目前，廣泛應(yīng)用的變頻調(diào)速恒壓供水方式較恒速供水節(jié)能效果明顯，但恒壓變頻調(diào)速供水的節(jié)能尚有潛力可挖，首先其供水壓力是按滿足最不利供水點的壓力要求來設(shè)定的，而實際的供水系統(tǒng)因遠(yuǎn)離最不利點而導(dǎo)致壓頭損失很大;其次，恒壓供水不能保證水泵始終在高效區(qū)運行。為此，筆者提出了變壓調(diào)速的供水方式，并將其應(yīng)用于供水泵供水系統(tǒng)(在遠(yuǎn)離市政管網(wǎng)的情況下，其往往被采用)。

1、變壓調(diào)速供水原理

由圖1可見，當(dāng)流量從Q0減為Q1時，如采用恒速泵則揚程升至HB′，此時B′B″段的揚程是多余的;如采用恒壓變頻調(diào)速泵則其轉(zhuǎn)速將由原來的n0下降為n1以維持恒壓HA(對應(yīng)的揚程為B點)，此時BB″段的揚程是多余的，但B′B″>BB″，顯見恒壓調(diào)速比恒速供水節(jié)能。

為了進(jìn)一步節(jié)能可根據(jù)需水量的變化來設(shè)定供水壓力，即當(dāng)流量由Q0降至Q1時，若供水壓力設(shè)定為HB″則管道工作特性曲線與水泵工作特性曲線恰好相交于B″(其轉(zhuǎn)速降為n2)，此時水泵的揚程完全被利用，節(jié)能效果最好。由上述分析可知，通過智能壓力設(shè)定以使壓力隨所需供水流量變化就可獲得很好的節(jié)能效果。

2、智能壓力設(shè)定

水壓特性曲線是一個包絡(luò)管道特性曲線的階梯線，水壓的設(shè)定可由智能設(shè)定器實現(xiàn)。若已知管道特性曲線和供水流量便可取得設(shè)定壓力。對于一個確定的供水系統(tǒng)(特別是供水泵專用供水系統(tǒng))，管道的特性曲線是確定的且可獲得，流量也可根據(jù)用戶需求而得出。

智能設(shè)定器基于智能控制原理設(shè)計，其知識庫用產(chǎn)生知識來表示，由上下文、規(guī)則庫及推理機(jī)構(gòu)成。

2.1 上下文

上下文為知識庫的事實知識即數(shù)據(jù)庫，其內(nèi)容包括管道工作特性、用戶需水量、測取的水壓(H)和泵速(n)、由H和n預(yù)測的 、按時間預(yù)給定的HY、修正后的水壓設(shè)定值HS及修正參數(shù)e=(HY— )等。其中， 、HY由查表程序和相應(yīng)的規(guī)則庫給出，智能水壓設(shè)定值HS=HY—Ke(K可調(diào))。

2.2 規(guī)則庫

規(guī)則庫(為產(chǎn)生知識的元知識)存放設(shè)定策略，包括水壓預(yù)給定規(guī)則(R1)、由水壓H和泵速估計管道工作壓力規(guī)則(R2)、修正水壓設(shè)定規(guī)則(R3)。

2.3 推理機(jī)

當(dāng)系統(tǒng)運行時智能設(shè)定器的推理機(jī)遍歷所有規(guī)則，如找到一條規(guī)則就立即對該規(guī)則進(jìn)行測試，規(guī)則匹配就執(zhí)行，不匹配則測試下條規(guī)則。為防止規(guī)則沖突可將產(chǎn)生的規(guī)則排序，然后由上而下按順序依次進(jìn)行。將智能壓力設(shè)定編一子程序，該子程序主要由查表和散轉(zhuǎn)功能指令構(gòu)成。

3、控制裝置設(shè)計

供水泵的節(jié)能供水智能控制裝置同流行的變頻調(diào)速供水設(shè)備具有相同的構(gòu)成，即由變頻器、壓力傳感器、控制器及配電柜等組成?？刂破饔肕CS—51單片機(jī)開發(fā)，其軟件部分可實現(xiàn)節(jié)能壓力設(shè)定的功能。

3.1 硬件設(shè)計

為了滿足節(jié)能、優(yōu)質(zhì)、供水可靠的要求，所設(shè)計的微電腦控制器應(yīng)具有模擬量采集、狀態(tài)監(jiān)測、參數(shù)顯示、報警、節(jié)能控制、時鐘等功能。完成這些功能的微電腦控制器的硬件構(gòu)成如圖2所示。

其中，0809(為A/D轉(zhuǎn)換)用以采樣水泵出口壓力;0832(為D/A轉(zhuǎn)換)用于控制變頻器以調(diào)整水泵轉(zhuǎn)速，串口定為方式0，擴(kuò)展為用來實現(xiàn)4位數(shù)碼管顯示;2764及6264為擴(kuò)展的程序存儲器及數(shù)據(jù)存儲器，2764存放程序及智能壓力設(shè)定的有關(guān)表格。

3.2 軟件設(shè)計

用戶應(yīng)用程序采用模塊化結(jié)構(gòu)，由主程序、中斷服務(wù)程序和可調(diào)用的若干子程序構(gòu)成，程序用MCS—51匯編語言編寫。

①主程序。主程序含設(shè)棧區(qū)、置初值、清緩沖區(qū)、初始化和參數(shù)工程量顯示等。

②中斷服務(wù)程序。為保證系統(tǒng)的實時性采用定時中斷采樣控制。定時器經(jīng)初始化后，T1定時至中斷服務(wù)程序。中斷服務(wù)程序含A/D轉(zhuǎn)換、濾波、節(jié)能壓力設(shè)定、標(biāo)度變換、報警、PID控制等子程序。

③節(jié)能壓力設(shè)定程序。該程序的功能主要是查表(事先固化在2764片內(nèi))。實時采樣水壓H和水泵轉(zhuǎn)速n，將H和n整量化后查表得對應(yīng)的供水所需水壓設(shè)定值HS。

4、工程應(yīng)用

我廠位于市郊，因市政供水不足而在廠區(qū)供水系統(tǒng)采用了供水泵節(jié)能供水智能控制裝置。生產(chǎn)運行表明，該系統(tǒng)工作可靠，能耗少[僅為0.65(kW·h)/m3]，可比恒速供水節(jié)能32%，比恒壓變頻供水方式節(jié)能12%。