在水处理和调度运行成本中，水泵电机能耗占大部分。为有效利用水电资源，保证供水质量，常用变频恒压控制技术。当供水量变化时，调节电机速度，保持水厂出水压力恒定，达到节能目的。通常以水厂出水压力为控制对象，但水厂与用户间涉及复杂供水管路，往往无法确保用户端压力恒定控制工程网版权所有，难以有效节能和稳压供水。因此根据管路、压力和用户特点，研究水泵电机速度的优化控制、降低能耗和提高供水质量具有重要意义，已有文章提出了某些优化控制方案[1～2>。本文根据水网特点，提出压力跟踪流量的控制方法，以实现高效节能和用户端恒压供水。

1  供水网络工作特点

   　乡镇供水与城市供水网络不同，用户分散，供水管路长，管路损耗大，有时中间需设有升压站，以保持足够水压，对消防用水等要求较高的场合尤为重要。另外工厂类用户集中的区域用水量较大，且其用水量、时间和水压呈一定的变化规律，对管路水况影响也很大。

  　 某城郊水厂从河流抽水，进入水厂经沉淀过滤等处理后，再通过管道供给用户。通常每天的8~24时供水量较大，白天工厂用户为主，晚上18~24时，大多为居民用户，清晨0~7时用水量为白天的一半。

   　单台水泵的输出扬程与流量  有对应关系，将扬程换算成压力P后可得关系式

            　     （1）

   　式中：  为流量为零时的水泵扬程；A、  为换算系数和扬程比例系数；S、n为管阻系数和电机转速。

  　 由式（1）可见，压力与速度和流量的平方成正比，其功率与速度和流量的立方成正比。

   　多台水泵时，只需一台泵调速，其余泵工作在工频状态或停机，图1所示是其变频调速的扬程流量特性曲线图；PA与Q0的交点H0对应于有  台水泵处于工频工作而调速泵输出流量为零（n0=0）时的扬程。在一定转速下控制工程网版权所有，流量增加时，压力减少，一般变频控制采用供水端恒压，即当管道流量Q变化时www.cechina.cn，沿直线PA调节速度，其速度范围no~nN，从管路系统考虑，流量发生变化，由于存在管阻，输出端实际压力不会保持恒定，若采用PA恒压输出，在大流量时，用户端的出水压力就达不到要求。若保持PB控制工程网版权所有，小流量时，用户端出水压力超标，能源浪费大，且管道易受损。在不同流量Q0~Q4时，根据管阻系数S和用户端要求压力，就可计算水厂的输出压力，从而找到优化控制方案，使系统达到最佳的节能效果[2>。

图1  水泵扬程流量特性曲线图

2  控制策略

   　供水网络通常由多节点网状管路组成，具有供水可靠稳定和便于维修的优点。图2所示为某城郊水厂的供水网络示意图，箭头表示水流方向。泵站水流经两主干管路输出再组成网络，网络节点分别为1、2、…10…i、j，最长路段30多公里。如考虑泵站到需保证水压配水端的每条支路www.cechina.cn，一般先经若干段共同主干管道，再逐次到各支路[3>，则管道各段的压力与流量的对应关系可表示如下：

图2  供水管道网络配置示意图

                                   （2）

　　式中：Pi、Pj为相邻点的扬程，i流向j；  、  为相邻节点间管阻系数和流量。

　　若按参考文献[1>、[2>中多水泵管道扬程和流量的计算方法，根据式（2），由各支路组成方程组，进行多次迭代运算，可得出式（1）中总压力与流量公式，计算较复杂，由于弯道和管道的粗细不均，使管阻系数S也难以准确。且随着中间用户用水量变化，中间接点的水流方向也发生变化，使计算公式误差更大。因此可以采用更简单实用的方法，如忽略局部阻力，该支路的管阻系数S[2>可表示为

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