變頻給水系統(tǒng)

1、變頻調(diào)速給水系統(tǒng)的特點(diǎn)“變頻調(diào)速給水系統(tǒng)”與普通加壓泵站給水系統(tǒng)基本上是一樣的，只是在“變頻調(diào)速給水系統(tǒng)”中增 加了一套控制微機(jī)和變頻器，指揮“變頻調(diào)速給水系統(tǒng)”在運(yùn)行過程中根據(jù)生活用水系統(tǒng)對(duì)水量、水壓的 實(shí)際變化要求（即給水系統(tǒng)用水量的大、小和壓力的高、低變化）進(jìn)行工作，即指揮控制“變頻器”調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的供電頻率、使電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)水泵不按“水泵特性曲線”運(yùn)行，而按給水系統(tǒng)實(shí)際用水量的大、小和壓 力高、低變化參數(shù)進(jìn)行變壓、變流量供水，以滿足生活給水系統(tǒng)的用水要求?！白冾l調(diào)速給水系統(tǒng)”是節(jié)能的設(shè)備。它是利用“變頻器”和“微機(jī)”控制水泵按照實(shí)際用水參數(shù)變 化進(jìn)行變頻調(diào)速供水，它把水泵特性曲線中的多余功通

2、過變頻器調(diào)頻節(jié)約下來一一即把水泵可供的多余流 量、多余揚(yáng)程的功節(jié)約下來。變頻調(diào)速有一定變頻范圍，應(yīng)按照水泵效率曲線使水泵長期運(yùn)行在高效區(qū)。 變頻調(diào)速范圍應(yīng)該設(shè)在水泵供水量的25%100%之間（這里可不考慮揚(yáng)程的變化 ）。小于25%的水泵供水量時(shí)，則水泵工作效率就會(huì)落到低效區(qū)。如果水泵長時(shí)間運(yùn)行在低效區(qū)，則該給水系統(tǒng)不單不能節(jié)能，反 而會(huì)浪費(fèi)能量。所以，進(jìn)行變頻調(diào)速給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，確定設(shè)計(jì)流量是非常重要的一點(diǎn)，而沒計(jì)流量的確 定又與設(shè)計(jì)對(duì)象實(shí)際用水量的變化范同、最大與最小流量的比值、有無調(diào)節(jié)瞬間流量變化的設(shè)施等有關(guān)。 特別是我國“變頻調(diào)速給水系統(tǒng)”大多采用設(shè)置1臺(tái)變頻器，通過微機(jī)控制多臺(tái)水泵進(jìn)行

3、變頻調(diào)速供水，因此，在水泵切換過程中，會(huì)出現(xiàn)變頻控制轉(zhuǎn)換為工頻控制、新啟動(dòng)的水泵由零至變頻軟啟動(dòng)供水等的一 個(gè)時(shí)間差，這個(gè)時(shí)間差會(huì)造成供水系統(tǒng)的流量和揚(yáng)程的波動(dòng)（這個(gè)時(shí)間差根據(jù)若干次的試驗(yàn)為36S180s）。還應(yīng)考慮夜間小流量用水的供水問題。在設(shè)計(jì)“變頻調(diào)速給水系統(tǒng)”時(shí)應(yīng)考慮設(shè)置一個(gè)能調(diào)節(jié)瞬間流量變 化的調(diào)節(jié)設(shè)施，來穩(wěn)定這個(gè)時(shí)間差的流量和揚(yáng)程的波動(dòng)，并解決夜間流量供水問題。“變頻調(diào)速給水系統(tǒng)”的設(shè)計(jì)流量因此，“變“變頻調(diào)速給水系統(tǒng)”的供水設(shè)計(jì)流量應(yīng)保證滿足生活給水系統(tǒng)中的最大設(shè)計(jì)秒流量的要求。 頻調(diào)速給水系統(tǒng)”的設(shè)計(jì)流量應(yīng)為最大秒流量。“變頻調(diào)速給水系統(tǒng)”的水源條件是多方面的，如果是由貯水池取

4、水，按最大秒流量設(shè)計(jì)是沒有問題的， 如果是由城市給水管網(wǎng)直接取水，則城市給水管網(wǎng)的供水能力必須大于“變頻調(diào)速給水系統(tǒng)”設(shè)計(jì)秒流量 的一倍以上，且供水壓力不應(yīng)因“變頻調(diào)速給水系統(tǒng)”由城市給水管網(wǎng)直接抽水而受影響。一般應(yīng)取得當(dāng) 地城市給水主管部門同意方可。在設(shè)計(jì)“變頻調(diào)速給水系統(tǒng)”時(shí)，首先要考慮沒計(jì)流量的選擇：是按最大秒流量設(shè)計(jì)還是按最大小時(shí)用 水量設(shè)計(jì)？如按最大秒流量設(shè)計(jì)，則“變頻調(diào)速給水系統(tǒng)”的水泵必須每臺(tái)水泵配備一臺(tái)“變頻器”，控制電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)水泵進(jìn)行調(diào)頻調(diào)速工作，才能保障給水系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。如為三臺(tái)工作泵一臺(tái)備用泵，就需配備 四臺(tái)變頻器，這樣的設(shè)計(jì)是不經(jīng)濟(jì)的。如按最大小時(shí)用水量或再乘以1. 2

5、I 4安全系數(shù)的用水量進(jìn)行設(shè)計(jì)，則可采用變頻調(diào)速泵與氣壓水罐組合供水系統(tǒng)，陔系統(tǒng)可以設(shè)一臺(tái)“微機(jī)”和一臺(tái)“變頻器”指揮控 制多臺(tái)水泵進(jìn)行變頻調(diào)速供水；氣壓水罐可以調(diào)節(jié)瞬間用水量的變化，同時(shí)還可調(diào)節(jié)水泵切換過程發(fā)生的 流量變化及穩(wěn)定給水系統(tǒng)的壓力波動(dòng)，因此可以降低設(shè)計(jì)流量的取值?！白冾l調(diào)速給水系統(tǒng)”與氣壓水罐組合供水1可設(shè)1臺(tái)“微機(jī)”、1臺(tái)“變頻器”控制多臺(tái)水泵進(jìn)行變壓、變流量供水。水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)的增、減和 切換過程將引起給水系統(tǒng)壓力波動(dòng)、流量變化，應(yīng)設(shè)一臺(tái)氣壓水罐調(diào)節(jié)流量變化和穩(wěn)定給水系統(tǒng)壓力。由 于系統(tǒng)設(shè)置I臺(tái)“微機(jī)”指揮1臺(tái)變頻器”控制多臺(tái)水泵工作，在運(yùn)行切換過程中就有“變頻泵”轉(zhuǎn)換 “工頻

6、泵”或“工頻泵”轉(zhuǎn)換“變頻泵”的過程，這個(gè)過渡時(shí)間：在4570s之間；再加上水泵故障、備用泵啟動(dòng)達(dá)到正常供水，其綜合延時(shí)時(shí)間為125180s;則氣壓水罐的貯備調(diào)節(jié)水量應(yīng)為180s用水量的有效調(diào)節(jié)水量。2 .夜間微小流量用水時(shí)，可改為變頻調(diào)速氣壓給水系統(tǒng)供水（所謂變頻氣壓給水，即由微機(jī)指揮變頻器向水泵供給 25%水量的供電頻率，使水泵運(yùn)行在小流量的基礎(chǔ)上）。變頻調(diào)速給水系統(tǒng)技術(shù)運(yùn)行指標(biāo)為 0. 05MPa，即一 0 05MPa為最不利用水點(diǎn)所需壓力，也是供水壓力波動(dòng)的最低壓力值，（設(shè)恒壓值：為所需最低工作壓力+0 . 05MPa）。+0. 05MPa為供水壓力波動(dòng)的最高壓力值；當(dāng)給水管網(wǎng)壓力為+

7、0. 05MPa時(shí)，給水管網(wǎng)向各用水戶供水同時(shí)也向氣壓水罐進(jìn)水，當(dāng)氣壓水罐貯水額滿后變頻泵可以停止運(yùn)行由氣壓 水罐向各用水戶供水，當(dāng)氣壓水罐貯水將要用完，給水管網(wǎng)、氣壓水罐壓力降至-0.05MPa時(shí)，變頻泵啟動(dòng)向給水管網(wǎng)和氣壓水罐供水，直至氣壓水罐貯水額滿后變頻泵再次停止運(yùn)行，如 此反復(fù)。氣壓水罐的有效調(diào)節(jié)水容積設(shè)計(jì)為P1=變頻調(diào)速給水系統(tǒng)的最低恒壓值 -0.05MPa,至P2=最高恒壓值+0. 05Mpa之差的容積，即氣壓水罐內(nèi)的有效水容積。3變頻調(diào)速給水系統(tǒng)為全密封給水系統(tǒng)，不會(huì)造成二次污染，可保持自來水的原水質(zhì)；變頻調(diào)速給 水系統(tǒng)是根據(jù)給水管網(wǎng)用戶的實(shí)際用水量和用水壓力的變化由微機(jī)控制調(diào)

8、節(jié)供電頻率、調(diào)整水泵轉(zhuǎn)速、進(jìn) 行變壓、變量供水，不會(huì)消耗多余的功，因此是節(jié)能的；選泵的技術(shù)要求必須運(yùn)行在高效區(qū)，因此選擇水 泵變流量范圍應(yīng)控制在 25 %100%之間，即一臺(tái)水泵的出流量只能運(yùn)行在1/44/4工作范圍；由于給水系統(tǒng)設(shè)置了氣壓水罐，可以調(diào)節(jié)瞬時(shí)的用水量變化、穩(wěn)定水泵切換過程中造成的水壓波動(dòng)，因此可使水 泵一直運(yùn)行在高效區(qū)。至于設(shè)置水泵臺(tái)數(shù)，最多不超過4臺(tái)工作泵并聯(lián)工作。如何從整體上、技術(shù)經(jīng)濟(jì)上確定變頻調(diào)速給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量生活用水量的變化是很大的，根據(jù)對(duì)數(shù)十個(gè)居住小區(qū)生活用水量的調(diào)查，其最大小時(shí)用水量與最低小時(shí)用水量之比約為 12: 118: 1之間，最大小時(shí)用水量與平均小時(shí)用水

9、量之比約為2. 5: 14. 8: 1 ;而以理論計(jì)算的秒流量則為調(diào)查的最大小時(shí)平均秒流量的2. 51. 8倍之間，基本上是比較小的居住區(qū) （約800人）的差值最大為2. 5倍，比較大的居住區(qū)（約5000人）的差值較小，為1. 8倍。根據(jù)實(shí)地調(diào)奄和定時(shí)記錄的7個(gè)城市14個(gè)居住小區(qū)的生活用水變化情況，其匯總資料比值為16 : 112: 1之間，而以其中兩個(gè)比較典型的居住小區(qū)實(shí)測(cè)結(jié)果分析（3000和7000人兩個(gè)小區(qū)，內(nèi)設(shè)辦公、糧、油、蔬菜、食品等供應(yīng)及鍋爐房、洗理室等，最大小時(shí)與最低小時(shí)的一年紀(jì)錄和4d 24h實(shí)測(cè)等）其最大小1.82 時(shí)用水量與夜間11點(diǎn)的用水量之比為15:111: 1之間，而

10、實(shí)測(cè)得的最大5min平均秒流量與最大小時(shí)平 均秒流量之比為1.41.3倍之間，而實(shí)測(cè)得的最大1分鐘平均秒流量與最大小時(shí)平均秒流量之比為 1. 44倍之間。4臺(tái)但這5min 的根據(jù)以上計(jì)算參數(shù)、實(shí)際調(diào)查資料及實(shí)測(cè)參數(shù)來看，三者參數(shù)都是比較接近的，關(guān)鍵是最低小時(shí)用水 量的選時(shí)，選在夜間11時(shí)是否合適？通過若干概率統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，取其相應(yīng)較為安全 的數(shù)據(jù)16 : l12: 1參數(shù)，可用作參考。則I臺(tái)變頻泵控制在 4: 1之內(nèi)，則16: 112: 1就需設(shè)3臺(tái)變頻泵工作。關(guān)于最大5min和最大1 min的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，只連續(xù)測(cè)試了 4d，雖然實(shí)測(cè)時(shí)間不算長， 兩組實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的變化周期均在81

11、8s之間，特殊的幾個(gè)數(shù)據(jù)在1220s之間；而最大小時(shí)和最大發(fā)生周期是在80180s之間，以上兩組數(shù)據(jù)如按大值進(jìn)行設(shè)計(jì)應(yīng)是安全的。根據(jù)以上調(diào)查和實(shí)測(cè)參數(shù)分析，“變頻調(diào)速給水系統(tǒng)”不一定要按最大秒流量選擇水泵，為了給水系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行、克服水泵切換過程造成的水壓波動(dòng)、必須設(shè)一臺(tái)氣壓水罐穩(wěn)壓，設(shè)了氣壓水罐穩(wěn)壓、同時(shí)氣壓 水罐也可起到調(diào)節(jié)瞬間用水量的變化；具體需要?dú)鈮核迏⑴c調(diào)節(jié)多長瞬間用水量的變化呢？這要看“變頻調(diào)速給水系統(tǒng)”的設(shè)計(jì)流量是按哪一個(gè)設(shè)計(jì)流量參數(shù)設(shè)計(jì)選泵而后才能確定氣壓水罐的調(diào)節(jié)水容積；180360 s的長周l按照最大小時(shí)用水量的平均秒流量的沒計(jì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)：則氣壓水罐就需參與調(diào)節(jié) 期調(diào)節(jié)水

12、量，也就是氣壓水罐內(nèi)應(yīng)貯存180360s的調(diào)節(jié)水容積；18s的周期調(diào)節(jié)2按照最大5min用水量的平均秒流星的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)：則氣壓水罐就需參與調(diào)節(jié) 水量，也就是氣樂水罐內(nèi)應(yīng)貯存 18s的調(diào)節(jié)水容積；3按照最大秒流量設(shè)計(jì)：則“變頻調(diào)速給水系統(tǒng)”的水泵必須每臺(tái)水泵配1臺(tái)變頻器；如為一臺(tái)變頻器通過微機(jī)控制多臺(tái)水泵進(jìn)行變頻調(diào)速供水，則需設(shè)置1臺(tái)氣壓水罐參與調(diào)節(jié)水泵切換過程中的穩(wěn)壓，即消除水泵切換過程造成的水壓波動(dòng)；為此，建議采用按最大小時(shí)用水量平均秒流量設(shè)汁，再設(shè)1臺(tái)有效調(diào)節(jié)水容積為 180360s需水量的氣壓水罐；或者按最大小時(shí)平均秒流量乘以1. 4系數(shù)，使其接近測(cè)試的最大5min平均秒流量的發(fā)生

13、周期的均值，再加1臺(tái)氣壓水罐，其調(diào)節(jié)水容積按20s最大需水量貯備，使其參與調(diào)節(jié)用水量的變化?！白冾l調(diào)速給水系統(tǒng)”選泵：選泵首先要確定設(shè)計(jì)流量和設(shè)計(jì)揚(yáng)程設(shè)計(jì)流量：根據(jù)前面對(duì)設(shè)計(jì)流量的分析和研究結(jié)果，變頻調(diào)速給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量：應(yīng)該按最大秒流 量選泵。如果給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)配置了調(diào)節(jié)最大秒流量的設(shè)施，則可根據(jù)調(diào)節(jié)設(shè)施的調(diào)節(jié)范圍大小，采用按最 大小時(shí)設(shè)計(jì)流量平均秒流量或按最大 5min設(shè)計(jì)流量平均秒流量進(jìn)行計(jì)算。設(shè)計(jì)揚(yáng)程：應(yīng)根據(jù)最不利用水點(diǎn)所需壓力、再加上最不利用水點(diǎn)與水泵吸水池的最低水位高程差和管道沿程的總損失壓力及調(diào)節(jié)水容積所需壓力之和進(jìn)行計(jì)算。1 .選泵：變頻調(diào)速給水系統(tǒng)的水泵是通過微機(jī)和變頻器進(jìn)行

14、控制的，由微機(jī)指揮變頻器根據(jù)需要功率調(diào)節(jié)供電頻率使水泵電機(jī)變速運(yùn)行，從而達(dá)到變壓、變流量供水。因此，選泵就應(yīng)選在最大供電頻 率處，這時(shí)也是水泵最大供水量的點(diǎn)，也是能滿足供水系統(tǒng)所需壓力要求的點(diǎn)?？梢妶D1 . 9 1A點(diǎn)為選泵的控制點(diǎn)，是水泵的最大供水量點(diǎn)，也是能滿足給水中的A點(diǎn)，然后根據(jù)給水系統(tǒng)用水量的減少由微機(jī)指揮變頻器降低供電頻率，使水泵電機(jī)降低運(yùn) 行轉(zhuǎn)速，降低水泵供水量。圖中 系統(tǒng)所需壓力的工作點(diǎn)。水泵特性曲線怛壓線AHAHO管道jQA 手QA 茸 QA QA圖1.9 1單泵運(yùn)行時(shí)的T作曲線圖圖中HN A曲線為水泵特性曲線； HO A曲線為管道工作曲線；HA A線為恒壓線；圖中斜線 區(qū)為

15、恒壓變量供水時(shí)所節(jié)省的能量；圖中網(wǎng)格區(qū)及斜線區(qū)之和為變壓、變量供水時(shí)所節(jié)省的能量；總 之，變壓、變量供水才是最大的節(jié)能。單臺(tái)水泵的工況分析由圖1. 9 1可以清楚，但根據(jù)用水量調(diào)查得知全天用水量的不均勻系數(shù)為1: 121: 16, 一臺(tái)變頻水泵最多只能調(diào)小至1 /44/4即25%100 %之間一一即1 : 4，要想滿足供水條件應(yīng)該有 34臺(tái)水泵并聯(lián)工作才行，那么多臺(tái)水泵并聯(lián)運(yùn)行 工況是怎樣的，可見下圖1 . 9 2。r0 Qa|qa|qa QA2QA 2|qa 2-|QA2-|(3A 3QA圖1.9 2 多臺(tái)水泵變頻調(diào)速運(yùn)行工況圖中從0-QA為單泵運(yùn)行工況，當(dāng)1臺(tái)泵達(dá)到供水最大流量時(shí)應(yīng)增加啟動(dòng)

16、第2臺(tái)水泵，這時(shí)微機(jī)指揮將第1臺(tái)變頻泵轉(zhuǎn)交給工頻控制，將第2臺(tái)水泵進(jìn)行變頻泵軟啟動(dòng)運(yùn)行，當(dāng)?shù)?臺(tái)水泵又達(dá)到供水最大流量時(shí)，應(yīng)增加啟動(dòng)第 3臺(tái)水泵，這時(shí)微機(jī)指揮將第 2臺(tái)變頻泵轉(zhuǎn)交給工頻控制，將第3臺(tái)水泵進(jìn)行變頻軟啟動(dòng)運(yùn)行。以下以此類推，但最多并聯(lián)工作不宜超過4臺(tái)水泵。當(dāng)用水量減少時(shí)，少到小于3臺(tái)水泵供水量時(shí)， 可停止1臺(tái)水泵運(yùn)行，停止運(yùn)行水泵可從第I臺(tái)開始停止運(yùn)行。 做到先啟動(dòng)的水 泵先停止，后啟動(dòng)的水泵后停止，以此往復(fù)循環(huán)運(yùn)行。2.如何進(jìn)行變壓變流量運(yùn)行 ？這套控制系統(tǒng)比較難作，因?yàn)樗瑫r(shí)有兩個(gè)變數(shù)，即“流量”和“壓 力”，而且是互為影響和制約，系統(tǒng)中設(shè)了壓力傳感器和流量傳感器，由于互為影響

17、需以理論計(jì)算，把 流量變化進(jìn)行微分，計(jì)算出各檔流量下的管道總水頭損失，接下來再根據(jù)不同壓力變化而有不同的出 流量，因此控制參數(shù)與實(shí)際是有出入的；經(jīng)過多次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，供水系統(tǒng)其主要控制壓力是要滿足最不 利用水點(diǎn)的用水要求，只要滿足最不利用水點(diǎn)的用水要求，整個(gè)給水系統(tǒng)的壓力、流量變化都可自動(dòng) 控制和調(diào)節(jié)，勿需再設(shè)置流量傳感器和壓力傳感器兩部分，只需在最不利用水點(diǎn)處設(shè)一個(gè)壓力傳感器 或壓力變送器把壓力信號(hào)傳送給微機(jī)，讓微機(jī)控制變頻泵運(yùn)行。就能進(jìn)行變頻調(diào)速給水系統(tǒng)變壓變流 量供水.具體設(shè)計(jì)應(yīng)為：在本供水系統(tǒng)的最小利用水點(diǎn)處的氣壓水罐上或某一供水干管上設(shè)置一個(gè)“壓力 傳感器或壓力變送器”把壓力信號(hào)傳送給控

18、制微機(jī)讓控制微機(jī)根據(jù)設(shè)定的參數(shù)控制變頻泵運(yùn)行，達(dá)到“變頻調(diào)速給水系統(tǒng)”的變壓、變流量供水。見圖1 9-3。圖1. 9-3最不利用水點(diǎn)定壓變量供水系統(tǒng)示意圖出師表兩漢：諸葛亮先帝創(chuàng)業(yè)未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此誠危急存亡之秋也。然侍衛(wèi)之臣不懈于內(nèi)，忠 志之士忘身于外者，蓋追先帝之殊遇，欲報(bào)之于陛下也。誠宜開張圣聽，以光先帝遺德，恢弘志士之氣, 不宜妄自菲薄，引喻失義，以塞忠諫之路也。宮中府中，俱為一體；陟罰臧否，不宜異同。若有作奸犯科及為忠善者，宜付有司論其刑賞，以昭陛F平明之理；不宜偏私，使內(nèi)外異法也。侍中、侍郎郭攸之、費(fèi)祎、董允等，此皆良實(shí)，志慮忠純，是以先帝簡拔以遺陛下：愚以為宮中之事, 事無大小，悉以咨之，然后施行，必能裨補(bǔ)闕漏，有所廣益。能”，是以眾議舉寵為督：愚以為營中之將軍向?qū)?，性行淑均，曉暢軍事，試用于昔日，先帝稱之曰 事，悉以咨之，必能使行陣和睦，優(yōu)劣得所。親賢臣，遠(yuǎn)小人，此先漢所以興隆也；親小人，遠(yuǎn)賢臣，此后漢所以傾頹也。先帝在時(shí)，每與臣論此 事，未嘗不嘆息痛恨于桓、靈也。侍中、尚書、長史、參軍，此悉貞良死節(jié)之臣，愿陛下親之、信之，則 漢室之隆，可計(jì)日而待也臣本布衣，躬耕于南陽，茍全性命于亂世，不求聞達(dá)于諸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉屈，三顧