摘要：为满足生活、供热、供暖等的用水需求，利用ＰＬＣ及变频器对供水系统进行改造。将供水管网压力变送器的压力信号传输给ＰＬＣ，进行ＰＩＤ调节改变变频器的输出频率，控制水泵机组的供水流量，实现了自动控制和调节供水。该系统能根据现场实际用水（外输管线压力）自动调节水量，维持恒定水压；同时，还能根据检测到的清水罐液位，自动启停水泵，具有系统工作稳定、节能效果明显、便于维修扩展、性价比高等优点。
石西油田作业区位于古尔班通古特沙漠腹部，生产基地生活给水系统由水源井、水处理装置、供水控制装置组成。原供水控制装置驱动４台功率为２２ｋＷ的立式离心给水泵，供水能力２ ４００ｍ３／ｄ，供水系统的压力设定值为０．３０～０．４５ＭＰａ，当出水管汇压力低于设定的下限，２台清水泵工频运行；出水管汇压力处于设定范围内时，１台清水泵工频运行；当压力高于设定的上限压力时，２台清水泵停止运行。其余２台清水泵作为备用泵。
随着沙漠油田滚动开发，基地生活区扩大增容，为满足生活、供热、供暖等的用水需求，原供水控制装置启停运行频繁，人员管理难度大，电气故障逐渐增多且耗电量高。为使供水系统具有自动运行、恒压供水、节约电能的性能，需要对其进行优化改造。
１ 改造方案与功能
１．１ 改造方案
采用由可编程逻辑控制器（ＰＬＣ）及变频器组成的变频恒压供水控制系统可以满足上述改造要求。系统由Ｓ７－２００ＰＬＣ、ＡＣＳ４００变频器、软启动器、压力变送器、液位变送器和水泵机组共同组成完整的闭环控制系统。
１．２ 检测与控制
１）信号检测。在系统控制正常工作过程中，需要对供水管网的水压信号、水池的液位信号进行检测，以确保系统正常稳定的运行。
ａ）供水管网的水压信号。该信号反映的是用户管网内部的水压值，是该系统所有反馈信号中最重要的信号之一。该信号为模拟量，需ＰＬＣ扩展模拟量模块来接收，ＰＬＣ对该值进行ＰＩＤ处理后，将处理后的数据传送给变频器，从而控制水泵转速，实现供水系统的恒压供水。
ｂ）清水罐液位信号。该信号主要对水罐液位进行监测，由ＰＬＣ扩展模拟量模块来接收。当水位达到ＰＬＣ设定下限时，ＰＬＣ停止水泵的工作，从而防止水罐水量不足时水泵电机发生空转，保护系统及电机的安全稳定工作，同时可对水罐液位高低限进行报警。
2）恒压控制。恒压供水系统的控制部分一般包含在供水控制柜中，主要包括ＰＬＣ，变频器，软启动器和电控设备。ＰＬＣ通过系统程序汇总来自各部分的信息，并进行分析计算，从而得出对整个系统执行部件的控制方案，通过变频器、软启动器对水泵机组进行相应的控制。恒压供水系统的控制流程如图１所示，该系统将供水管网上压力变送器的压力信号传输给ＰＬＣ，对输入值与设定值进行比较，通过ＰＩＤ调节改变变频器的输出频率，控制水泵机组的供水流量，从而达到恒压供水的目的
２ 恒压供水工作流程
变频恒压供水系统的工作流程分为系统启动、ＰＩＤ调节、增泵运行、减泵运行四个流程。
１）系统启动。ＰＬＣ执行系统内部程序，启动变频器，变频器带动其中工作时间最短的水泵运行，系统对供水水压与压力设定值进行比较计算，控制变频器的输出频率，从而改变水泵电机的转速。当检测到的供水压力值与系统设定值相等时，系统达到稳定，此时变频器的输出频率和水泵电机的转速都达到一个固定值，这期间水泵电机工作在调速状态。
２）ＰＩＤ调节。当用户端用水量增加时，供水管网压力降低，ＰＬＣ根据压力变化进行ＰＩＤ调节，变频器输出频率增加，水泵电机转速增大同时流量增大，使供水压力值与系统设定值相等。反之，当用户端用水量减小时，系统通过ＰＩＤ运算，最终控制电机转速减小，减小系统供水流量，使供水压力值与系统设定值相等。
３）增泵运行。当用户用水量增加较多，变频器的输出频率达到频率设定上限，水泵电机满负荷运行，系统供水管网的供水压力仍然低于系统设定值，则满足增泵条件。变频器处于变频固定式工作模式，此时ＰＬＣ控制软启动器带动４个水泵中运行时间最短的水泵启动，使该水泵工频运行，同时ＰＬＣ接收来自压力ＰＩＤ控制器的检测信号，控制
变频器的输出频率，改变变频泵的转速，重新使系统达到稳定的工作状态。如果用户的用水量仍然增加，达到增加水泵的条件时，则继续按上述步骤增加水泵，直到系统达到新的稳定状态为止。
４）减泵运行。当用户用水量减小，且变频器的输出频率已经达到变频器频率的设定下限时，系统供水管网的水压仍然高于系统的压力设定值，则满足减泵条件。此时，ＰＬＣ接到信号，关闭工频运行中运行时间最长的水泵，同时ＰＬＣ继续根据压力变送器检测到的信号运行，控制变频器的输出频率，调整水泵电机转速，使系统达到稳定状态。如果用户水量继续减小，达到减少水泵条件时，则继续按照上述步骤减少水泵，直到达到平衡为止。
３ 应用效果
利用ＰＬＣ及变频器对供水系统的外输水压、清水罐液位进行信号监测，控制４台水泵的变频运行、软启动以及工频运行，实现了自动控制和调节供水。该系统能根据现场实际用水（外输管线压力）自动调节水量，维持恒定水压，满足生活用水、供热、供暖的需要；同时，还能根据检测到的清水罐液位，自动启停水泵，具有系统工作稳定、节能效果明显、便于维修扩展、性价比高等优点。
