恒压供水系统是一种用于确保供水压力恒定的自动化供水设备，广泛应用于居民区、商业建筑、工业生产和农业灌溉等领域。其核心在于通过压力传感器、控制器（如PLC或变频器）和水泵等部件的协同工作，动态调节水泵的运行状态，以满足不同用水需求。
系统的工作原理基于闭环控制。压力传感器实时监测管网压力，将数据反馈给控制器。控制器通过PID算法计算目标频率，调整变频器的输出，从而改变水泵电机的转速。当用水量增加时，水泵转速提高，供水量增大，压力上升；反之，水泵转速降低，供水量减少，压力下降。这种动态调节机制确保了管网压力始终维持在设定值附近，实现恒压供水。
一、水泵机组
水泵
水泵是恒压供水系统的核心动力设备，其作用是将水从水源地（如水池、水箱或井水等）输送到用水区域，并提供足够的压力。常用的水泵类型有离心泵和管道泵。离心泵依靠叶轮的高速旋转产生离心力，将水甩出叶轮，从而增加水的动能和压力能。例如，在大型恒压供水系统中，离心泵能够提供较大的流量和较高的扬程，满足多层建筑或远距离供水的需求。管道泵则具有结构紧凑、安装方便的特点，它可以直接安装在供水管道上，节省空间。
水泵的性能参数包括流量、扬程、功率等。流量是指单位时间内水泵输送水的体积，扬程是指水泵能够将水提升的高度，功率则是水泵工作时消耗的电能。根据不同的供水需求，需要选择合适的水泵型号和数量。例如，对于一个小型居民楼的恒压供水系统，可能只需要一台小流量、低扬程的管道泵；而对于一个大型工厂的恒压供水系统，可能需要多台大流量、高扬程的离心泵并联工作。
电机
电机是为水泵提供动力的设备。它通过联轴器或皮带轮等传动装置与水泵相连，将电能转化为机械能，驱动水泵运转。电机的类型有异步电机和同步电机等。异步电机因其结构简单、价格低廉、维护方便等优点，在恒压供水系统中应用广泛。
电机的功率选择要根据水泵的功率需求来确定，同时还要考虑到一定的余量，以确保电机能够正常启动和运行。例如，如果水泵的额定功率为10kW，一般会选择一个功率稍大的电机，如11kW或15kW，以防止电机过载。电机的转速也会影响水泵的性能，通过变频调速装置可以改变电机的转速，从而调节水泵的流量和扬程，实现恒压供水的目的。
二、压力传感器
功能原理
压力传感器是恒压供水系统的感知元件，用于实时监测供水系统的压力。它将供水管道内的压力信号转换为电信号，反馈给控制系统。其工作原理基于压力-电阻或压力-电容变化。例如，在电阻式压力传感器中，当压力作用于传感器的敏感膜片时，膜片会发生微小的形变，导致附着在膜片上的电阻应变片的电阻值发生变化。通过测量电阻值的变化，就可以计算出对应的压力值。
安装位置
压力传感器通常安装在系统的最不利点，即距离水泵最远、海拔最高或建筑中最高楼层的用水点附近。这样可以准确地反映整个供水系统的压力情况。例如，在一个高层住宅的恒压供水系统中，压力传感器一般安装在屋顶的水箱进水口处或者最高层的水龙头附近，以便及时感知压力变化，当用水导致压力下降时，控制系统可以根据传感器反馈的信号启动水泵补水增压。
三、控制系统
控制器
控制器是恒压供水系统的大脑，它接收压力传感器传来的压力信号，并根据预设的压力值和控制算法来控制水泵的启停和转速。常见的控制器有PLC（可编程逻辑控制器）和变频器内置控制器。PLC具有可靠性高、编程灵活、抗干扰能力强等优点，适用于复杂的工业恒压供水环境。它可以通过编程实现多种控制功能，如定时控制、逻辑控制和PID（比例-积分-微分）调节等。
变频器内置控制器则主要应用于采用变频调速技术的恒压供水系统。它能够根据压力变化自动调节变频器的输出频率，从而改变电机的转速，实现水泵流量的连续调节。例如，当用水量减少，管道压力升高时，控制器会降低变频器的频率，使电机转速减慢，水泵流量减小；反之，当用水量增加，压力降低时，提高变频器频率，增加水泵流量，保证压力恒定。
控制算法
PID控制算法是恒压供水系统中常用的算法之一。它通过比例（P）、积分（I）和微分（D）三个环节的配合，对压力误差进行调节。比例环节根据压力误差的大小立即产生一个相应的控制作用，误差越大，控制作用越强；积分环节主要用于消除静态误差，它会对压力误差进行累积，直到压力达到设定值；微分环节则可以预测压力变化的趋势，提前产生一个抑制压力波动的控制作用。通过这三个环节的协同工作，可以使供水压力快速、准确地稳定在设定值附近。
四、管网系统
供水管道
供水管道是输送水的通道，它将水泵输出的水输送到各个用水点。管道材质有多种选择，如镀锌钢管、球墨铸铁管、塑料管（如PVC-U、PPR等）。镀锌钢管强度高、耐腐蚀性较好，但成本相对较高，常用于对管道强度要求较高的场合，如大型建筑的主干供水管道。球墨铸铁管具有良好的韧性和耐腐蚀性，适用于埋地管道或对压力承受能力要求较高的管道系统。塑料管则具有重量轻、安装方便、耐腐蚀等优点，在室内供水管道和一些小型供水系统中应用广泛。
供水管道的管径大小要根据供水流量和流速来确定。流速过大会增加水头损失和管道磨损，流速过小则会导致管道成本增加。一般来说，在民用建筑中，生活用水管道内的流速宜控制在1-1.5m/s左右。
阀门
阀门用于控制管道内水的流动状态，包括开启、关闭和调节流量等功能。在恒压供水系统中，常用的阀门有闸阀、蝶阀、止回阀和截止阀等。闸阀主要用于管道的开启和关闭，它具有流体阻力小、开启和关闭力较小等特点，一般安装在水泵的出口管道和主干供水管道上。蝶阀结构简单、体积小、重量轻，常用于大口径管道的流量调节。止回阀的作用是防止水倒流，它安装在水泵的出口管道上，当水泵停止运行时，止回阀会自动关闭，避免水回流到水泵内，造成水泵反转损坏。截止阀则主要用于调节流量或截断水流，其密封性较好，一般用于对调节精度要求较高的支管管道。
五、蓄水设备（部分系统有）
水池或水箱
水池或水箱是用于储存水的设施，在恒压供水系统中起到调节水量的作用。当用水量小于水泵供水量时，多余的水可以储存在水池或水箱中；当用水量大于水泵供水量时，水池或水箱中的水可以补充供水。水池一般采用混凝土结构，建在地下，容量较大，可以满足大量储水的需求，如大型工厂或小区的恒压供水系统。水箱则有玻璃钢水箱、不锈钢水箱等多种材质。玻璃钢水箱重量轻、耐腐蚀，但强度相对较低；不锈钢水箱强度高、卫生性能好，但成本较高。它们一般安装在建筑物的屋顶或设备层，用于储存一定量的水，以稳定供水压力和应对短时间的停水情况。
水位传感器（用于蓄水设备）
当恒压供水系统配备蓄水设备时，需要水位传感器来监测水池或水箱中的水位。水位传感器可以将水位高度转换为电信号，反馈给控制系统。其工作原理有浮球式、电容式和超声波式等。浮球式水位传感器通过浮球的上下运动来控制开关的通断，从而发出水位信号；电容式水位传感器则是利用水的介电常数与空气不同，通过测量电容变化来检测水位；超声波式水位传感器通过发射和接收超声波，根据超声波往返的时间来计算水位高度。这些水位信号可以帮助控制系统合理地控制水泵的启停，防止水池或水箱溢流或空池运行。
