控制采用供水端恒壓，即當(dāng)管道流量Q變化時(shí)，沿直線PA調(diào)節(jié)速度，其速度范圍no~nN，從管路系統(tǒng)考慮，流量發(fā)生變化，由于存在管阻，輸出端實(shí)際壓力不會(huì)保持恒定，若采用PA恒壓輸出，在大流量時(shí)，用戶端的出水壓力就達(dá)不到要求。若保持PB，小流量時(shí)，用戶端出水壓力超標(biāo)，能源浪費(fèi)大，且管道易受損。在不同流量Q0~Q4時(shí)，根據(jù)管阻系數(shù)S和用戶端要求壓力，就可計(jì)算水廠的輸出壓力，從而找到優(yōu)化控制方案，使系統(tǒng)達(dá)到最佳的節(jié)能效果。