大廈智能變頻供水系統故障解析

文｜北京銀達物業管理有限公司 楊繼民

大廈智能變頻供水系統故障解析

文｜北京銀達物業管理有限公司 楊繼民

1 大廈供水系統介紹

大廈生活給水系統的水源是由市政自來水管網供給。系統內部供水分高、中、低三區，三層及三層以下為低區，4～10層為中區，11層以上為高區。低區是由市政給水管網直接供給B1層循環管網，再由供水立管分別供給B1、B2、B3、1、2、3層的每一個用水點。在B3生活給水泵房安裝有一套華魯全自動無負壓變頻（艾默生TD2100-4T0110S-11kW變頻器）供水設備，配有三臺給水泵。大廈最高點距離給水泵出口90m左右，水泵流量為21m3/h、揚程為118m（關門壓力可達13.8MPa），同時加裝了電接點壓力表（控制在0.8～1.2MPa之間）進行高低壓力保護控制。高區由變頻泵直接供水，中區由變頻泵供出的水經4層立管井內減壓閥減壓后再供給末端用水點。

2 故障現象

在大廈入住近兩年，供水系統正常有效，沒有出現問題。但從2010年底開始，用水早高峰時，經常發生無故停水現象，而且自動供水系統無法自動恢復供水。水泵安裝廠家分析說：變頻系統沒有問題，可能是由于壓力反饋信號有誤，需要校驗壓力信號表。我們按照安裝廠家的要求，更換了壓力信號表，但故障仍然頻繁出現，時斷時續地供水，嚴重影響了大廈的正常工作。在此之前，大廈最大用水量不超過25m3/h，水泵運行正常。隨著入住率的提高，人數的增加，用水量也隨之增加，尤其是早高峰時段，衛生間用水量瞬間大增，就出現了水泵停泵不供水的故障。

3 故障分析

從故障現象看，是大廈用水高峰時段，啟動第二臺水泵過程中發生的問題。從變頻器顯示的故障原因看是變頻器故障停機，于是我們組織大廈物業工程技術人員開始查找原因。我們從對變頻器設定的各項參數進行論證分析和確認入手，首先考慮的參數就是變頻器頻率變化的快慢。此系統的變頻供水原理是用水量達到一臺變頻泵最大供水量而滿足不了用水需求時，按照變頻控制設計程序，應該啟動第二臺水泵變頻運行，同時第一臺水泵變為工頻運行。在工頻水泵啟動時，水泵出口壓力瞬間升高，而對于變頻運行的第二臺水泵，變頻器通過壓力值反饋的電流信號來改變電源的頻率，以及通過邏輯運算改變其電機轉速及變化快慢來動態地調整給水量。會不會是變頻調整太慢，不能迅速反饋，而造成壓力過高導致停泵？ 我們通過調整比例增益、積分時間和微分時間的變化，試圖找到想要的結果。但經過多次試驗，這些參數的調整確實能夠改變其變化的速度，但仍然不能解決瞬間壓力增大造成停泵的故障。經過對變頻器各項參數進行測試，證明變頻器本身及其參數沒有問題。于是，我們試著取消了廠家先前加裝的電接點壓力表，然后測試啟動第二臺水泵，此時沒有發生停泵故障，只是啟動第二臺水泵時，系統壓力值能達到1.35MPa?？磥硎请娊狱c壓力表設定的高限值偏低，我們將其改變為1.40MPa，再進行測試，結果沒有出現任何問題。雖然找到原因，但管網承受著由于壓力值增高而帶來的降低使用壽命的風險，尤其是衛生間的各種用水器具損耗量會很大，很不經濟。

4 進一步排查原因

為什么廠家在安裝此套設備時，加裝了電接點壓力表？加裝的目的無非就是起到高壓保護的作用，一般有了變頻控制，可以不再加裝電接點壓力表。這說明廠家在調試時，也是出現了在工頻供水時出水壓力偏高的現象。通過查看設計說明及變頻供水泵的技術參數，水泵流量為21m3/h、揚程為118m，跟設計要求的流量和揚程基本吻合，但是忽略了水泵進水口原有（市政給水管網）的20m的壓力值。按照系統的安裝方式，理論上水泵出水口的壓力值就達到了1.38MPa，而不是設計的1.18MPa，正好多出了20m的揚程。雖然水泵有自動調節流量和壓力變化的特性，但在其工頻狀態下，水泵啟動時的流量也是從零開始的，結合其性能曲線圖，不難看出：水泵啟動時的壓力值可能高出0.20MPa，自然在啟動時出水口壓力值就可能達到1.38MPa。

5 診斷

加裝電接點壓力表的目的就是為了防止壓力過高造成設施損壞而增加的保護措施。在完全使用一臺變頻或工頻水泵時，是沒有問題的。但加入了變頻自動控制供水程序時，人為地設置了一個變頻無法識別的故障，造成停機后無法恢復。一臺變頻泵正常使用了近兩年也沒有問題，但隨著大廈出租率的提高，客戶入住人數的增加，用水量也相應的增加，尤其在高峰時段，瞬間用水量高于一臺水泵的最大供水量，必須啟動第二臺水泵，變頻和工頻同時使用出現了故障停機的現象。其根本問題就是在選取水泵時，忽略了水泵的安裝位置及其水泵入水口的實際壓力值，造成了水泵揚程過大而與變頻調定值1.08MPa差距過大。

6 調整方案

（1）調整電接點壓力控制的高點壓力值到1.40MPa。

（2）為了保護管線和設施不因壓力過高而損壞，可以在水泵出水口加裝減壓閥，變頻壓力調整到1.28MPa，減壓閥出口壓力調整到1.08MPa，以達到保護設施的目的。

（3）改裝水泵，減少其級數，以達到減少其揚程的目的。但這一措施需要專業廠家進行測試。

（4）增加變頻器一臺，對每臺水泵單獨進行變頻控制。

綜上所述。在變頻和工頻同時使用的場合，一定更要關注水泵的合理選取和合理使用，變頻自動控制供水程序一定要和實際使用的情況相匹配，尤其是受壓力參數的影響因素。

7 使用中注意的問題

（1）作為物業管理方，接收時往往只看到了設備是否能正常使用，而忽略了對其各種參數的認真驗證和核實，這會造成設備正常運行一段時間后，尤其是質保期過后工作的被動。所以物業公司在交接驗收環節，一定不要只停留在對現狀的交驗上。

（2）即使再智能化的設備，設施在實際運行中也會出現各種各樣的問題。所以，一定要按符合規范的頻次進行巡視和記錄，才能及時發現和解決問題。

（3）每一位管理和運行人員務必熟練設備的使用原理和參數要求，做到知其然并知其所以然。