變頻供水設備的應用探討

劉靜波

摘 要：變頻供水設備作為自動化的供水設備，其具有傳統的供水設備無法比擬的優勢，不僅可以快速響應系統中水量變化和用水需求，而且由于其控制配置較為簡單，分布集中，所以控制起來也較為容易。具有較好的經濟性，易于管理。文章分別對幾中不同的變頻供水設備的應用進行闡述，為用戶在選擇及使用上提供必要的參考。

關鍵詞：變頻供水設備；應用；控制；節能

近年來，隨著各類技術的快速發展，變頻調速系統作為一種先進的技術手段得以發展起來，有效的滿足了人們在調速方面的需求。在當前的供水系統中，變頻技術也得以廣泛的應用，有效的實現了供水系統的自動化，而且變頻技術在供水設備上進行應用，不僅具有較好的經濟性，而且有效的提升了系統運行的穩定性。由于變頻器越來越趨向于小型化，所以在供水設備上應用不需要占有多大的面積，而且在操控過程中能夠有效的實現節水節電的目標，由于其諸多的優點，所以在當前供水設備中得以廣泛的應用。

1 普通的變頻供水設備

在當前供水系統中，應用最為廣泛的應屬循環軟啟動類型的變頻供水設備，其組成較為簡單，由水泵、儀表、變頻柜及各種管路構成，在這種供水系統中，其水泵數量不宜超過四臺，以三臺為最佳。當利用三臺水泵進行日常供水時，則首先由一臺水泵進行供水，當其無法滿足供水要求時，則變頻柜則會將運行的水泵轉為工頻運行，然后開啟第二臺水泵，而當二臺水泵運行仍無法供水量要求時，則會啟動第三臺水泵，而當用水量減小時，則會依照啟動的順序，依次將水泵停止，當只有一臺水泵運行時，則會使其恢復恒壓。而在實際運行過程中，為了避免水泵出現超負荷運行的情況，往往會對水泵運行時間進行設定，而這個時間并不具有確定性，會根據實際的需求來進行調整，從而確保系統運行的穩定性，而且有效的避免水泵超負荷運行情況的發生，確保了設備使用壽命的延長。另外利用變頻器在供水設備上應用，還可以有效的實現節能的目的，而在變頻器實現節能的關鍵部位則取決于雙恒壓的接口，這是實現節能的特殊結構，所以可以說雙恒壓供水功能是實現節能的關鍵和基礎，通常應用于用水流量變換不大的區域，在林區具有較好的適用性，而且通常會采用循環水系統。

2 帶小流量泵的循環軟啟動變頻供水設備

當變頻供水系統在小流量或零流量的情況下，比如在夜間用水低谷時，系統內的用水量很小，此時水泵在低流量下運行，會造成水泵效率大大降低，不能達到節能的目的，水泵功率越大用電越多。這就涉及供水系統在小流量或零流量時的節電問題，一般可以采取四種方案：（1）變頻主泵+工頻輔泵；（2）變頻主泵+工頻輔泵+氣壓罐；（3）變頻主泵+氣壓罐；（4）變頻主泵+變頻輔泵+氣壓罐。

從節能、投資角度看第4種方案更為適宜，該方案即在原變頻主泵基礎上，再配備1-2臺小泵專用在夜間或平時小流量時變頻供水，一般選擇小泵流量為3-6m3/h，居民區戶數越多，流量可適當選擇大些。小泵功率一般為1.5-3kW，小泵的揚程按主泵揚程或略低于主泵揚程即可。變頻柜采用PLC控制，程序采用模塊化設計。平時系統運行于主泵循環軟啟動變頻供水模式，系統用水量減小時，主泵頻率逐漸降低，當頻率低于小流量頻率時，PID調節器發出低頻切換信號，延時后，系統自動進入小泵變頻供水模式。當用水量增大，小泵流量不能滿足系統需要時，PID調節器發出滿頻信號，延時后，系統自動返回主泵循環軟啟動變頻供水模式。為達到更好的節能效果，系統也可實現雙恒壓供水功能。

3 全流量高效變頻供水設備

對比較大的林區用水，若單配主泵機組和小流量泵，因小泵流量QL和主泵流量QM差別較大，當流量調節范圍在QL-1/3Qm時，水泵的運行效率仍很低，導致水泵運行不經濟，浪費電能。并且流量在大于或接近QL時還會出現頻繁的換泵操作。

為實現在全流量范圍內水泵始終能高效率運行，這就有必要再增加一種中流量水泵。特殊情況下還可增加2種中流量水泵。這樣整體水泵流量選擇呈階梯狀，從而使得設備在任何流量段運行時均處于水泵的高效率段，更加節能。

4 深水井變頻供水設備

目前在深水井供水設備上應用變頻調速技術來進行控制也較為普遍，在深水井潛水泵上應用變頻調速技術，有效的節約了成本，不需要建水塔就可以滿足供水的要求，設備不需要占有多大的土地，建設周期較短，水質不會產生二次污染，水泵在啟動和停車時都采用軟啟動和軟停車，有效的降低了故障發生率，確保了設備使用壽命的延長。但在深水井潛水泵上應用變頻供水設備對于需要夜間供水的系統還會存在小流量費電的問題。深水井潛水泵通常情況下功率都較大，這樣在夜間運行時，水泵處于低效率運行狀態，耗電量增加，這樣日積月累下來，電能存在著嚴重的浪費情況。

5 生活消防合用變頻供水設備

在目前建筑設計時，為了確保消防安全的需求，則規定多層建設消防紛呈可以與生產和生活給水管道合用，但對于高層，則需要將室內消防給水管道與生產和生活用水管道分開，分別獨立進行管道的設置。目前在高層建筑中，一些小高層建筑也越來越多，對于12層以下的小高層，其供水壓力不大，所以對于這類小高層可以在規定上適當放寬，在確保選擇合適管材的基礎上，同時還要采取科學有效的水防管路防倒流措施，利用變頻技術，也可以將消防用水管道與生產和生活用水管道進行合用。

生活消防合用變頻供水設備有以下優點：

（1）當生活和消防供水設備合用時，水泵可以處于輪換運行狀態下，有效的避免了消防水泵長期不用而出現銹死的情況，有效的提升了供水設備的利用率。

（2）而且生活消防供水設備合用時，只需要設置一套供水設備即可，有效的降低了成本，而且易于實現對設備的管理和維護。

（3）在合用的情況下，有效的提升供水設備的自動化水平，確保了供水設備運行的可靠性，而且不會發生水質二次污染的情況。

（4）水泵軟啟動軟停車，無沖擊和超壓危害。系統可按循環軟啟動變頻設備或帶小流量泵的循環軟啟動變頻供水設備選型，主泵流量按生活、消防兩者最大的來選擇，并留有1臺備用泵，揚程一般按消防設計壓力選擇。

6 結束語

變頻技術在供水設備上的應用，有效的提高了供水設備自動化的水平，使水質得到改善，實現了節能的目標。但在實際供水設備方案確定時，還需要綜合多方面的因素進行綜合考慮，在確保供水可靠性的基礎上，使變頻技術的節能潛力得到更好的發揮出來。

參考文獻

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