用微机控制变容量变压力供水系统的方法 本发明涉及一种用微机控制变容量、变压力供水系统的方法。
众所周知，高层建筑的用水量每日每时都在变化着，白天的用水量高于夜间，节假日的用水量高于平时，只有根据不同时间所需的不同用水量不断调整水泵的供水量，才能达到既满足用户需求，又节约能源的目的。目前，较为先进的方法是在微计算机的控制下，采用变频器调整电机带泵的转数，达到在不同的供水需求下维持供水系统恒压力供水。这种方法能使水压稳定，同时节省能源。但变频器成本高，线路复杂，接点多，事故率也多；电机若在低频、低转数下工作，损耗将增大；同时变频器的波形会对通讯设备、电视、计算机等电器设备产生干扰，形成电磁环境污染。
本发明的目的是提供一种用微机控制变容量泵组，在允许的水压波动范围内，变压力向系统供水的方法。它可以根据管路水压的变化，在容量不相等的一组水泵中，选择与用水量相适应地一台或数台水泵向系统供水。
本发明是对包括有变容量泵组、管道阀门网络、稳压装置、信号检测装置、微计算机及执行机构所组成的供水系统进行计算机控制的方法，它将变容量泵组中泵的开启、关闭状态组合成总共2n种运行状态(n为一组泵的台数)，根据泵的容量，每种状态对应着一种供水量，则该系统总计有2n种供水量。安装在管道上的两块电接点压力表将采集到的压力值形成对比式压力信号输入微机，由微机运算产生微分条件和积分条件作为硬件控制的判断条件，再根据这些条件发出控制命令，选择并确定泵组的运行状态。其控制步骤是：
启动系统工作并进入来电冲击程序段，来电冲击程序段结束后，进入低流量运行程序段，最小容量泵启动；
取压力值进行计算判断压力上升是否满足积分条件，若满足则进入快速启动程序段，若不满足则到压力值达到最高峰值时最小容量泵关闭；
若是最小容量泵关闭，继续取压力值进行计算判断压力下降是否满足微分条件，若满足则进入快速启动程序段，否则进入低流量运行程序段；
若是进入快速启动程序段，最小容量泵启动，则取压力值进行运算判断压力上升是否满足微分条件，若满足则进入正常用水量程序段，否则次小容量泵启动；
依次进行下去，压力上升满足微分条件则进入正常用水量程序段，否则下一级泵启动，直至全部泵均启动为止；
进入正常用水量程序段后，纳入实时控制条件，定时取压力值进行运算，依照“状态表”进行状态微调；
同时判断压力上升是否满足微分条件，若满足则按先关闭最小容量泵，再关闭次小容量泵……的顺序快速返回，否则仍按正常用水量程序执行；
快速返回后判断微分条件是否消失，若消失则按正常用水量程序执行，否则继续快速返回，直至全部泵关闭，再返回到低流量运行程序段。
本发明的优点是取消变频调速器可使系统成本大幅度下降，系统工作时没有谐波干扰；电机在工频、额定电压下工作，减少了因频率电压变化引起的电机自身损耗；采用的工业微机在工业环境中抗干扰能力强，免维护周期长，容易掌握，便于在现场调试维修，运行可靠；不仅可用于生活供水，也可用于消防供水。
图1是本发明的一种供水系统示意图。
图2是本发明的软件系统流程图。
实施例：参见图1、2，微机控制变容量变压力供水系统包括变容量泵组、管道阀门网络4、稳压装置9、电接点压力表10和11、微计算机12，变容量泵组由泵5、6和7组成，其容量分别为6m3/h、12m3/h和24m3/h，微计算机12采用工业微机omron，电接点压力表10和11接在稳压装置9上，压力表10的上限压力P4＝5MPa，下限压力P1＝2.5MPa，压力表11的上限压力P3＝4MPa，下限动P2＝3.2MPa。三台变容量泵5、6和7可提供23即8种运行状态，其8种运行状态(设停止为0，运行为1)及对应的总供水量如下表： 泵7 泵6 泵5 总供水量(m3/h)
0 0 0 0
0 0 1 6
0 1 0 12
0 1 1 18
1 0 0 24
1 0 1 30
1 1 0 36
1 1 1 42每两个相邻状态之间的供水量之差为6m3/h，是系统最大供水量的1/7，可以满足用户用水量变化时的微调，基本保证水压在允许范围内波动。其控制步骤是：系统给电后，进入“防来电冲击程序段”，该段保证来电冲击状态结束后才进入低流量运行程序段，即001状态，最小容量泵启动，以低流量进行。取压力信号输入微计算机12进行数字式微分积分运算，若在给定时间内，P＞P1(此时压力表10输出信号)，但P＜P2(此时压力表11不输出信号)，即压力上升缓慢，满足积分条件，则进入快速启动程序段；否则，如果压力上升迅速，在达到压力表10的上限值P4时，最小容量泵关闭，即转为000状态。进入快速启动程序段后，若在给定时间内P≥P2，压力达到压力表11的下限值，即压力上升迅速，则满足微分条件，进入正常用水量程序段；否则，若P＜P2，即仍未达到压力表10的下限值，则次小容量泵启动，即转入011状态。依次进行下去，当P≥P2，达到压力表10的下限值，就进入正常用水量程序段。在快速启动程序段，只有001、011、111三种状态。进入正常用水量程序段后，纳入实时控制信号，5分钟取一次样，若P＞P3，压力超过压力表11的上限值。则转入运行状态的上一种状态，例如由011状态转入010状态，若P＜P2，压力低于压力表11的下限值，则转入下一种状态，例如由011状态转入100状态，根据管道压力变化，在8种状态之间进行微调，使管道压力始终在P2至P3之间波动。如果用水量极少，管道压力迅速上升，达到P＝P4，即压力表10的上限值，则满足微分条件，进入快速返回程序，按先关闭最小容量泵，再关闭次小容量泵，……的顺序迅速将泵关闭，直至压力恢复到P2≤P≤P3，在压力表11的范围内，即微分条件消失后，仍回到正常用水量程序段。在低流量运行转入000状态后，取压力值判断压力下降是否满足微分条件，即压力是否迅速下降到压力表10的下限值，若是则进入快速启动程序段，否则仍返回低流量运行程序段即001状态，稳压装置9为φ600×1200mm的镀锌稳压缶，另加电磁补气阀8，缶内容纳300kg水和部分压缩空气(通过空气滤清器)，可在一定时间内保证管路自动稳压状态。发生火情时，由于动用消火栓大流量用水，压力急速下降到压力表10的下限值，则进入快速启动程序段，使全部泵迅速开启，以满足消防用水。图1中，1为液位控制器，2为水池，3为水位传感器。