關(guān)于變頻調速管網(wǎng)增壓穩流給水設備的基本原理和節能效果

目前，變頻調速管網(wǎng)增壓穩流給水設備在建筑給水中應用越來(lái)越廣，其主要原因是： 

　　1.變頻調速管網(wǎng)增壓穩流給水設備的供水壓力可調，可以方便地滿(mǎn)足各種供水 壓力的需要。在設計階段可以降低對供水壓力計算準確度的要求，因為隨時(shí)可以方便地改變供水壓力。但在選泵時(shí)應注意 ，泵的揚程宜大一些，因為變頻調速其較大壓力受水泵限制 。較低使用壓力也不應太小，因為水泵不允許在低揚程大流量下長(cháng)期超負荷工作，否則應加大變頻器和水泵電機的容量， 以防止發(fā)生過(guò)載。

 

　　2.目前，變頻器技術(shù)已很成熟，在市場(chǎng)上有很多國內外品牌 的變頻器，這為變頻調速管網(wǎng)增壓穩流給水設備供水提供了充份的技術(shù)和物質(zhì)基礎。變頻器已在國民經(jīng)濟各部門(mén)廣泛使用。任何品牌的變頻器與 變頻供水控制器配合，即可實(shí)現多泵并聯(lián)恒壓供水。因為建 筑供水的應用廣泛，有些變頻器設計生產(chǎn)廠(chǎng)家把變頻供水控制器直接做在供水專(zhuān)用變頻器中；這種變頻器具有可靠性好， 使用方便的優(yōu)點(diǎn)。 

 

　　3.變頻調速管網(wǎng)增壓穩流給水設備具有優(yōu)良的節能效果。 

　　由水泵－管道供水原理可知，調節供水流量，原則上有二 種方法；一是節流調節，開(kāi)大供水閥，流量上升；關(guān)小供水閥 ，流量下降。調節流量的第，二種方法是調速調節，水泵轉速升高，供水流量增加；轉速下降，流 量降低，對于用水流量經(jīng) 常變化的場(chǎng)合(例如生活用水)，采用調速調節流量，具有優(yōu)良 的節能效果。我國國家科委和國家經(jīng)貿委在《中國節能技術(shù) 政策大綱》中把泵和風(fēng)機的調速技術(shù)列為國家九五計劃重點(diǎn)推廣的節能技術(shù)項目。應當指出，管網(wǎng)增壓穩流給水設備節能的效果主 要取決于用水流量的變化情況及水泵的合理選配，為了使變頻 恒壓供水具有優(yōu)良的節能效果，變頻恒壓供水宜采用多泵并聯(lián)的供水模式。由多泵并聯(lián)恒壓變頻供水理論可知多泵并聯(lián)恒 壓供水，只要其中一臺泵是變頻泵，其余全是工頻泵，可以實(shí)現恒壓變量供水 。在變頻恒壓變量供水當中，變頻泵的流量是變化的，當變頻泵是各并聯(lián)泵中較大，即可保證恒壓供水。多泵并聯(lián)恒壓供 水，在設計上可做到在恒壓條件下各工頻泵的效率不變(因工況不變)，并使之處于高，效率區工作，變頻泵的流量是變化的 ，其工作效率隨流量而改變。因為采用多泵并聯(lián)恒壓供水，變頻泵的功率降低，從而可以降低多泵并聯(lián)變頻恒壓供水系統 的能耗，改善節能狀況。 

 

　　當多泵并聯(lián)管網(wǎng)增壓穩流給水設備系統采用具有自動(dòng)睡眠功能的變頻器 ，當用水流量接近于零，變頻泵能自動(dòng)睡眠停泵，從而可以做 到不用水時(shí)自動(dòng)停泵而沒(méi)有能量損耗，具有較好的節能效果。 

 

　　多泵并聯(lián)變頻恒壓變量供水的工作模式通常是這樣的：當 用水流量小于一臺泵在工頻恒壓條件下的流量，由一臺變頻泵 調速恒壓供水；當用水流量增大，變頻泵的轉速自動(dòng)上升；當變頻泵的轉速上升到工頻轉速，為用水流量進(jìn)一步增大，由 變頻供水控制器控制，自動(dòng)啟動(dòng)一臺工頻泵投入，該工頻泵 提供的流量是恒定的(工頻轉速恒壓下的流量)，其余各并聯(lián)工 頻泵按相同的原理投入。

 

　　在多泵并聯(lián)變頻恒壓變量的供水情況下，當用水流量下降 ，變頻調速泵的轉速下降(變頻器供電頻率下降)；當頻率下降 到零流量的時(shí)候，變頻供水控制器發(fā)出一個(gè)指令，自動(dòng)關(guān)閉一 臺工頻泵使之超出并聯(lián)供水。為了減少工頻泵自動(dòng)投入或超出時(shí)的沖擊(水力的或電流的沖擊)。在投入時(shí)，變頻泵的轉速 自動(dòng)下降，然后慢慢上升以滿(mǎn)足恒壓供水的要求。在超出時(shí)，變頻泵的轉速應自動(dòng)上升，然后慢慢下降以滿(mǎn)足恒壓供水的 要求。上述頻率自動(dòng)上升，下降由供水變頻控制器控制。 

 

　　另一種變頻供水模式通常叫做恒壓變量循環(huán)狀啟動(dòng)并先開(kāi) 先停的工作模式。在這種供水模式中，當供水流量少于變頻泵 在恒壓工頻下的流量時(shí)，由變頻泵自動(dòng)調速供水，當用水流量增大，變頻泵的轉速升高。當變頻泵的轉速升高到工頻轉速 ，由變頻供水控制器控制把該臺水泵切換到由工頻電網(wǎng)直接 供電(不通過(guò)變頻器供電)。變頻器則另外啟動(dòng)一臺并聯(lián)泵投入 工作。隨用水流量增大，其余各并聯(lián)泵均按上述相同的方式軟 啟動(dòng)投入。這就是循環(huán)軟啟動(dòng)投入方式。 

 

　　當用水流量減少，各并聯(lián)工頻泵按次序關(guān)泵超出，并泵超 出的順序按先投入先關(guān)泵超出的原則由變頻控制器單板計算機控制。 

 

　　由上述可見(jiàn)，對于變頻恒壓變量給水通常有兩種工作模式 ，一是變頻泵固定方式，二是變頻循環(huán)軟啟動(dòng)工作方式。在變 頻泵固定方式中，各并聯(lián)水泵是按工頻方式自動(dòng)投入或超出的。因為變頻泵固定不變，當用水流量變化，變頻泵始終處于 運行狀態(tài)，因此變頻泵的運行時(shí)間較長(cháng)。為了均衡各水泵的 運行時(shí)間，對于變頻泵固定運行方式，可以設計成變頻泵定時(shí)輪換運行方式。即當某一臺變頻泵運行一段時(shí)間后，由變頻 控制器控制變頻泵自動(dòng)進(jìn)行輪換。例如：開(kāi)始時(shí)1泵變頻，2－ 3泵工頻，當1泵變頻運行T時(shí)間后(T可按序設定)自動(dòng)輪換為2泵 變頻，3－1泵工頻；在此狀態(tài)下運行T時(shí)間后自動(dòng)輪換為3泵變 頻，1－2工頻，……。如此反覆進(jìn)行定時(shí)輪換。 

 

　　顯然，具有變頻泵自動(dòng)輪換控制的變頻恒壓變量供水系統 ，變頻泵是定時(shí)改變的，即任何一臺并聯(lián)泵都有可能成為變頻 泵。由變頻恒壓變量供水理論可知，為了保證恒壓供水，變頻泵 須是各并聯(lián)泵中的較大者。為此，對于變頻恒壓供水并 變頻泵自動(dòng)定時(shí)輪換的水機，各并聯(lián)水泵的大小應相同以保 證恒壓供水。 

 

　　按變頻器工作原理，在運行中的變頻器不允許在其輸出端 進(jìn)行切換；否則在切換過(guò)程中會(huì )使變頻器中的某些電子器件受 到大電流沖擊而降低其壽命。在變頻泵自動(dòng)輪換過(guò)程中，要在變頻器的輸出端進(jìn)行切換；為了保護變頻器，在進(jìn)行自動(dòng)切 換之前應使變頻器停止運行。在變頻器停止運行的條件下， 在其輸出端進(jìn)行切換。在切換好后再重新啟動(dòng)變頻器而恢復正常運行。因此，自動(dòng)輪換控制的電路比較復雜，會(huì )增加變頻 控制柜的造價(jià)并降低其使用可靠性。 

 

　　當變頻恒壓變量供水系統具有變頻泵自動(dòng)輪換功能，其優(yōu) 點(diǎn)是各并聯(lián)泵可定時(shí)輪換到變頻運行，使各并聯(lián)泵的磨損均衡 。但是，在任一臺泵變頻運行時(shí)，萬(wàn)一水泵故障有可能使變頻器保護跳閘而停止工作。各并聯(lián)水泵是由變頻器控制運行的 ；當變頻器跳閘，必然使所有并聯(lián)水泵停機而中斷供水。 

 

　　因此，當水泵的可靠性一定，具有自動(dòng)輪換控制功能的變 頻恒壓供水機的供水可靠性將低于不具備自動(dòng)輪換控制功能的 變頻恒壓供水機。筆者認為，供水可靠性是主要矛盾。因此我們不主張采用具有自動(dòng)輪換控制功能的變頻恒壓給水系統。 

 

　　多泵并聯(lián)，循環(huán)軟啟動(dòng)的變頻恒壓給水系統，同樣存在上 述變頻恒壓自動(dòng)輪換工作模式的缺點(diǎn)。為了保證恒壓供水，同樣要求各并聯(lián)泵的大小相同。 

 

　　綜上可述，為保證供水可靠性，筆者不主張采用自動(dòng)輪換 和變頻循環(huán)軟啟動(dòng)的工作模式。中贏(yíng)集團自動(dòng)化工程部在 其《ABB恒壓供水系統用戶(hù)手冊》中說(shuō)，“循環(huán)軟啟動(dòng)!這是一 個(gè)危險的誘惑，很多搞恒壓供水的人熱衷于發(fā)展此項技術(shù)，但我們的建議是否定的?！蔽覀冑澩汹A(yíng)集團自動(dòng)化 工程部的上述學(xué)術(shù)見(jiàn)解，不熱衷于搞變頻循環(huán)軟啟動(dòng)供水。 

 

　　由水泵－管路供水原理可知，當節流損耗等于零，則供水系統具有較好的節能效果，此時(shí)水泵的供水揚程 全消耗在供 水高度和供水流阻損失上。這種變頻調整供水稱(chēng)為理態(tài)的變壓變量供水，這種供水系統的揚程－流量曲線(xiàn)和管路系統的流 阻—流量曲線(xiàn)重合。在理想的變壓變量供水系統中，在用水 點(diǎn)，其揚程恒定，屬于恒壓供水。在實(shí)際建筑中，用水點(diǎn)是多處，不是一處，因此很難確定何處是恒壓用水點(diǎn)。變壓變量 供水系統沒(méi)有通用性，在工程上很少應用。一種實(shí)用的變壓變 量供水系統叫做準變壓變量供水系統；在準變壓變量供水系統中，其恒壓值隨用水流量增加而躍階上升。例如多泵并聯(lián)恒 壓供水，當一臺泵工作，其恒壓值為P1；當投入一臺泵，其恒壓值自動(dòng)變?yōu)镻1＋ΔP1；當二、三、四臺泵投入，其恒壓值分 別自動(dòng)變?yōu)镻1＋ΔP1＋ΔP2，P1＋ΔP1＋ΔP2＋ΔP3，P1＋ΔP1＋Δ P2＋ΔP3＋ΔP4，……。其中P1，ΔP1，ΔP2，ΔP3，ΔP4，…… 可按需要設定；因此，準變壓變量系統(設備)的供水特性可以 十分接近理想的變壓變量供水特性，具有優(yōu)良的節能效果，這種供水系統(設備)具有通用性。  

　　事實(shí)上，在建筑供水當中，準變壓變量供水模式也很少應 用，因為在實(shí)際使用當中，很難給出ΔP1，ΔP2，ΔP3……等等 的具體參數。 

 

管網(wǎng)增壓穩流給水設備一般定義

      直接連接到市政給水管網(wǎng)上或其它有壓管網(wǎng)上，采用穩流補償和真空抑制技術(shù)供水，有效利用管網(wǎng)原有壓力，對管網(wǎng)不產(chǎn)生負壓且能穩定和調節流量的給水設備。

在原有的無(wú)負壓基礎上，中崛不斷推陳出新，已開(kāi)發(fā)出一套高，效低噪音無(wú)負壓供水設備。

      管網(wǎng)增壓穩流給水設備有關(guān)無(wú)負壓的實(shí)現，主要是通過(guò)微機控制系統實(shí)時(shí)的聯(lián)合控制作用于穩流補償器系統，雙穩態(tài)壓力補償控制裝置和真空抑制器來(lái)實(shí)現的。其中穩流補償器系統包括壓力及液位控制裝置用于防負壓一重動(dòng)作單元，這一重動(dòng)作單元有預警的功能、也就是說(shuō)當有形成負壓的趨勢時(shí)，通過(guò)微機控制系統聯(lián)合雙穩態(tài)壓力補償控制裝置補償此時(shí)進(jìn)水壓力的不足，真空抑制器是無(wú)負壓保護的末后一重，雙保護活塞式真空抑制器配備300目以上過(guò)濾裝置，主要完成末后消除無(wú)負壓的功能。三重無(wú)負壓防止措施既聯(lián)合又獨立，主要通過(guò)微機控制來(lái)較大化的較大限度的保護了管網(wǎng)壓力。

      中贏(yíng)高，效低噪音管網(wǎng)增壓穩流給水設備在原有的一般供水設備上融合了效率提升技術(shù)及降噪技術(shù)，使供水設備在原本只需無(wú)負壓的基礎上體現出他的更專(zhuān)業(yè)和更為客戶(hù)考慮的一面。

 

管網(wǎng)增壓穩流給水設備系統特點(diǎn)

　　1、 節電：優(yōu)化的節能控制軟件，使水泵實(shí)現較大限度地節能運行;

　　2、 節水：根據實(shí)際用水情況設定管網(wǎng)壓力，自動(dòng)控制水泵出水量，減少了水的跑、漏現象;

　　3、 運行可靠：由變頻器實(shí)現泵的軟起動(dòng)，使水泵實(shí)現由工頻到變頻的無(wú)沖擊切換，防止管網(wǎng)沖擊、避免管網(wǎng)壓力超限，管道破裂。

　　4、 聯(lián)網(wǎng)功能：采用全中文工控組態(tài)軟件，實(shí)時(shí)監控各個(gè)站點(diǎn)，如電機的電壓、電流、工作頻率、管網(wǎng)壓力及流量等。并且能夠累積每個(gè)站點(diǎn)的用電量，累積每臺泵的出水量，同時(shí)提供各種形式的打印報表，以便分析統計。

　　5、 控制靈活：分段供水，定時(shí)供水，手動(dòng)選擇工作方式。

　　6、 自我保護功能完善：如某臺泵出現故障，主動(dòng)向上位機發(fā)出報警信息，同時(shí)啟動(dòng)備用泵，以維持供水平衡。萬(wàn)一自控系統出現故障，用戶(hù)可以直接操作手動(dòng)系統，以保護供水。

 

管網(wǎng)增壓穩流給水設備運行說(shuō)明

　　1.管網(wǎng)增壓穩流給水設備當自來(lái)水的壓力PA低于用戶(hù)所需的設定壓力P8時(shí)，微機會(huì )自動(dòng)控制變頻泵軟啟動(dòng)運行，直到管道的實(shí)際壓力P=PB，微機才控制變頻泵以一恒定的轉速運行。自來(lái)水的壓力PA越高，變頻泵的轉速就越低，自來(lái)水的壓力PA越低，變頻泵的轉速就越高。當自來(lái)水的壓力PA=PB時(shí)，變頻泵就停止工作既充分利用了自來(lái)水原有的壓力，又能確保用戶(hù)所需的恒定壓力。

　　2、管網(wǎng)增壓穩流給水設備變頻泵的進(jìn)水口與穩流補償器相連，微機時(shí)刻檢測穩流補償器內的壓力，通過(guò)控制真空抑制器來(lái)穩定穩流補償器和自來(lái)水進(jìn)水的壓力使之不產(chǎn)生負壓，從而確保自來(lái)水管網(wǎng)的正常供水。

　　3、管網(wǎng)增壓穩流給水設備自來(lái)水停水，設備自動(dòng)停機，來(lái)水自動(dòng)開(kāi)機，停電自行恢復自來(lái)水的正常供水。

 

管網(wǎng)增壓穩流給水設備的技術(shù)條件

　　1)、電源可靠，應為雙電源或雙回路供電方式。具有電源適應性，設備輸入電壓波動(dòng)和控制器輸入電壓波動(dòng)不超過(guò)額定電壓±10%時(shí)，應能正常工作。

　　2)、設備應具有自動(dòng)調節水泵轉速和軟啟動(dòng)的功能。定壓給水時(shí)，設定壓力與實(shí)際壓力差不得超過(guò)0.01MPa;變壓給水時(shí)，給水系統工作壓力應按管道工作特性曲線(xiàn)改變。

　　3)、設備應具有水池水位“報警”及水泵控制功能，超過(guò)較高水位時(shí)“報警”，降至較低水位時(shí)“報警”及停機，恢復到啟泵水位時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)。

　　4)、設備應有觀(guān)察設定壓力和實(shí)際壓力顯示、水泵供電頻率顯示以及觀(guān)察故障顯示的窗口。

　　5)、設備應有對各類(lèi)故障進(jìn)行自檢、報警，對可恢復的故障應能自動(dòng)或手動(dòng)消警，恢復正常運行。

　　6)、設備應有過(guò)載、短路、過(guò)壓、缺相、欠壓、過(guò)熱等的保護功能。

　　7)、設備的環(huán)境要求：

　　(1) 溫度：5～40℃。

　　(2) 相對濕度：溫度20℃時(shí)，不大于90%。

　　(3) 海拔高度：不應超過(guò)1000m。

　　(4) 設備安裝的地點(diǎn)，應無(wú)導電或爆炸性塵埃，無(wú)腐蝕金屬或破壞絕緣的氣體或蒸汽。

　　破壞絕緣的氣體或蒸汽。

　　8)、電控柜的設置要求：

　　(1) 柜底應高出地面0.1m。

　　(2) 柜頂距屋頂(板頂)的距離不小于1.0m。

　　(3) 柜后壁距墻面應有0.8m 的通道。

　　9)、管路系統應在較低處設泄水裝置。

　　10)、要選用符合行業(yè)標準的產(chǎn)品，選擇整機經(jīng)過(guò)鑒定(評估)型式檢驗的產(chǎn)品。

 

管網(wǎng)增壓穩流給水設備產(chǎn)品功能介紹

變頻恒壓功能：

      可根據各用水點(diǎn)用水量的大小實(shí)時(shí)調控泵的啟動(dòng)臺數、啟動(dòng)功率。做到按需調流，不做無(wú)用功。

主要技術(shù)點(diǎn)—三項壓力絕對恒定措施

第，二項：壓力快速提升技術(shù)。

      技術(shù)點(diǎn)的起因：在用水高峰期，往往掉壓是比較快的，而且在變頻轉工頻過(guò)程中的延時(shí)和變頻泵加速過(guò)程中的時(shí)間（一般5-10S），這段過(guò)程中若不采取相應措施，必將會(huì )導致瞬時(shí)掉壓現象。這會(huì )造成高峰用水時(shí)，高層斷水。這在高峰期用水是不利的。

問(wèn)題1：如何在切換泵的延時(shí)和變頻泵加速過(guò)程中的時(shí)間保證出水壓力的不下降？

問(wèn)題2：如何保證在高峰用水流量不掉壓的問(wèn)題？

 

中贏(yíng)解決方案：

      設定不出水頻率值，一般情況下，由于出水壓力大于進(jìn)水壓力的原因，而且水泵出水止回閥的作用，變頻供水并不是在全變頻的作用下進(jìn)行的，一般25HZ以下水泵是不出水的。所以要在程序上設計快速加速到不出水頻率，在切換泵時(shí)也應該要運用此壓力快速提升技術(shù)。

提前進(jìn)入切換泵程序中:一旦檢測到出水流量大則提前進(jìn)入切換泵程序中，避免等待加泵過(guò)程中的延時(shí)過(guò)程中掉壓現象的產(chǎn)生

 

管網(wǎng)增壓穩流給水設備運行說(shuō)明

　　1.當自來(lái)水的壓力PA低于用戶(hù)所需的設定壓力P8時(shí)，微機會(huì )自動(dòng)控制變頻泵軟啟動(dòng)運行，直到管道的實(shí)際壓力P=PB，微機才控制變頻泵以一恒定的轉速運行。自來(lái)水的壓力PA越高，變頻泵的轉速就越低，自來(lái)水的壓力PA越低，變頻泵的轉速就越高。當自來(lái)水的壓力PA=PB時(shí)，變頻泵就停止工作既充分利用了自來(lái)水原有的壓力，又能確保用戶(hù)所需的恒定壓力。

　　2、管網(wǎng)增壓穩流給水設備變頻泵的進(jìn)水口與穩流補償器相連，微機時(shí)刻檢測穩流補償器內的壓力，通過(guò)控制真空抑制器來(lái)穩定穩流補償器和自來(lái)水進(jìn)水的壓力使之不產(chǎn)生負壓，從而確保自來(lái)水管網(wǎng)的正常供水。

　　3、管網(wǎng)增壓穩流給水設備自來(lái)水停水，設備自動(dòng)停機，來(lái)水自動(dòng)開(kāi)機，停電自行恢復自來(lái)水的正常供水。