2.9　预处理系统控制

预处理及膜系统的控制可以分为分散方式与联动方式，开放系统结构对应分散控制方式，封闭系统结构对应联动控制方式。分散控制方式是对各级工艺设备的流量、压力及启停分别进行控制，其中的启停控制除手动操作之外，还包括前级水箱低限水位及后级水箱高限水位的停运控制，以及前级水箱高限水位及后级水箱低限水位的启动控制。预处理及膜系统的控制还可以分为液位方式与恒流方式。液位控制方式中，不对水泵进行流量或压力控制，仅根据前后水箱的极限液位对水泵进行启停控制；恒流控制方式中，不仅根据前后水箱的液位极限对水泵进行启停控制，还在前后水箱在高低极限水位之间时，对水泵进行恒流量控制。前者的水泵启停频繁，后者的变频及控制设备成本较高。

2.9.1　恒流控制的系统特性

离心泵的运行方式，除上述非控运行方式（即水泵始终运行于其固有的流量压力特性曲线上）之外，还存在两种运行控制方式；一是恒压方式；二是恒流方式。恒压方式是通过变频调节使水泵压力保持恒定；届时，污染加重，则流量大幅下降。恒流方式是通过变频调节使水泵流量保持恒定；届时，污染加重，则压力大幅上升。出于与处理工艺及膜处理工艺的一般要求，总是希望进行恒流量控制。图2.25示出了系统的变频调速恒流量控制动态过程。

预处理系统处于低污染状态时，加压泵工作频率较低，系统的流量压力特性曲线与低频水泵的流量压力特性曲线交汇于225kPa与4.8m3/h工作点处。预处理系统处于高污染状态时，加压泵工作频率调高，系统的流量压力特性曲线与高频水泵的流量压力特性曲线交汇于270kPa与4.8m3/h工作点处，由此实现了系统恒流量4.8m3/h的控制过程。

2.9.2　基频向下的调速方式

需要指出的是，电机在变频调速时所表现出的转矩及功率特性决定了电动机与变频器的额定功率。基频向下的变频调速方式下，电机为恒转矩特性；基频向上的变频调速方式下，电机为恒功率特性。系统在非污染条件下，如水泵的流量与压力已使电机运行于额定频率及额定功率；当系统受到污染欲恒定流量而提升压力时，需要水泵输出的功率将大于额定值。届时的基频向上的调频方式并不会使电机输出更大功率，而会损坏水泵电机。

因此，封闭式预处理系统的水泵规格以及变频器容量应按系统最高设计流量选择流量，按照膜系统高压泵所需最小进水压力加上预处理系统污染后最大压差选取压力。

图2.26与图2.27示出丹麦格兰富公司的可变频调速的CHIE-40卧式多级离心泵，输入频率为基频的各百分数时，水泵的流量压力特性与输入功率流量特性。两组特性曲线表明，基频向下调频时，电机输入功率下降，水泵流量压力范围变窄。随输出水压的降低，输出流量也相应下降。

2.9.3　水泵的回流与截流控制

进行预处理系统设计时，为各类滤料污染时留有增压裕度，应该按照最严重污染的情况选择水泵输出压力，同时采用基频向下的变频方式控制水泵实时工作压力。一些中小系统为降低工程造价，不设变频调速器，而采用手动阀门控制方式调节水泵输出压力。

手动阀门控制方式又分为图2.28所示出的泵前断流方式、泵侧回流方式及泵后截流方式。三种调节方式各有调节能力，又各有不同特点。

减小泵前断流阀门开度，可以降低水泵的输出压力与流量，但是以水泵供水不足为代价，极易造成水泵运行失稳与气蚀。实际工程中应尽量避免采用本方式进行调节。

加大泵侧回流阀门（也称泵回阀门）开度时，由于旁路回流的存在而减小了水泵负荷阻力，从而可降低水泵的输出压力。减小泵后截流阀门开度，增加了水泵负荷阻力，故可增加水泵的输出压力。但是，无论泵侧回流方式还是泵后截流方式，阀门流量与阀门压差乘积所形成的能量损失，均会使水泵阀门组的能耗增加，泵阀组合的整体效率降低。

相比之下，尽管用变频调速方式调节水泵的输出，会增加系统投资，且变频器也存在运行损耗，但在长期运行的大型系统中变频调速方式的综合成本要低于阀门调节方式，而且自动控制水平也远高于阀门调节方式。值得指出的是，水泵的调节无论采用自动变频或手动阀门等何种方式，水泵规格的余量均是进行调节的基本条件。