恒壓供水系統(tǒng)是一種用于確保供水壓力恒定的自動化供水設備，廣泛應用于居民區(qū)、商業(yè)建筑、工業(yè)生產和農業(yè)灌溉等領域。其核心在于通過壓力傳感器、控制器（如PLC或變頻器）和水泵等部件的協同工作，動態(tài)調節(jié)水泵的運行狀態(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。壓力傳感器實時監(jiān)測管網壓力，將數據反饋給控制器?？刂破魍ㄟ^PID算法計算目標頻率，調整變頻器的輸出，從而改變水泵電機的轉速。當用水量增加時，水泵轉速提高，供水量增大，壓力上升；反之，水泵轉速降低，供水量減少，壓力下降。這種動態(tài)調節(jié)機制確保了管網壓力始終維持在設定值附近，實現恒壓供水。
一、水泵機組
水泵
水泵是恒壓供水系統(tǒng)的核心動力設備，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產生離心力，將水甩出葉輪，從而增加水的動能和壓力能。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程，滿足多層建筑或遠距離供水的需求。管道泵則具有結構緊湊、安裝方便的特點，它可以直接安裝在供水管道上，節(jié)省空間。
水泵的性能參數包括流量、揚程、功率等。流量是指單位時間內水泵輸送水的體積，揚程是指水泵能夠將水提升的高度，功率則是水泵工作時消耗的電能。根據不同的供水需求，需要選擇合適的水泵型號和數量。例如，對于一個小型居民樓的恒壓供水系統(tǒng)，可能只需要一臺小流量、低揚程的管道泵；而對于一個大型工廠的恒壓供水系統(tǒng)，可能需要多臺大流量、高揚程的離心泵并聯工作。
電機
電機是為水泵提供動力的設備。它通過聯軸器或皮帶輪等傳動裝置與水泵相連，將電能轉化為機械能，驅動水泵運轉。電機的類型有異步電機和同步電機等。異步電機因其結構簡單、價格低廉、維護方便等優(yōu)點，在恒壓供水系統(tǒng)中應用廣泛。
電機的功率選擇要根據水泵的功率需求來確定，同時還要考慮到一定的余量，以確保電機能夠正常啟動和運行。例如，如果水泵的額定功率為10kW，一般會選擇一個功率稍大的電機，如11kW或15kW，以防止電機過載。電機的轉速也會影響水泵的性能，通過變頻調速裝置可以改變電機的轉速，從而調節(jié)水泵的流量和揚程，實現恒壓供水的目的。
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，用于實時監(jiān)測供水系統(tǒng)的壓力。它將供水管道內的壓力信號轉換為電信號，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，當壓力作用于傳感器的敏感膜片時，膜片會發(fā)生微小的形變，導致附著在膜片上的電阻應變片的電阻值發(fā)生變化。通過測量電阻值的變化，就可以計算出對應的壓力值。
安裝位置
壓力傳感器通常安裝在系統(tǒng)的最不利點，即距離水泵最遠、海拔最高或建筑中最高樓層的用水點附近。這樣可以準確地反映整個供水系統(tǒng)的壓力情況。例如，在一個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的水箱進水口處或者最高層的水龍頭附近，以便及時感知壓力變化，當用水導致壓力下降時，控制系統(tǒng)可以根據傳感器反饋的信號啟動水泵補水增壓。
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的壓力信號，并根據預設的壓力值和控制算法來控制水泵的啟停和轉速。常見的控制器有PLC（可編程邏輯控制器）和變頻器內置控制器。PLC具有可靠性高、編程靈活、抗干擾能力強等優(yōu)點，適用于復雜的工業(yè)恒壓供水環(huán)境。它可以通過編程實現多種控制功能，如定時控制、邏輯控制和PID（比例-積分-微分）調節(jié)等。
變頻器內置控制器則主要應用于采用變頻調速技術的恒壓供水系統(tǒng)。它能夠根據壓力變化自動調節(jié)變頻器的輸出頻率，從而改變電機的轉速，實現水泵流量的連續(xù)調節(jié)。例如，當用水量減少，管道壓力升高時，控制器會降低變頻器的頻率，使電機轉速減慢，水泵流量減??；反之，當用水量增加，壓力降低時，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。它通過比例（P）、積分（I）和微分（D）三個環(huán)節(jié)的配合，對壓力誤差進行調節(jié)。比例環(huán)節(jié)根據壓力誤差的大小立即產生一個相應的控制作用，誤差越大，控制作用越強；積分環(huán)節(jié)主要用于消除靜態(tài)誤差，它會對壓力誤差進行累積，直到壓力達到設定值；微分環(huán)節(jié)則可以預測壓力變化的趨勢，提前產生一個抑制壓力波動的控制作用。通過這三個環(huán)節(jié)的協同工作，可以使供水壓力快速、準確地穩(wěn)定在設定值附近。
四、管網系統(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用水點。管道材質有多種選擇，如鍍鋅鋼管、球墨鑄鐵管、塑料管（如PVC-U、PPR等）。鍍鋅鋼管強度高、耐腐蝕性較好，但成本相對較高，常用于對管道強度要求較高的場合，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，適用于埋地管道或對壓力承受能力要求較高的管道系統(tǒng)。塑料管則具有重量輕、安裝方便、耐腐蝕等優(yōu)點，在室內供水管道和一些小型供水系統(tǒng)中應用廣泛。
供水管道的管徑大小要根據供水流量和流速來確定。流速過大會增加水頭損失和管道磨損，流速過小則會導致管道成本增加。一般來說，在民用建筑中，生活用水管道內的流速宜控制在1-1.5m/s左右。
閥門
閥門用于控制管道內水的流動狀態(tài)，包括開啟、關閉和調節(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閉，它具有流體阻力小、開啟和關閉力較小等特點，一般安裝在水泵的出口管道和主干供水管道上。蝶閥結構簡單、體積小、重量輕，常用于大口徑管道的流量調節(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，當水泵停止運行時，止回閥會自動關閉，避免水回流到水泵內，造成水泵反轉損壞。截止閥則主要用于調節(jié)流量或截斷水流，其密封性較好，一般用于對調節(jié)精度要求較高的支管管道。
五、蓄水設備（部分系統(tǒng)有）
水池或水箱
水池或水箱是用于儲存水的設施，在恒壓供水系統(tǒng)中起到調節(jié)水量的作用。當用水量小于水泵供水量時，多余的水可以儲存在水池或水箱中；當用水量大于水泵供水量時，水池或水箱中的水可以補充供水。水池一般采用混凝土結構，建在地下，容量較大，可以滿足大量儲水的需求，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。玻璃鋼水箱重量輕、耐腐蝕，但強度相對較低；不銹鋼水箱強度高、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備層，用于儲存一定量的水，以穩(wěn)定供水壓力和應對短時間的停水情況。
水位傳感器（用于蓄水設備）
當恒壓供水系統(tǒng)配備蓄水設備時，需要水位傳感器來監(jiān)測水池或水箱中的水位。水位傳感器可以將水位高度轉換為電信號，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浮球的上下運動來控制開關的通斷，從而發(fā)出水位信號；電容式水位傳感器則是利用水的介電常數與空氣不同，通過測量電容變化來檢測水位；超聲波式水位傳感器通過發(fā)射和接收超聲波，根據超聲波往返的時間來計算水位高度。這些水位信號可以幫助控制系統(tǒng)合理地控制水泵的啟停，防止水池或水箱溢流或空池運行。
