王玉龙
上海人民企业集团水泵有限公司
摘要：城市住宅小区供水系统的正常、稳定运行，直接影响居民的生活质量和生活水平，为实现老住宅小区供水系统运行的绿色节能，有关部门对供水系统进行集中改造。本文结合供水系统节能改造工程实例，对老住宅小区供水系统运行状况进行分析，阐述老住宅小区供水系统节能改造工作的具体措施，以期为相关人员提供参考。
关键词：住宅小区；供水系统；节能改造
引言：城市的迅速发展，对水资源的需求量日益增加，要求城市有关部门对城区内部老住宅小区供水系统进行更新与改造，提高城市住宅水资源供应能力，为住宅小区居民提供安全、卫生的用水环境，加快实现城市供水环节的节能环保。
一、工程概况
某城市城区内部包含诸多老旧住宅小区，小区供水系统由城市供水公司统一供应，由于小区供水系统采用传统供水模式，水泵采用工频直接运行方式，虽能实现有效供水，但在实际应用过程中，仍存在较大的使用缺陷，对电能、水源浪费情况较为严重，该供水模式属于定频启动，对供水设备运行造成巨大压力，整体耗电量大且能效较低，供水过程中，供水压力不可控，超压环境下极易造成供水管网的损坏，影响供水系统的正常、稳定运行，对城市供水系统节能改造工程施工起到一定的阻碍作用。
二、老住宅小区供水系统运行状况
该城市老住宅小区始建于上世纪80年代，供水设备老旧且供水方式滞后，严重影响住宅小区居民用水安全和供水质量，有关部门对该住宅小区供水情况进行深入调查发现，该小区供水系统运行期间存在诸多安全隐患，主要体现在以下几方面：第一，住宅小区水表大部分位于住户家中，部分供水立管位置分散，或在居民家中或在室外公共区域，存在多种立管设置问题；第二，该小区供水方式落后，仍采用传统供水模式，存在供水设备与供水系统运行超负荷现象，供水压力难以控制，严重影响供水系统的稳定性与安全性；第三，该小区供水系统管网及供水管道材质不统一，经过长期使用，供水管道老化、腐蚀等现象严重，管道承压性能差，不符合供水压力对供水管道使用的实际要求，存在水管爆裂的安全隐患；第四，由于小区建设年代较早，存在一层多户的情况，然而住宅小区内部供水立管数量有限，采用串联的方式进行供水，供水压力较大，用水高峰时，供水管道水源供应受限，难以满足居民日常生活所需，对城市居民的正常生活造成不良影响[1]。
三、老住宅小区供水系统节能改造措施
（一）制定节能改造方案
针对老住宅小区供水系统节能工程改造，相关人员对此提出诸多改造措施，要求以满足住宅小区内部居民日常生活需求为改造目标，按照本地市政部门与水务部门联合下发的老住宅小区供水系统改造相关规定，采用现代化供水方式，对老住宅小区供水系统进行更新与改革，根据实际情况增设节水型基础设施，优化本地水资源利用结构，完善城市供水管网监测系统，大力推广使用节水器具，健全城市水源供应体系，进一步提升水资源的利用效率，为住宅小区居民开展日常活动提供充足的水源供应，逐步优化城市住宅小区供水系统运行效果。
本工程中，老住宅小区供水系统改造期间，结合实际情况，有关部门组织制定住宅小区供水系统节能改造方案，要求供水系统改造工作以住宅楼内部供水管道节能改造为主，主要改造内容包括以下：第一，住宅内部供水立管、水箱、供水管道等要符合建筑住宅供水系统设置要求；第二，保证每根供水管独立使用，在管顶部安装垂直式自动排气阀，便于供水管道日常检修与维护；第三，要对供水管道及管网材料质量及性能进行控制，选用铜制或不锈钢材质的建材，对易腐蚀、易污染的供水管材内外进行防护处理；第四，在住宅小区供水系统节水改造工程施工竣工后，要对供水管道进行清洗、消毒，对管道进行承压性和严密性渗水测试，有关部门要对小区内部供水系统改造工程施工效果进行验收；第五，有关部门要对住宅小区供水系统改造后的水资源进行质量检测，确保水质符合城市居民生活用水标准，同时要对新供水系统运行期间，供水设备、水管压力、耗电情况、水源浪费情况进行测试，确保老住宅小区供水系统节能改造目标顺利达成。
（二）供水系统改造流程
1.改造工艺
由于老住宅小区供水系统运行模式存在明显的滞后性特征，不利于水资源的集中供应，工程施工人员决定在PLC及变频器控制技术的基础上，采用恒压供水方式对传统供水系统进行改造和优化，基本克服了传统供水模式产生的不良影响，节能效果显著，为老住宅小区居民提供充足的水源供应。
恒压供水系统是指住宅小区二次加压泵房出水口管道端口的压力恒定，技术人员结合住宅小区实际情况，选择合适规格、合适型号的压力传感器，加装至小区二次加压泵房出水口总管位置，将供水压力值转换为标准的4-20mA电流信号，接入PLC后，将原始压力信号数据与给定压力值进行对比，通过PID控制算法对压力调节值进行计算，借助电流信号将压力调节值传输到变频器之中，接着利用变频器对水泵转速进行调节，对供水管道中供水量及水源出口用水压力进行有效控制，稳定供水管口压力，最终实现在压力恒定条件下完成供水工作[2]。
2.改造内容
施工人员结合本住宅小区位置、户型以及供水系统设置结构等情况，对小区楼宇供水管道敷设、储水设备安置等问题进行全面改造，针对一层多户型住宅楼外部公共空间供水管阀门井上的控制阀门进行更换，选用不锈钢材质阀门，减少或避免阀门生锈、腐蚀，同时要对住宅楼内部立管位置及数量进行科学规划，避免敷设复杂管道，为日后供水管道检修与维护工作提供便利，提高故障排查效率。
（三）供水系统结构设计
1.硬件设施
（1）控制系统
本供水工程改造小区内部，包括二次加压泵房、并联运行水泵，技术人员针对本住宅小区供水系统进行改造期间，将重点放在改善水泵直接加压的供水模式，针对老小区建筑设计格局与建设规模，决定采用一套PLC加变频器对水泵进行控制，新供水系统运行期间，上位工控机组件运行，技术人员设定恒定水压，接着由变频器带动水泵开启，供水管道中水压逐渐增加，反馈回来的水压在PLC内与预设压力之间形成对比，通过PID运算后，PLC对变频器输出频率进行调节。供水系统工程节能改造期间，小区内原有水泵数量有限，出现供水不足情况，PLC将水泵转为工频运行，同时启动其他水泵，以此方式进行循环作业，满足住宅小区供水需求，解决供水分散问题，在一定程度上减少了水资源的浪费与滥用，实现恒压稳定供水。
（2）设备选型
本改造工程中，施工人员对PLC型号、参数等进行深入调查与研究，最终选定一套性能稳定且应用较为广泛的FX系列PLC，相比传统供水系统控制设备而言，FX系列PLC具备配置灵活、运行效率高、应用性能优等使用优势。针对特殊供水系统改造模块，技术人员对PLC电缆进行扩展连接，便于水压信号的输入与输出。本工程施工期间，采用以DSP为主要控制系统的变频器，通过对压力传感器的控制，充分发挥变频器过流、过温、过载、过压等故障保护功能，在供水系统节能改造工程中，具有应用灵活、控制精准等优势，有效提升小区供水系统运行期间的节能效果。
2.软件设施
（1）PLC运行流程
本工程中选用SWOPC-FXGP作为PLC的主要编程软件，技术人员通过供水线路符号，利用列表语言及SFC符号创建指令程序，通过寄存器实现目标文件的收集与储存，经过软件程序的优化与设计，提升PLC运行效率和质量。
（2）梯形程序设计
本工程中采用梯形图的形式，对程序进行设计，根据老住宅小区供水系统模拟运行压力值，录入数模转换程序中，以第一波段数据为初始脉冲，利用软件程序中的特殊单元扩展缓冲存储器对该模块型号进行编码，通过与供水压力常数值进行对比，完成信号输入通道模拟，根据电流输入模式，将分辨率进行数字转换，保存在主程序中，实现数字信号与电流数据之间的转换与模拟，为小区供水系统正常运行提供软件程序支持[3]。
（四）系统节能效果分析
该住宅小区供水系统节能改造工程施工完毕后，有关部门对该小区供水系统运行状态及系统运行期间产生的水压进行监测，通过多种方式，对供水系统节能效果进行跟踪测试与分析，发现改造后的供水系统运行期间供水管口压力值恒定，供水管网及管道材料使用效果好，基本无腐蚀现象发生，相较传统供水系统，呈现出明显的节能降噪效果，在一定程度上减轻了老小区供水设备的运行压力，提高水资源的使用效率，为小区居民提供安全、卫生的水资源。
结束语：综上所述，老住宅小区由于供水系统滞后，要求有关部门对小区供水系统进行集中改造，技术人员灵活应用PLC与变频器，将软件程序与硬件程序设计相结合，采用恒压供水系统，稳定供水压力，提高供水系统运行的安全性与稳定性，进一步实现老住宅小区供水系统节能改造目标。
参考文献：
[1]田宇.关于既有建筑给水系统节能改造的研究[J].居舍,2019,000(014):P.171-171.
[2]杨玉泉,赵娜.天津市某老旧小区供热系统节能改造技术研究[J].建设科技,2020,No.417(20):98-101.
[3]肖芬芬,石拓,郑晨亮.北方采暖地区既有住宅小区单体节能改造研究[J].城市住宅,2019,v.26;No.291(05):49-52.