中小型水廠是指日供水能力在一萬(wàn)噸到十萬(wàn)噸的范圍，水泵電機(jī)由380V低壓供電，單功率在315KW以下的水廠。這種規(guī)格的水廠在我國(guó)的中小城市、大中型工礦企業(yè)及經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)中都極為普遍。 這類水廠水泵配置一般有（大、小）兩檔或（大、中、?。┤龣n功率。水泵的數(shù)量和容量由備用要求和供水能力決定，不同檔功率的水泵用來(lái)調(diào)節(jié)供水壓力。水泵電機(jī)同（自耦）變壓器降壓?jiǎn)?dòng)裝置來(lái)啟動(dòng)，啟動(dòng)電流較大。一般采用以下兩種供水方式： 1.通過(guò)開(kāi)、停不同組合的機(jī)組來(lái)調(diào)節(jié)供水壓力，直接給管網(wǎng)用戶供水。這種供水方式機(jī)組開(kāi)、停頻繁，供水壓力只能作有級(jí)調(diào)節(jié)，受操作人員的限制較多。若機(jī)組開(kāi)、停調(diào)整不及時(shí)或機(jī)組功率大小配置不合理，隨著用水量的變化，會(huì)出現(xiàn)供水壓力的大幅度波動(dòng)。供水壓力過(guò)低、不能滿足用戶要求。壓力過(guò)高時(shí)，使管網(wǎng)泄漏和每噸水耗電量增加，造成浪費(fèi)，容易造成爆管事故。 2.在第一種供水方式的基礎(chǔ)上，在管網(wǎng)中增設(shè)高位水池。這種方式可以緩解供水壓力的波動(dòng)，也有一定的節(jié)能效果。但高位水池占地面積大、造價(jià)高。需要增加值班人員、對(duì)水質(zhì)也有二次污染。由于水池高度和其在管網(wǎng)中的位置受地理環(huán)境的限制，在很多水廠起到的節(jié)能效果并不明顯，只是在泵站短時(shí)停電時(shí)保證用戶用水的要求。因此采用這種供水方式不是佳的解決辦法。 目前，在水泵調(diào)速基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的恒壓供水技術(shù)已廣泛應(yīng)用于中小型水廠的泵站運(yùn)行控制，在提高供水質(zhì)量和降耗節(jié)能入自動(dòng)化生產(chǎn)方面都有十分明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 其中K1、K2、K3、K為常數(shù)?？梢钥闯?，水泵出口流量與轉(zhuǎn)速成正比，揚(yáng)程與轉(zhuǎn)速的平方成正比，消耗的軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。對(duì)水泵進(jìn)行調(diào)速運(yùn)行，不僅對(duì)供水流量與壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，而且有著非常明顯的節(jié)能效果。 2.調(diào)速方式分析 水泵調(diào)速的途徑有兩種。一種是電機(jī)轉(zhuǎn)速不變，通過(guò)電機(jī)與水泵間的耦合器來(lái)達(dá)到調(diào)速的目的，常見(jiàn)有液力耦合器。這種方式效率低，節(jié)能效
果較差。另一種是調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。交流異步電機(jī)轉(zhuǎn)速如下： 恒壓供水的基本思路是：采用電機(jī)調(diào)速裝置控制水泵組調(diào)速運(yùn)行，并自動(dòng)調(diào)整水泵組的運(yùn)行臺(tái)數(shù)，完成供水壓力的閉環(huán)控制，在管網(wǎng)流量變化時(shí)達(dá)到穩(wěn)定供水壓力和節(jié)能的目的。系統(tǒng)任意設(shè)定供水壓力值，其與反饋總管的實(shí)際壓力值通過(guò)PID調(diào)節(jié)后控制調(diào)速裝置，以調(diào)節(jié)水泵機(jī)組的運(yùn)行速度，從而調(diào)節(jié)系統(tǒng)的供水壓力。 恒壓供水技術(shù)采用的調(diào)速裝置基本上都是變頻調(diào)速器。而系統(tǒng)控制器的選用經(jīng)過(guò)了單板機(jī)，單片機(jī)、溫控器、可編程序控制器（PLC）的發(fā)展過(guò)程。PLC控制的變頻恒壓供水系統(tǒng)目前是恒壓供水控制的主流，它以可靠性高、編程簡(jiǎn)便、靈活性強(qiáng)、系統(tǒng)自動(dòng)化程度高等諸多優(yōu)點(diǎn)而受到普遍歡迎。PLC不僅可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字PID調(diào)節(jié)功能，并可完成水泵組的監(jiān)控、自動(dòng)抽真空、自動(dòng)抽剩余水等一系列控制功能，并可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化控制，以達(dá)到最佳的節(jié)電效果。 在中小型水廠的管網(wǎng)系統(tǒng)中，由于管網(wǎng)是封閉的，泵站供水的流量由用戶的用水量決定。泵站供水的壓力以滿足管網(wǎng)中壓力最不利點(diǎn)的用戶的用水要求為前提。而管網(wǎng)從泵站到壓力最不利點(diǎn)的壓力損失（△H）和流量（Q）之間存在著如下關(guān)系： 因此，供水系統(tǒng)的設(shè)定壓力應(yīng)該根據(jù)流量的變化而改變較為合理。這種恒壓供水技術(shù)稱為變量恒壓供水。采用這種方式供水時(shí)系統(tǒng)必須檢測(cè)泵站的出水流量，在我國(guó)目前的情況下，流量計(jì)的穩(wěn)定性、可靠性和準(zhǔn)確性都不高，用流量作為控制量會(huì)對(duì)系統(tǒng)的控制性能和可靠性產(chǎn)生較大的影響。因此這種調(diào)節(jié)方法在實(shí)際工程中應(yīng)用較少。但流量變化的規(guī)律基本上可以掌握，因此在大多數(shù)場(chǎng)合，都采用時(shí)鐘控制器定時(shí)自動(dòng)改變?cè)O(shè)定壓力的方法來(lái)近似流量的變化規(guī)律。實(shí)踐證明這種分時(shí)可變恒壓供水的方法可以達(dá)到比較理想的控制效果。 在有些場(chǎng)合，考慮到停電時(shí)的供水問(wèn)題，采用恒壓供水系統(tǒng)后還需要保留高位水池。這種情況下由于管網(wǎng)不是全封閉的，不能根據(jù)管網(wǎng)流量的變化來(lái)確定供水壓力。一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定一個(gè)比較合適的供水或根據(jù)高位水池的水位高低來(lái)調(diào)節(jié)供水壓力。 由于變頻器價(jià)格比較昂貴，在恒壓供水技術(shù)改造時(shí)，一般采用一臺(tái)調(diào)速泵和多臺(tái)恒速泵并聯(lián)運(yùn)行。當(dāng)管網(wǎng)流量變化時(shí)，采用開(kāi)停恒速泵進(jìn)行大調(diào)，利用調(diào)速泵進(jìn)行細(xì)調(diào)。調(diào)速泵選擇泵站中的大泵，使調(diào)節(jié)范圍較大。恒速泵的功率以小于調(diào)速泵額定功率的三分之二大于調(diào)速泵額定功率的二分之一為好，這樣既可以保證調(diào)速泵運(yùn)行于高效區(qū)，以提高調(diào)速泵的運(yùn)行效率，又可以保證調(diào)速泵有較寬的調(diào)節(jié)區(qū)域，以減少恒速泵的開(kāi)停。 下面以某水廠的PLC控制全自動(dòng)變頻恒壓供水系統(tǒng)為例，來(lái)介紹系統(tǒng)的組成、功能和控制效果。 水廠二級(jí)泵站中有三臺(tái)階25KW大泵和兩臺(tái)132KW小泵。每臺(tái)泵的出口配有電動(dòng)閥。原系統(tǒng)機(jī)組由自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)裝置啟動(dòng)運(yùn)行。管網(wǎng)中有一個(gè)兩千立方米的高位水池。

系統(tǒng)原理如圖1所示，主要由變頻器、PLC和低壓電氣元件組成。系統(tǒng)與原系統(tǒng)的自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)裝置及閥門控制器組成一個(gè)整體對(duì)五臺(tái)機(jī)組進(jìn)行自動(dòng)控制。變頻器選用日本三墾公司的MF-220K型變頻器，PLC選用德國(guó)西門于公司S7-200系列可編程控制器具有以下功能：

圖2為系統(tǒng)控制原理框圖。

PLC作為整個(gè)系統(tǒng)的核心控制部件，完成模擬量的采樣、運(yùn)算和輸出，并完成控制系統(tǒng)的開(kāi)停、大泵的變頻/工頻切換、小泵的自動(dòng)投切、各種工況的監(jiān)控以及各種故障的檢測(cè)、判斷、處理和報(bào)警等任務(wù)。