[发明专利]微机控制变结构自适应供水系统

说明书

本发明涉及一种微机控制的变结构自适应供水系统。

本发明可用于各类水厂、加压泵站、工农业生产及生活供水、公共建筑供水、采暖供水、冷却供水、循环供水等无塔供水系统。它能根据供水网络中水压和流量的变化，自动调节投入运行电机和水泵的台数及转速，使供水网络中各主要部件（如电机、水泵等）始终工作在最佳运行曲线附近。这样不仅提高了供水质量，而且高效节能。

现在市场上流行的由电机-水泵构成的无塔供水系统的结构如图1所示（以三台水泵为例），其缺点是拖动水泵的电机只有“投入运行”和“断开”两种状态，不可调速。这样无论用户需要多大压力，供水网络的压力只能在有限的几个恒定值上调节，不仅供水质量差，而且能耗大。

调节电机转速可以改变供水压力，目前广泛采用变频调速。这样构成的系统如图2所示（以三台电机为例）。变频调速是交流电机调速的常用方法之一，具有调速范围大、调速性能好等一系列优点。但其致命弱点是系统结构复杂，需要使用大量的功率晶体管器件，且价格昂贵，维修复杂。目前国内使用的变频调速器大都依赖进口。

调压调速也是交流电机调速的方法之一，但是由于电压降低时电机的输出力矩也随之降低，因此拖动水泵的电机一般不采用调压调速。

目前市场上流行的恒压或恒压变量供水系统的另一大缺点是供水压力或流量是人为给定的，不能根据供水网络的运行情况自动寻优，即不具备自适应功能。这样的供水系统尽管也能够保证较好的供水质量，具有较好的节能效果，但仍然有较大的能量浪费，且供水质量也不是最佳的。

本发明的目的：为解决上述问题，本发明选用TFS系列新型交流调速电机，采用变结构自适应控制，使得电机具有良好的调压调速功能，满足水泵调速的要求。采用变结构自适应控制，可以根据用户的要求和供水网络的实际运行状态，自动地改变供水压力和流量，使系统成为最低能耗系统，即在保证供水压力和流量的前提下使电机和水泵的能耗最低。这样不仅保证了供水质量，最大限度地降低了系统能耗，而且由于整个系统控制功能的实现是由计算机软件来实现的，且省掉了价格昂贵的变频调速器，因此可简化系统结构、减少设备投资，使用维护更加方便。

本发明的优点：与常规的无塔供水以及新近出现的各种全自动恒压（变压）供水系统相比，本发明具有以下突出优点：

1.用计算机作为控制器，采用变结构自适应控制算法，能够根据用户要求和供水网络的实际运行状态，自动选择电机和水泵的运转台数和转速，进而自动改变供水压力和流量，使系统成为最低能耗系统，始终工作在最佳运行曲线附近。

2.采用交流电机调压调速而不使用变频调速，系统结构简单、成本低、使用维护方便。

3.控制方案由计算机软件实现，既简化了硬件电路，又便于更改，可以满足用户的特殊要求，提高系统的运行可靠性和适用范围。

4.可控硅调压系统采用纯数字式控制，触发脉冲由计算机应用系统产生，可省掉常规的触发脉冲形成与移相环节，进一步简化系统结构。

本发明的技术实施方案：

本发明的系统结构框图如图3所示（以三台电机为例）。主要包括计算机应用系统14，输入检测部分17、19、20、21，输出控制部分16、C1、C2、C3，输入给定及状态显示部分12、13，可控硅调压系统15、18，电机22、2、3，水泵4、5、6等几大部分。