【正文】 市供水系統(tǒng)包括輸配水管網(wǎng)及二泵站、加壓泵站；(2)城市雨水、污水排水系統(tǒng)包括排水管網(wǎng)及雨水泵站、污水泵站；(3)小區(qū)、建筑的給水系統(tǒng)包括小區(qū)、建筑給水管網(wǎng)及加壓設(shè)施；(4)小區(qū)、建筑的排水系統(tǒng)——包括排水管網(wǎng)及小區(qū)排水泵站、建筑室內(nèi)污水提升泵等。由于水泵(或水泵站)都是同管道系統(tǒng)聯(lián)系在一起的，因此事實上，對這些系統(tǒng)的調(diào)節(jié)控制都可歸結(jié)為對水泵工況的調(diào)節(jié)上。可以將控制系統(tǒng)分為如下兩大類。(1)對水泵的開停雙位控制：按照液位(或壓力值)、流量等參數(shù)的要求，改變每臺水泵的開、停狀態(tài)或改變水泵的運行臺數(shù)。(2)對水泵工作點的調(diào)節(jié)控制：按照液位(或壓力)、流量等參數(shù)的要求，改變水泵的工作點，這種改變可以通過調(diào)節(jié)管路系統(tǒng)中閥門的開啟度實現(xiàn)或通過改變水泵轉(zhuǎn)速的方式實現(xiàn)。 水泵的調(diào)速控制給水排水工程中應(yīng)用的水泵多為離心泵。在前面內(nèi)容中已提及離心泵的調(diào)節(jié)方法有兩類：一類是通過調(diào)節(jié)水泵出口管路上的閥門來改變管路特性，實現(xiàn)水泵工況點的調(diào)節(jié)；另一類是改變水泵的轉(zhuǎn)速，從而改變水泵的特性曲線，實現(xiàn)水泵工況點的調(diào)節(jié)。前者節(jié)能效益較低，部分多余能量消耗在了閥門上；后者是一種高效節(jié)能的調(diào)節(jié)方式。因此調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速是改變水泵工況的較好方法。1）水泵調(diào)節(jié)的類型視用途目的不同，水泵調(diào)速的控制參數(shù)也有所不同。主要有如下3種典型情況：恒壓調(diào)速、恒流調(diào)速、其他調(diào)節(jié)方法；2）水泵的調(diào)速方法水泵的調(diào)速方法有多種，主要分為兩類：第一類是電機轉(zhuǎn)速不變，通過附加裝置改變水泵的轉(zhuǎn)速，如液力輻合器調(diào)速、電磁耦合器調(diào)速、變速箱調(diào)速等，都屬于這種類型；第二類是直接改變電機的轉(zhuǎn)速，如可控硅串級調(diào)速、變頻調(diào)速等。后者是在水泵站應(yīng)用較多的調(diào)速形式。3）串級調(diào)速：通常把轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢通過三相橋式整流變?yōu)橹绷麟姡弥绷麟妱訖C實現(xiàn)反電勢的方法，稱為機組串級調(diào)速。根據(jù)電能反饋的方式，串級調(diào)速又可分為下列3種形式；1)機械反饋機組串級調(diào)速：2)電氣反饋機組串級調(diào)速：3)可控硅串級調(diào)速。4）變頻調(diào)速：該技術(shù)是80年代水泵調(diào)運新技術(shù)。它通過改變水泵工作電源頻率的方式改變水泵的轉(zhuǎn)速：由上式可見，如果均勻地改變電機定子供電頻率f，則可平滑地改變電機的轉(zhuǎn)速，為了保持調(diào)速時電機最大轉(zhuǎn)矩不變，需維持電機的磁通量恒定。因此，要求定子供電電壓應(yīng)作相應(yīng)的調(diào)節(jié)，所以變頻設(shè)備兼有調(diào)頻和調(diào)壓兩種功能。變頻調(diào)速是通過變頻調(diào)速器實現(xiàn)的，它可以將輸入的固定頻率的電源(在我國為50Hz)轉(zhuǎn)換為頻率可調(diào)的電源輸出，供給水泵電機等需要調(diào)頻的設(shè)備作工作電源。變頻調(diào)速具有很高的調(diào)節(jié)精度。變頻調(diào)速技術(shù)的一個重要特點是可以實現(xiàn)水泵的“軟啟動”，水泵從低頻電源開始運轉(zhuǎn)．即由低速下逐漸升速，直至達(dá)到預(yù)定工況，而不是按照常規(guī)一啟動就迅速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，軟啟動的工作方式對電網(wǎng)的干擾小，無沖擊電流，也適臺于在幾臺水泵之間進(jìn)行頻繁的切換操作：這種啟動方式在恒壓供水等情況下有獨特的優(yōu)點?，F(xiàn)在變頻調(diào)速技術(shù)已在給水誹水工程中獲得許多應(yīng)用，包括調(diào)節(jié)水廠投藥泵的轉(zhuǎn)速、實現(xiàn)投藥量的高精度調(diào)節(jié)；在建筑或小區(qū)給水系統(tǒng)中用于恒壓給水控制；在大型的給水泵站，變頻調(diào)節(jié)供水泵的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)城市供水的恒壓或恒流調(diào)節(jié)等也有應(yīng)用。5）水泵調(diào)速運行的方式以變頻調(diào)速為例，通常以微電腦為控制中心，構(gòu)成水泵的變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，最典型的控制系統(tǒng)形式是反饋控制系統(tǒng)，控制中心根據(jù)控制點輸入的信號(如水壓)與給定值比較，調(diào)節(jié)變頻器的輸出，改變水泵工作電源的頻率，使水泵轉(zhuǎn)速相應(yīng)改變。一般為減少控制設(shè)備臺數(shù)、降低投資，常采用變速與定速水泵配合工作的方式。即一個泵站內(nèi)只有一至兩臺水泵變速運行，其余水泵為定速運行，變速泵與定速泵組合一起工作，通過對變速泵的調(diào)節(jié)，得到要求的各種工況。第二節(jié) 恒壓給水系統(tǒng)控制技術(shù)概述恒壓給水系統(tǒng)應(yīng)用廣泛。前面介紹的城市管網(wǎng)供水系統(tǒng)、建筑小區(qū)給水系統(tǒng)等，都屬于這種情況。按控制精度的高低，恒壓給水控制技術(shù)包括如下兩大類。(1)雙位控制系統(tǒng)。按水位(水壓)的高低兩個界限值控制給水泵的開停。當(dāng)高低水位相差不大、水壓被動較小時，可近似看作恒壓給水系統(tǒng)，如前述的高位水箱給水系統(tǒng)以及氣壓給水系統(tǒng)。這種控制方式精度低，水壓被動較大，是較為傳統(tǒng)的給水技術(shù)。(2)定值控制給水系統(tǒng)。按某一壓力(水位)控制點的水壓(或水位)目標(biāo)值進(jìn)行調(diào)節(jié)控制?？梢圆捎米冾l調(diào)速等技術(shù)，改變水泵特性，對水泵工況連續(xù)調(diào)節(jié)，將水壓控制在很小的波動范圍內(nèi)，這是當(dāng)前先進(jìn)的給水技術(shù)。按壓力控制點的設(shè)置位置，還可以將恒壓給水控制系統(tǒng)分為泵出口處恒壓控制與用戶最不利點處恒壓控制兩類。變頻調(diào)速恒壓給水技術(shù) 在給水系統(tǒng)中，用戶用水量的變化反映在水壓上，表現(xiàn)為管網(wǎng)水壓的波動。因此，調(diào)節(jié)水泵工況，保證用戶用水水壓的穩(wěn)定，就可以保證用戶用水。變頻調(diào)速恒壓給水系統(tǒng)可以通過自動控制實現(xiàn)上述調(diào)節(jié)。它由電機泵組、壓力傳感器、控制器、變頻器以及自動切換裝置等組成，以水壓為控制參數(shù)。水泵啟動后，壓力傳感器向控制器提供控制點的壓力值H。當(dāng)H低于控制器設(shè)定的壓力值H0(H0按用戶的水壓要求設(shè)定)時，應(yīng)該提高水泵轉(zhuǎn)速，控制器向變頻調(diào)速器發(fā)送提高電源頻率的指令；當(dāng)H高于H0時，則應(yīng)該降低水泵轉(zhuǎn)速，控制器向變頻器發(fā)送降低頻率的控制信號。當(dāng)某臺水泵的轉(zhuǎn)速達(dá)到規(guī)定的上限時．自動啟動新的水泵投入運行，反之，則自動減少運行水泵的臺數(shù)。通過調(diào)節(jié)水泵工作電源頻率的方式，改變水泵的轉(zhuǎn)速，從而改變了水泵的工況，構(gòu)成閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，自動調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速及工作水泵臺數(shù)，實現(xiàn)恒壓變量供水。通過前面的分析，可以總結(jié)出變頻調(diào)速恒壓給水技術(shù)有如下特點：(1)高效節(jié)能。設(shè)備能自動檢測系統(tǒng)瞬時水壓，據(jù)此調(diào)節(jié)供水量，節(jié)約供水能耗。設(shè)備電機在交流變頻調(diào)速器的控制下軟啟動，無大啟動電流(電機的啟動電流不超過額定流量的110％)，機組運行經(jīng)濟(jì)合理。(2)用水壓力恒定。無論系統(tǒng)用水量有任何變化，均能使供水管網(wǎng)的服務(wù)壓力恒定，大大提高了供水品質(zhì)。恒壓給水系統(tǒng)壓力控制點的位置恒壓給水系統(tǒng)是以滿足用戶用水水壓恒定為目標(biāo)進(jìn)行工作的。但在具體的系統(tǒng)設(shè)計上，按壓力控制點位置的不同，又可以分為兩大類：一類是將控制點設(shè)在最不利點處，直接按易不利點水壓進(jìn)行工況調(diào)節(jié)；另一類是將控制點設(shè)于水泵出口，按該點的水壓進(jìn)行工況調(diào)節(jié)，間接地保證最不利點的水壓穩(wěn)定。這兩類系統(tǒng)具有不同的控制特性與控制品質(zhì)?，F(xiàn)今恒壓給水系統(tǒng)多采用后一種方式，在后一類中，又可按壓力設(shè)定值的不同分為恒壓控制和變壓控制。氣壓給水系統(tǒng)的控制問題氣壓給水系統(tǒng)由水泵、氣壓罐、壓力檢測與控制裝置等組成。一般氣壓給水系統(tǒng)的壓力控制點即為氣壓罐內(nèi)的水位檢測裝置，它的位置選擇會影響到系統(tǒng)的工作特性。將氣壓罐同水泵一起安置在供水處(如建筑物地下室)還是將氣壓罐單獨裝在靠近最不利點（如供水末端)，在壓力控制及節(jié)能方面的特性就同前述的變速調(diào)節(jié)系統(tǒng)，越靠近用戶最不利點處用戶水壓越穩(wěn)定，越有利于節(jié)能。第三節(jié) 泵站組合運行系統(tǒng)控制系統(tǒng)的組成 在污水提升泵站中，使用微機控制變速與定速水泵組合運行，可以保持近水位穩(wěn)定，降低能耗。提高自動化程度。此節(jié)通過一個工程實例說明這一問題。由于進(jìn)水量的變化很大，過去使用多臺定速泵的形式，不能有效地控制進(jìn)水位在警戒線以內(nèi)、有時導(dǎo)致上游低洼地區(qū)跑冒污水，為了改善這種狀況。選擇了水泵變速運行并且使用微機控制的方案，1)一次儀表計量的水位、水量、溫度、電流、電壓等數(shù)據(jù)及各種故障信號均通過轉(zhuǎn)換器換成電壓模擬唁號，經(jīng)濾波器送入微機的A／D電路。2）微機輸出的開停水泵信號。經(jīng)過通用接口連接器、寄存器及繼電器驅(qū)動后，控制定速水泵啟動柜和變速水泵調(diào)速柜的開停。同時轉(zhuǎn)速的控制由微機發(fā)出數(shù)字量調(diào)速信號，經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換成電壓模擬信號，送至調(diào)速柜執(zhí)行。3)水泵發(fā)生故障時，微機要自動切除故障泵，啟動備用泵，并通過報警電路發(fā)出聲光報警信號。4)泵站的機電設(shè)備會產(chǎn)生大量電磁輻射，在電網(wǎng)上造成干擾。為了保證微機的正常工作，除機房內(nèi)墻要做金屬屏蔽網(wǎng)，交流電源側(cè)加穩(wěn)壓器、濾波器外，還要在輸出開關(guān)電路采用兩級繼電器進(jìn)行隔離，使干擾無法串入機內(nèi)。 系統(tǒng)軟件設(shè)計在擬定運行方案時，目先要確定運行控制的參數(shù)。根據(jù)當(dāng)前污水計量儀表的水平和泵站的工藝條件、以水位作為控制運行的直接參數(shù)，以進(jìn)水位換算的來水量和出進(jìn)水位相減的靜揚程作為間接參數(shù)較為可靠，并使用污水流量計進(jìn)行核對。變速運行可以實行水量控制、效率控制等各種方案。根據(jù)泵站的實際需要，選擇了“水量平衡與效率優(yōu)選”的控制方案，即在保持泵站進(jìn)出水量基本平衡的基礎(chǔ)上，通過優(yōu)選，使水泵在較高效率點工作。具體步驟是：1)由進(jìn)水位確定進(jìn)水總流量值Q總；2)由進(jìn)出水位之差確定靜揚程H靜；3)調(diào)數(shù)據(jù)表查出在該靜揚程下額定轉(zhuǎn)速時的流量值為Q定；4)變速泵所需的流量Q變＝Q總 Q定；5)根據(jù)每分鐘檢測水位漲落的多少確定轉(zhuǎn)速的優(yōu)選范圍；6)在優(yōu)選范同內(nèi)找出最高效率點所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速來抨制變速泵的運行。為了實現(xiàn)在無人管理的條件下、由微機自動控制泵站的運行，還必須在主程序中滿足正常管理工作的各種需要，并且對泵站可能出現(xiàn)的故障作出正確的判斷和處理。在控制程序中納入下列因素：1)能夠自動打印報表，記錄水位變化、電機工作情況。2)在微機與水泵啟動柜之間設(shè)置了轉(zhuǎn)換開關(guān)，一旦微機系統(tǒng)發(fā)生故障就可脫機手動運行，避免出現(xiàn)因為微機故障而影響整個排水系統(tǒng)運行的問題，保證全系統(tǒng)運行安全可靠。3)實現(xiàn)了水泵之間的自動換車，使之運行時間均一。4)在運行的水泵發(fā)生故障時，微機會自動切除故障泵，發(fā)出聲光報警信號。運行效益分析 運行效果表明：穩(wěn)定泵站水位方面的功能比定速水束優(yōu)越得多，從而消除了存在多年的運轉(zhuǎn)失調(diào)現(xiàn)象．不再發(fā)生因加泵而使下游井跑水、減泵而使上游工廠排水困難的問題； 運行記錄說明：經(jīng)過優(yōu)選決定的水泵轉(zhuǎn)速能使水泵效率維持在79％81％之間，基本實現(xiàn)了高效率運行，根據(jù)測算。目前的變速運行同以往定速運行相比，可以節(jié)約能耗10％。，所以變速泵站可以將集水池容積減少到最低程度，從而減少泵站的占地、工程量、施工難度和工程造價。，可以達(dá)到準(zhǔn)確、嚴(yán)密、安全、可靠?？梢杂稍瓉淼摹爸蛋喽◢彙备臑椤把不貦z測”的辦法，管理人員減少1/3左右， 另外也避免了機泵組設(shè)備的開停頻繁，降低了設(shè)備的維修率，延長使用壽命，同時由于泵站可以做到低水位運行，可以使上游重力式管道維持自清流速以減少管道疏通掏挖的工作量。第四章：給水處理系統(tǒng)控制技術(shù)第一節(jié)、混凝投藥單元的控制技術(shù)典型的混凝控制技術(shù)簡介 經(jīng)驗?zāi)繙y法 這是最簡單原始的人工方法，又稱“eyeball”，在我國相當(dāng)多的水廠，尤其是中小水廠仍廣泛采用。操作者通過觀察原水