高層建筑供水設備的改造與維護策略分析

許劍平

（上海水務建設工程有限公司，上海 200082）

高層建筑供水設備的改造與維護策略分析

許劍平

（上海水務建設工程有限公司，上海 200082）

本文以供水設備改造與維護為核心進行了研討，在提出供水設備維護要點的同時，提出對于供水設備的改造計劃，重點研討供水設備的系統性。

供水設備；變頻；維修；檢查

熟知供水部門供水設備的技能與供水條件，才能更好的完成對設備的管理。而維修維護的到位才是設備管理的本質，所以加強設備運行維護需要不斷提升自身的管理能力，才能實現安全低消耗的供水模式。研究發現通過變頻調速供水系統能實現低能耗供水，避免水質二次污染，實現自動調節等。

1 傳統供水系統的缺點

（1）恒速泵加壓供水方式：由于用水量的變化不會影響供水壓力，這就使得供水管網絡在很長時間內均處于超壓運作狀態，這是因為在恒定功率情況下功率機泵組合會對供水系統進行超壓供水。由此我們可以知道，這樣設備損耗是極大的，維修與管理經費不夠理想，也不符合節能效益，所以其適用范圍很窄。

（2）水泵水箱聯合供水方式：其原理就是利用機泵做功將水提升至處在高處的水塔中，并做儲存，用戶用水由水塔提供。但是由于水泵不會隨著用水量的變化改變其工頻工作狀態，所以不能達到節能目的。一方面水箱儲水過程中處于長時間有水環境，期間會生長青苔等苔蘚、銹跡和污染物會積累，一方面水質會受到二次污染，另一方面容量極大的水箱需要位置存放，空間占用率大，由于儲水量以及自身重量較大，還需要考慮整體建筑物能否承重，增加了成本。

2 變頻供水設備在高層住宅供水系統節能改造中的應用

（1）供水管道網絡作為被控制對象，壓力是過程控制量，其對外界激勵具有滯后的特性。同時變頻器對泵機組輸出頻率的響應同樣也存在滯后效應。于是整體設備組都具有滯后的特性。

（2）設備運行中難免會有故障或意外情況發生，設備運行時的參數狀態都在系統監控下，系統會自動適配調整至工頻穩定運行，設定為故障運行模式，以此來保證供水負荷的安全。所以系統具備容錯的特點。

（3）電動機設備的軟啟動極大減少了對設備和電網的沖擊。變頻電動機輸出轉速會受到變頻調速系統控制，并根據用戶需水量多少進行調節。所以系統具備節能特性。

（4）地下水池和變頻調速設備共同構成供水系統，儲水裝置成為歷史。其中只需要一臺水泵變頻運行，其余水泵機組中的水泵則處于工頻狀態或者是關機狀態，可由變頻控制柜控制。工作的水泵通過流量的變化調節電動機的轉動速率實現變頻，使得整體供水系統穩步運行，實現了低能耗要求，同時占用空間很小，杜絕了水體污染現象，取代了儲水箱的地位。

2.1 水泵變頻調速節電原理

通過改變電機頻率和電壓來改變電機速率的技術叫做變頻調速技術,其特點是速率變動廣、效率高、調速平滑、穩定的機械特性、結構簡單、可靠地保護功能，安全系數高,運轉期間平滑，可在運行期間持續獲取有效數據，同時可達到良好的變頻效果。在實驗中通過數據可看到，變頻調速可實現低功耗的效果。

具有管網特性的水泵供水設備，擁有特定的關系曲線，該曲線反應了整體管道網絡流量與系統消耗能源之間的關系。與此同時通過計算水泵消耗的能量反映最高供水點與地下水池的高度之差，就能得出管道中克服阻力的能耗，從而可知管道的特定參數。反過來看，只要確定了管道網絡管徑以及全長等具體參數就能繪制關系曲線。

變頻調速供水工作原理如圖1所示。由水泵的相似定律可知詳細的節能數據，流量在變速前后的數據、轉速、功率以及揚程之間關系計算式如下。

圖1 供水原理曲線

式中，P1、H1、Q1分別為轉速n1時的功率、揚程、流量；P2、H2、Q2分別為轉速n2時的功率、揚程、流量。如上所述，在工作負荷不斷改變的情形下，變頻器通過調節電機轉速實現水泵的變頻，由于轉軸功率為三次方關系，所以所節約的能源就是一個很可觀的數據。

2.2 系統結構設計

針對供水環境條件，通過調研，決定采用變頻綜合氣壓罐的供水模式。

（1）區域控制：自來水供水公司直接供水給低樓層用戶；由供水設備給中樓層和高樓層用戶供水，變頻系統負責為高樓層用戶供水；由于高樓層供水沖擊力很大，需要加強供水管網的抗壓性，所以在中樓層管道上增加減壓閥，通過時間管網的保護來保證供水的安全。

（2）時間控制：當凌晨6:00～晚上11:00時，白天供水量較大，需要至少兩個水泵處于工頻狀態，系統又會通過分析用水量的變化來實現變頻目的，此時供水設備會自動調整處于工頻水泵的數量以及調節水泵轉速。夜間供水壓力較小，只需要一臺工頻水泵和氣壓罐供水，水泵可根據時間階段性工作。

2.3 改造效果

（1）通過采用變頻手段忙時大流量供水，既杜絕了水質的二次污染，又節約了電能；中樓層拆掉了儲水裝置，節約出了很大的空間，給用戶留下清凈的環境；也解決了原來高位水箱供水時某些用戶水壓不足帶來的生活困擾問題。由于樓層增設了減壓閥，減輕了在給高樓層供水時壓力過大的情況，保護了管道網絡，使用壽命得到延長。

（2）凌晨用水量小，階段性供水既能滿足供水要求又有合理性，小負荷運作消除了長時間的噪聲污染。小流量是水泵工作時取代了工頻水泵在工作時低效率的位置，從而達到了節能目的。

3 供水設備維護要點

要在設備運行時進行日常一般維護，通過肉眼觀察，對設備運轉狀態進行合理評估，對其運行情況和性能做出一定的判斷。從而可繼續進行檢查工作，分別為整體檢查和個體檢查。

3.1 整體檢查

對設備運行情況以及性能做一個整體的觀察評估為整體檢查，具體如下。

（1）設備的工作環境：環境溫度、空氣濕度、整體清潔度、電磁設備干擾等。（2）設備的供水壓力參數是否與設定壓力有差距。（3）設備運行情況檢查，有無異常響聲、異常振動、異味、冒煙等。

（4）設備的運行情況與供水壓力是否相符，如果供水壓力與變頻工作狀態不相匹配，應立即進行進一步分析檢查，排查相關部位運行情況以及參數設定，盡快查出問題所在并解決才能繼續運行。

3.2 個體檢查

個體檢查主要對各個設備進行分部位檢查，核心工作部件篩查，其具體工作如下。

（1）電源柜電源電壓應為380V，允許誤差5%，頻率應為50Hz，電流三相應平衡，控制電器應動作正常。

（2）變頻控制柜檢查電源是否正常；外觀應完好無損，沒有形變、破損、變色、冒煙、異味等；無異常振動、異常響聲；觀察變頻器工作時頻率變化是否穩定可靠，電動機在受控時是否能正常輪換運行即控制功能是否正常；控制器顯示是否與相應按鈕功能匹配即變頻器顯示功能是否正常。

4 結語

供水設備改造之后帶來了許多積極效應，按用水實際需要定壓供水,滿足小區用水需求,變頻供水系統會根據用水量的增加與減少做出相應動作完成供水。供水設備在變頻過程中進行軟啟動，極大減少了在頻繁啟動工作時所產生的大電流對整體網絡的沖擊，保護了供電系統，減少了對配電設備和電動機的損害，從而電氣設備、水泵及管網得以延長使用時間，相應的減少了維修的次數以及成本，也能確保供水安全與穩定。在實現整體自動控制的同時,提高了供水質量，減少了不必要的人力開支，節省了更多費用，因此值得推廣與使用。

[1]徐秀霞.供水設備的改造與更新[J].黑龍江科學，2014（09）.

[2]張存輝.城鎮二次供水設備改造與建設及運行管理[J].城鎮供水，2014（11）.

[3]張嘉恩.供水企業設備維護管理存在問題和改進建議[J].給水排水，2014（01）.

TU731

：A

：1671-0711（2017）09（下）-0078-02