王传成
摘要：本文介绍利用智能补压供水系统控制输出水压，并通过反馈信号调整输入控制的恒压自动供水设备。由于采用智能直接补压，因而取代了以往概念上二次水源的恒压供水。该装置动态性能有了很大的提高，而且造价低、体积小。
关键词：智能；变频器；补压供水
中图分类号：TU991.56文献标识码：B
恒压自动供水设备已广泛用于自来水自动加压系统中。目前的恒压自动供水控制系统主要由水池、水箱、变频器、控制器和一组继电接触开关组成。整个设备较大、造价较高，其控制性能不好。新型智能补压控制是通过系统传感器根据反馈信号进行分析、处理和记忆，并根据前次的控制效果来调整本次的控制方式。这种控制系统的运行是直接接入自来水管道，充分利用自来水自然压力，从节能的角度综合给定指令、运行环境等多种参数来进行自动调整。在调整过程中实现了自我纠正、自我学习记忆等功能，因而获得最佳的运行效果。
一、系统构成及控制方案
这种新型智能补压供水系统主要由可编程控制器、变频器、继电接触器、传感系统以及专设管路组成。系统的控制原理如图1所示。
它是将操作面板输入的给定压力、水泵的出水压力和感应信息参数输入到可编程控制器中，由可编程控制器在智能网络进行优化计算后去控制变频器的工作状态和各个水泵的选通。装置的面板上同时显示给定压力、变频器输出频率和故障指示。控制过程如下。
1．如果输入自来水压力等于或大于要求的设定压力，输水管路可通过带有止回阀的管路直接输入恒压管网。此时，水泵控制系统停止工作。
2．当输入水源压力小于要求压力时，止回阀关闭，水泵控制系统投入。系统按设定压力供水，并通过压力传感器的反馈信号来调整输入控制，使水压保持稳定。
3．如果系统失控形成高压，出水管上的过压触点闭合，并使系统停止工作。
4．如果突然出现供水源停水，为避免系统空转，供水管路上的液位传感信号输送到控制系统，使系统停止工作并报警。
本系统可带动多台水泵，其中只有一台是变频调速运行的，其它各台是变频启动后并网运行（设备系统见图2）。
二、控制原理
本系统采用了智能控制作为控制器参与整个调节过程。利用希望输出与实际输出之间的误差对其网络进行分析，可以让网络通过学习使其输入输出关系恰好是被控对象传递函数的反函数，这样就可使实际输出等于希望输出，具体函数关系如下所述。设被控制对象的输入u和输出y满足下面的非线性函数关系：y=f(u)，可把网络的功能看作输入输出的一种函数变换：u=f-1(y)。
当u水压=y水压时，即可满足系统实际输出y等于期望输出y设定的要求。对于复杂的被控对象，非线性函数f(u)采用数学方法是难以建立的。利用智能网络具有模拟非线性函数的能力来模拟f-1(y)，尽管f-1(y)的形式未知，但通过学习过程，利用误差来调整可使：e误差mm=y设定一y→0。
这实际上是对被控对象函数的一种求逆过程。整个网络的控制就相当于一种开环控制，而且误差极小。所以，智能网络控制可得到比其它控制更好的节电、延长使用寿命的效果。
本系统主要是对变频器进行控制。目前常用的变频器基本上采用两种控制方式，一种是电压一频率的比值恒定的控制方式；另一种是矢量控制方式。这两种控制方式虽能满足一些场合的需要，但还有许多不足之处。在变频器中采用智能控制是近年来发展起来的新技术，它不仅可提高系统的性能，还可降低对主电路元器件的要求。这样可采用价格较低的国产元件来生产这种设备，以降低成本。所以我们将智能控制用于变频调速系统，它可提高系统的性能并可按现场的运行情况实时地自动调节系统的参数，使其始终处于最佳的工作状态。
这里采用的是一种正反馈和负反馈相结合的控制模式。主要是利用给定压力和从远程压力表反馈回来的实际水压、水源的供给值况、电源电压等参数来构成输入模式，它的输出模式主要由变频器的输出频率、输出电压和选择开关（即与电网直接相连的水泵开关）等参数构成。
三、电气控制实例（见图3）
本实例由两台水泵M1、M2供水，配有变频器、可编程控制器、降压变压器及传感器，系统不设水池、储水罐、压力罐等，经1年多运行，效果理想。
1．经转换开关通过1、2两控制线路实现自动和手动控制。FR1、FR2为热继电器，QS1、QS2可根据供水情况进行关断。
2．自动时可恒压供水，手动时可通过降压启动实现应急性非设定值提压。
3．自动状态下，通过接触器KM1~KM7实现变频软启动运行，并在运行一台泵以上时，只有一台在变频状态下运转，其他泵自动切换到工频电源下工作。其中，YLCG提供压力反馈信号，KG提供过压力信号，YW提供水源信号。其他信号（图2未列出）如温度、过压、过载、指示灯等由变频器、可编程控制器及相应的接触器等引出。
这种采用可编程控制器直接控制变频调速器实现直接补压供水的专控设备，由于利用自来水原有压力直接进行补压，不但节省了水池、水罐等配套设施，降低了造价，而且节约了电能。解决了以往概念上二次水源污染的问题，提高了动态性能。相信会因其环保好、造价低、体积小、性能优良等特点得到广泛的应用。