随着城市化进程的加速，恒压供水系统在居民生活、工业生产及公共设施中的应用日益广泛。然而，在实际运行过程中，恒压供水泵房设备常面临运行噪音过大、系统压力易震荡、水泵启动不合理等问题，不仅影响设备的使用寿命，还可能对周边环境及供水安全造成不利影响。本研究聚焦于恒压供水泵房设备的运行问题，阐述了恒压供水泵房的工作原理与系统组成，探讨了运行过程中常见问题，深入剖析了这些问题产生的原因。并针对上述问题，提出了一系列优化措施，包括泵房降噪设计、优化压力采集系统以提高压力控制精度、以及通过控制优化策略，实现平稳运行，旨在为恒压供水泵房设备的维护与管理提供科学依据，提升供水系统的整体性能与可靠性。

1 引言

随着城市化步伐的持续加快，城市规模不断扩张，人口密集度显著提升，恒压供水系统凭借其能够稳定、持续提供水压的特性，在居民日常生活用水、工业生产流程用水以及各类公共设施用水保障中，发挥着愈发关键且不可替代的作用，已然成为现代城市供水体系的重要组成部分^[1]。然而，在恒压供水泵房设备的实际运行过程中，一系列问题逐渐浮现。这些问题的存在，不仅对恒压供水泵房设备的正常运行构成了严重威胁，影响了其使用寿命，还可能对周边环境造成噪音污染，对供水安全带来潜在风险。

本研究聚焦于恒压供水泵房设备的运行问题，深入剖析其工作原理与系统组成，全面探讨运行过程中常见问题的成因。在此基础上，提出了一系列针对性优化措施，涵盖泵房降噪设计、优化压力采集系统以提高压力控制精度、采用控制优化策略实现平稳运行等方面。本研究旨在为恒压供水泵房设备的维护与管理提供科学依据，保障城市供水的安全与稳定。

2 恒压供水泵房

2.1 工作原理

恒压供水泵房是保障供水系统压力稳定的核心设施，其核心在于通过闭环控制系统实现“按需供水、压力恒定”，基于压力反馈与动态调节机制对系统进行反馈调节。系统运行时，压力传感器实时监测管网末端或关键节点的压力值，并将数据反馈至控制器。控制器将实际压力与预设目标值进行对比，计算偏差值（ΔP），并通过PID（比例-积分-微分）算法生成调节信号。PID控制通过比例环节快速响应偏差，积分环节消除稳态误差，微分环节预测压力变化趋势，三者协同确保系统响应的准确性与稳定性。

随着调节信号传输至变频器，变频器可根据信号调整输出频率，从而改变水泵电机的转速。当用水量增加导致压力下降时，变频器提高频率以增加水泵转速，提升供水量；反之，当用水量减少时，变频器降低频率以减少供水量，避免压力过高。通过持续的动态调节，系统使实际压力围绕设定值波动，实现恒压供水。

2.2 系统组成

恒压供水泵房系统是一个高度集成的体系，通过多模块协同工作，实现压力稳定、高效节能的供水目标。该系统主要由压力采集与监测模块、控制核心模块、变频驱动与执行模块以及水泵机组与管网模块四大部分构成（图1）。

图1 恒压供水系统组成

具体而言，压力采集与监测模块作为系统的依托高精度、抗干扰的压力传感器，捕捉管网关键节点的压力变化，为后续调节提供实时、可靠的数据支持。控制模块通常采用 PLC 或专用恒压控制器，内置 PID 算法，能够迅速分析压力偏差，并据此生成精确的调节信号，协调各子系统高效运行。变频驱动与执行模块能够根据控制信号灵活调节输出频率，从而控制水泵电机的转速，实现流量的动态调整。水泵机组由多台水泵并联或串联，可有效提升系统的冗余度和可靠性。

3 常见问题

在恒压供水系统的实际运行中，尽管其设计旨在提供稳定、高效的供水服务，但实际应用过程中仍面临诸多挑战。其中，运行噪音过大、系统压力易震荡以及水泵启动不合理等问题尤为突出，严重影响着系统的性能与可靠性。部分工况下，压力震荡也可能是由水泵启动方式不合理引起的，但本研究主要围绕解决措施展开，因此分开讨论，以下将深入探讨。

3.1 运行噪音过大

泵房运行中，运行噪音过大问题是较为常见，其成因多样，设备自身方面，水泵质量不佳致内部零部件运转摩擦碰撞、电机与水泵同轴度偏差大，以及长期运行后零部件磨损松动等都会产生噪音。也可能水泵安装基础不牢固、管道连接不紧密有缝隙，也会引发振动和冲击噪音。此外，目前部分泵房由于隔音措施不到位，外界噪音易传入且内部噪音易传出，干扰了周边居民生活。更重要的是，异常噪音还是设备故障前兆，若不处理会加剧设备损坏、增加维修成本、影响供水系统正常运行。

3.2 系统压力易震荡

在恒压供水系统中，压力震荡往往是由于压力传感器相关问题引起的。若压力传感器位置设置不合理，就可能引发系统压力震荡。例如，当压力传感器安装在管网中一些特殊位置，如靠近阀门、弯头等易产生水力扰动的地方时，水流在这些位置产生的压力波动会直接被传感器捕捉到，并反馈给控制系统。但这些波动并非是系统实际需求的压力变化，而是局部的水力现象。控制系统接收到这些不准确的信号后，会错误地调整水泵的运行状态，如频繁启停或改变转速，从而导致系统压力出现不稳定的震荡现象。当恒压供水系统采用气压罐作为稳压设备时，若将压力采集点都设置在气压罐上，也易引发系统压力震荡。气压罐本身具有一定的缓冲能力，但若压力采集点过于集中，系统可能无法准确感知整个管网的压力分布情况。

此外，如果变频器和控制器之间的加减速度时间与水泵电机产生的功率不匹配，也易导致压力震荡。如果加减速度时间设置过短，水泵电机在短时间内需要输出较大的功率变化，可能会使系统压力出现急剧上升或下降的情况；而若加减速度时间过长，系统对压力变化的响应就会变得迟缓，无法及时调整水泵的运行状态以维持压力稳定，进而导致压力在设定值附近来回波动。

3.3 水泵启动不合理

目前，部分泵房仍采用传统的直接启动方式，即水泵电机在全电压下直接接入电源启动。这种方式在启动瞬间会产生巨大的启动电流，通常可达额定电流的 5到7倍，不仅对电网造成强烈的冲击，影响同一电网内其他设备的正常运行，还可能因电压骤降导致周边敏感设备误动作甚至损坏。

从水泵自身角度而言，直接启动产生的冲击力会对水泵的机械部件，如轴承、叶轮等造成较大应力，加速其磨损和老化，缩短水泵的使用寿命。而且这种启动方式难以实现平稳的加速过程，水泵在启动瞬间可能处于不稳定状态。

4 优化措施

4.1 泵房降噪

在解决泵房噪音问题时，必须保证水泵和基础的紧密贴合，若二者存在间隙，运行振动会加剧并放大噪音，采用合适减震垫确保紧密贴合，可从源头减少振动传递与噪音产生。管道布置不合理会使水流产生冲击与涡流引发噪音，合理规划可让水流平稳，降低因水流冲击与涡流及管道振动产生的噪音。此外，在泵房加装消音棉等消音材料能有效吸收水泵运行、水流冲击等产生的噪音，也可有效减少噪音反射与传播，降低泵房整体噪音水平，切实改善泵房噪音状况。

4.2 优化压力采集

在恒压供水系统里，由于压力传感器靠近阀门、弯头等特殊位置的水力扰动会使压力传感器捕捉到非实际需求的压力波动信号，误导控制系统调整水泵运行状态，应将压力传感器安装在管网中水流平稳、压力代表性强的位置，如主管道直管段上，远离局部水力干扰源，让控制系统获取准确压力信号。

当采用气压罐稳压时，不宜将所有压力采集点都设置在气压罐上，可适当在管网其他关键位置增设采集点，以便系统更全面感知管网压力分布^[2]。同时，要确保变频器和控制器之间的加减速度时间与水泵电机功率相匹配。若加减速度时间过短，系统压力易急剧变化；过长则响应迟缓。

4.3 控制优化

4.3.1 缩短延时

水泵启动方式不合理会严重影响系统性能，目前缩短新加水泵的 PID 控制延时时间是可有效解决。若新加水泵的 PID 控制延时时间过长，系统对压力变化的响应就会滞后。当用水需求突然变化时，系统不能及时调整水泵运行状态，导致供水压力出现波动，无法快速达到稳定状态，不仅影响供水质量，还可能因压力不稳定对管网和设备造成损害。缩短新加水泵的 PID 控制延时时间，能让系统更迅速地捕捉到压力变化信号，并及时调整水泵转速等参数，使水泵启动过程更加平稳、高效。

4.3.2 变频器

变频器可改变电路电流频率，因此可精准调控水泵运行，直接且有效地提升了水泵启动稳定性。它能够依据实际用水需求，实时调整水泵转速，避免了传统供水方式中因压力波动大而影响供水质量的问题。同时，变频器的应用还具有施工时间短的优点，能快速集成到现有供水系统中，减少工程改造对正常供水的影响。但当系统中存在多个变频器同时运行时，会产生高次谐波。这些高次谐波会干扰电源质量，导致电压波形畸变，影响其他电气设备的正常运行，还会使电机发热加剧，缩短电机寿命。

4.3.3 软起动控制器

传统水泵直接启动方式会产生较大的启动电流，这不仅会对电网造成强烈冲击，影响同一电网内其他设备的正常运行，还可能因电压骤降导致周边敏感设备误动作甚至损坏，同时也会加速水泵自身机械部件的磨损^[3]。而软启动控制器通过控制晶闸管的导通角，使电机输入电压从零以预设函数关系逐渐上升，直至达到额定电压，实现水泵的平稳启动。这种方式能够有效限制启动电流，将其控制在额定电流的2到3倍，减轻对电网的冲击。并且，软启动过程平滑，减少了水泵启动时的机械应力，兼具过载保护、短路保护等保护功能，如图2。

图2 恒压变频供水软启动

5 结论与展望

本研究针对恒压供水泵房设备运行中存在的噪音过大、系统压力易震荡等关键问题，通过深入分析其工作原理与系统组成，提出了一系列优化措施。在泵房降噪方面，通过确保水泵与基础紧密贴合、合理布置管道以及加装消音材料，可有效降低泵房噪音水平。通过合理设置压力传感器位置、增设管网压力采集点和控制优化，可实现水泵的平稳启动和系统稳定运行，为恒压供水泵房设备的维护与管理提供了科学依据。

随着技术进步，恒压供水泵房设备的发展将朝着更加智能化、高效化、环保化的方向迈进。可进一步探索智能控制算法的应用，实现系统自适应调节与故障预警，提高供水系统的智能化水平。结合新型高效节能设备，降低系统能耗，减少对环境的影响，并加强对设备运行数据的监测与分析，建立完善的设备健康评估体系，实现设备的预防性维护，延长设备使用寿命。

参考文献

[1]控制工程.并联泵组变频恒压供水系统能效控制策略研究与实现[D]. 2024.

[2]孙锐,覃盈斯,李承刚.恒压供水系统常见故障与处理方法[J].设备管理与维修, 2023(4):46-47.DOI:10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2023.02D.21.

[3]袁维.变频器在恒压供水中的常见问题及对策[J].工业C, 2016(3):90-90.