恒壓供水系統(tǒng)是一種用于確保供水壓力恒定的自動(dòng)化供水設(shè)備，廣泛應(yīng)用于居民區(qū)、商業(yè)建筑、工業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)灌溉等領(lǐng)域。其核心在于通過(guò)壓力傳感器、控制器（如PLC或變頻器）和水泵等部件的協(xié)同工作，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)水泵的運(yùn)行狀態(tài)，以滿足不同用水需求。
系統(tǒng)的工作原理基于閉環(huán)控制。壓力傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管網(wǎng)壓力，將數(shù)據(jù)反饋給控制器?？刂破魍ㄟ^(guò)PID算法計(jì)算目標(biāo)頻率，調(diào)整變頻器的輸出，從而改變水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速。當(dāng)用水量增加時(shí)，水泵轉(zhuǎn)速提高，供水量增大，壓力上升；反之，水泵轉(zhuǎn)速降低，供水量減少，壓力下降。這種動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)制確保了管網(wǎng)壓力始終維持在設(shè)定值附近，實(shí)現(xiàn)恒壓供水。
一、水泵機(jī)組
水泵
水泵是恒壓供水系統(tǒng)的核心動(dòng)力設(shè)備，其作用是將水從水源地（如水池、水箱或井水等）輸送到用水區(qū)域，并提供足夠的壓力。常用的水泵類型有離心泵和管道泵。離心泵依靠葉輪的高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，將水甩出葉輪，從而增加水的動(dòng)能和壓力能。例如，在大型恒壓供水系統(tǒng)中，離心泵能夠提供較大的流量和較高的揚(yáng)程，滿足多層建筑或遠(yuǎn)距離供水的需求。管道泵則具有結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便的特點(diǎn)，它可以直接安裝在供水管道上，節(jié)省空間。
水泵的性能參數(shù)包括流量、揚(yáng)程、功率等。流量是指單位時(shí)間內(nèi)水泵輸送水的體積，揚(yáng)程是指水泵能夠?qū)⑺嵘母叨?，功率則是水泵工作時(shí)消耗的電能。根據(jù)不同的供水需求，需要選擇合適的水泵型號(hào)和數(shù)量。例如，對(duì)于一個(gè)小型居民樓的恒壓供水系統(tǒng)，可能只需要一臺(tái)小流量、低揚(yáng)程的管道泵；而對(duì)于一個(gè)大型工廠的恒壓供水系統(tǒng)，可能需要多臺(tái)大流量、高揚(yáng)程的離心泵并聯(lián)工作。
電機(jī)
電機(jī)是為水泵提供動(dòng)力的設(shè)備。它通過(guò)聯(lián)軸器或皮帶輪等傳動(dòng)裝置與水泵相連，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)水泵運(yùn)轉(zhuǎn)。電機(jī)的類型有異步電機(jī)和同步電機(jī)等。異步電機(jī)因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，在恒壓供水系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。
電機(jī)的功率選擇要根據(jù)水泵的功率需求來(lái)確定，同時(shí)還要考慮到一定的余量，以確保電機(jī)能夠正常啟動(dòng)和運(yùn)行。例如，如果水泵的額定功率為10kW，一般會(huì)選擇一個(gè)功率稍大的電機(jī)，如11kW或15kW，以防止電機(jī)過(guò)載。電機(jī)的轉(zhuǎn)速也會(huì)影響水泵的性能，通過(guò)變頻調(diào)速裝置可以改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)水泵的流量和揚(yáng)程，實(shí)現(xiàn)恒壓供水的目的。
二、壓力傳感器
功能原理
壓力傳感器是恒壓供水系統(tǒng)的感知元件，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)供水系統(tǒng)的壓力。它將供水管道內(nèi)的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，反饋給控制系統(tǒng)。其工作原理基于壓力-電阻或壓力-電容變化。例如，在電阻式壓力傳感器中，當(dāng)壓力作用于傳感器的敏感膜片時(shí)，膜片會(huì)發(fā)生微小的形變，導(dǎo)致附著在膜片上的電阻應(yīng)變片的電阻值發(fā)生變化。通過(guò)測(cè)量電阻值的變化，就可以計(jì)算出對(duì)應(yīng)的壓力值。
安裝位置
壓力傳感器通常安裝在系統(tǒng)的最不利點(diǎn)，即距離水泵最遠(yuǎn)、海拔最高或建筑中最高樓層的用水點(diǎn)附近。這樣可以準(zhǔn)確地反映整個(gè)供水系統(tǒng)的壓力情況。例如，在一個(gè)高層住宅的恒壓供水系統(tǒng)中，壓力傳感器一般安裝在屋頂?shù)乃溥M(jìn)水口處或者最高層的水龍頭附近，以便及時(shí)感知壓力變化，當(dāng)用水導(dǎo)致壓力下降時(shí)，控制系統(tǒng)可以根據(jù)傳感器反饋的信號(hào)啟動(dòng)水泵補(bǔ)水增壓。
三、控制系統(tǒng)
控制器
控制器是恒壓供水系統(tǒng)的大腦，它接收壓力傳感器傳來(lái)的壓力信號(hào)，并根據(jù)預(yù)設(shè)的壓力值和控制算法來(lái)控制水泵的啟停和轉(zhuǎn)速。常見的控制器有PLC（可編程邏輯控制器）和變頻器內(nèi)置控制器。PLC具有可靠性高、編程靈活、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，適用于復(fù)雜的工業(yè)恒壓供水環(huán)境。它可以通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)多種控制功能，如定時(shí)控制、邏輯控制和PID（比例-積分-微分）調(diào)節(jié)等。
變頻器內(nèi)置控制器則主要應(yīng)用于采用變頻調(diào)速技術(shù)的恒壓供水系統(tǒng)。它能夠根據(jù)壓力變化自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，從而改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)水泵流量的連續(xù)調(diào)節(jié)。例如，當(dāng)用水量減少，管道壓力升高時(shí)，控制器會(huì)降低變頻器的頻率，使電機(jī)轉(zhuǎn)速減慢，水泵流量減??；反之，當(dāng)用水量增加，壓力降低時(shí)，提高變頻器頻率，增加水泵流量，保證壓力恒定。
控制算法
PID控制算法是恒壓供水系統(tǒng)中常用的算法之一。它通過(guò)比例（P）、積分（I）和微分（D）三個(gè)環(huán)節(jié)的配合，對(duì)壓力誤差進(jìn)行調(diào)節(jié)。比例環(huán)節(jié)根據(jù)壓力誤差的大小立即產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的控制作用，誤差越大，控制作用越強(qiáng)；積分環(huán)節(jié)主要用于消除靜態(tài)誤差，它會(huì)對(duì)壓力誤差進(jìn)行累積，直到壓力達(dá)到設(shè)定值；微分環(huán)節(jié)則可以預(yù)測(cè)壓力變化的趨勢(shì)，提前產(chǎn)生一個(gè)抑制壓力波動(dòng)的控制作用。通過(guò)這三個(gè)環(huán)節(jié)的協(xié)同工作，可以使供水壓力快速、準(zhǔn)確地穩(wěn)定在設(shè)定值附近。
四、管網(wǎng)系統(tǒng)
供水管道
供水管道是輸送水的通道，它將水泵輸出的水輸送到各個(gè)用水點(diǎn)。管道材質(zhì)有多種選擇，如鍍鋅鋼管、球墨鑄鐵管、塑料管（如PVC-U、PPR等）。鍍鋅鋼管強(qiáng)度高、耐腐蝕性較好，但成本相對(duì)較高，常用于對(duì)管道強(qiáng)度要求較高的場(chǎng)合，如大型建筑的主干供水管道。球墨鑄鐵管具有良好的韌性和耐腐蝕性，適用于埋地管道或?qū)毫Τ惺苣芰σ筝^高的管道系統(tǒng)。塑料管則具有重量輕、安裝方便、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，在室內(nèi)供水管道和一些小型供水系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。
供水管道的管徑大小要根據(jù)供水流量和流速來(lái)確定。流速過(guò)大會(huì)增加水頭損失和管道磨損，流速過(guò)小則會(huì)導(dǎo)致管道成本增加。一般來(lái)說(shuō)，在民用建筑中，生活用水管道內(nèi)的流速宜控制在1-1.5m/s左右。
閥門
閥門用于控制管道內(nèi)水的流動(dòng)狀態(tài)，包括開啟、關(guān)閉和調(diào)節(jié)流量等功能。在恒壓供水系統(tǒng)中，常用的閥門有閘閥、蝶閥、止回閥和截止閥等。閘閥主要用于管道的開啟和關(guān)閉，它具有流體阻力小、開啟和關(guān)閉力較小等特點(diǎn)，一般安裝在水泵的出口管道和主干供水管道上。蝶閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕，常用于大口徑管道的流量調(diào)節(jié)。止回閥的作用是防止水倒流，它安裝在水泵的出口管道上，當(dāng)水泵停止運(yùn)行時(shí)，止回閥會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，避免水回流到水泵內(nèi)，造成水泵反轉(zhuǎn)損壞。截止閥則主要用于調(diào)節(jié)流量或截?cái)嗨?，其密封性較好，一般用于對(duì)調(diào)節(jié)精度要求較高的支管管道。
五、蓄水設(shè)備（部分系統(tǒng)有）
水池或水箱
水池或水箱是用于儲(chǔ)存水的設(shè)施，在恒壓供水系統(tǒng)中起到調(diào)節(jié)水量的作用。當(dāng)用水量小于水泵供水量時(shí)，多余的水可以儲(chǔ)存在水池或水箱中；當(dāng)用水量大于水泵供水量時(shí)，水池或水箱中的水可以補(bǔ)充供水。水池一般采用混凝土結(jié)構(gòu)，建在地下，容量較大，可以滿足大量?jī)?chǔ)水的需求，如大型工廠或小區(qū)的恒壓供水系統(tǒng)。水箱則有玻璃鋼水箱、不銹鋼水箱等多種材質(zhì)。玻璃鋼水箱重量輕、耐腐蝕，但強(qiáng)度相對(duì)較低；不銹鋼水箱強(qiáng)度高、衛(wèi)生性能好，但成本較高。它們一般安裝在建筑物的屋頂或設(shè)備層，用于儲(chǔ)存一定量的水，以穩(wěn)定供水壓力和應(yīng)對(duì)短時(shí)間的停水情況。
水位傳感器（用于蓄水設(shè)備）
當(dāng)恒壓供水系統(tǒng)配備蓄水設(shè)備時(shí)，需要水位傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)水池或水箱中的水位。水位傳感器可以將水位高度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，反饋給控制系統(tǒng)。其工作原理有浮球式、電容式和超聲波式等。浮球式水位傳感器通過(guò)浮球的上下運(yùn)動(dòng)來(lái)控制開關(guān)的通斷，從而發(fā)出水位信號(hào)；電容式水位傳感器則是利用水的介電常數(shù)與空氣不同，通過(guò)測(cè)量電容變化來(lái)檢測(cè)水位；超聲波式水位傳感器通過(guò)發(fā)射和接收超聲波，根據(jù)超聲波往返的時(shí)間來(lái)計(jì)算水位高度。這些水位信號(hào)可以幫助控制系統(tǒng)合理地控制水泵的啟停，防止水池或水箱溢流或空池運(yùn)行。
