簡述變頻供水設(shè)備應用

摘 要：變頻調(diào)速系統(tǒng)是近年來新發(fā)展起來的技術(shù)手段，用以滿足人們對于高品質(zhì)的調(diào)速需求。供水系統(tǒng)也引入了變頻技術(shù)，變頻調(diào)速器的引入更好地解決了供水的自動化需求問題，并且由于其設(shè)備的投資較少并且其穩(wěn)定的系統(tǒng)運行性能，深受用戶的青睞。另外隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展變頻器的占地面積也不大，并且還可以通過操控達到節(jié)水節(jié)電的效果。在理論認識上，變頻器的引入優(yōu)點頗多，但是實際操作以及應用時由于型號選擇不當以及控制方式等問題，反而會費電費水，而達不到節(jié)能的目的。結(jié)合實際經(jīng)驗，文章對變頻供水設(shè)備進行了簡要的分析和探討，對其應用提出了一些合理的建議和意見。

關(guān)鍵詞：供水系統(tǒng)；變頻器；循環(huán)軟啟動

1 普通的變頻供水設(shè)備

循環(huán)軟啟動類型的變頻供水設(shè)備是在現(xiàn)實應用中最為廣泛的，整個系統(tǒng)組成較為簡單，主要包括了水泵、變頻柜、儀表、以及各種管路交錯組成。這里需要提到的是，這種系統(tǒng)的水泵應當選取型號相同的二至四臺為宜。下面就以三臺作為例子進行詳盡的分析。

日常供水主要是使用一臺水泵進行供水，但是當使用量增加，一臺水泵的供水不足以滿足水量的要求時，變頻柜就會在將運行水泵轉(zhuǎn)變成工頻運行后開啟第二臺水泵。以此類推，當兩臺水泵共同運行也不能滿足水量需求時則將第二臺也轉(zhuǎn)變成工頻然后開啟第三臺。當水量使用減少時，再按照啟動的順序，將水泵依次停止，最后將第一臺水泵恢復恒壓。一次變頻運行結(jié)束。

另外由于供水系統(tǒng)在平時的供水中主要是使用一臺水泵，因此會設(shè)定水泵的運行時間，依次保證水泵不會超負荷運轉(zhuǎn)，這個時間的設(shè)定視實際情況而定。當超過了特定的時間變頻柜就會停止水泵的運行，啟動下一臺，這個時間可以隨時的根據(jù)需求進行調(diào)整，不僅可以保證系統(tǒng)的正常運行，同時也可以延長機械的使用壽命。

雙恒壓的接口是變頻控制器能夠節(jié)能的特殊結(jié)構(gòu)，雙恒壓的供水功能是實現(xiàn)節(jié)能的基礎(chǔ)。

這種變頻式的供水系統(tǒng)應用于一些林區(qū)的供水，功率一般不會過大，由于適用的區(qū)域用水流量變換不大，所以一般采用循環(huán)水系統(tǒng)。

2 變頻供水系統(tǒng)中帶小流量泵設(shè)備系統(tǒng)

林區(qū)的用水不是一直穩(wěn)定的，主要用于生產(chǎn)以及灌溉等。變頻器對于供水系統(tǒng)的節(jié)能作用，主要是在于對水泵工作效率的轉(zhuǎn)換上，水泵的功率越高，用電量越大。水泵運轉(zhuǎn)效率的大小決定了水泵功率的大小，像在用水的低谷期，供水系統(tǒng)中的水流量很小，但是水泵的運轉(zhuǎn)運行不會因為流量變小而發(fā)生改變，就會造成水泵出現(xiàn)低流量運行狀態(tài)，此時水泵的工作效率就大大減小。因此，這時變頻器就無法達到節(jié)能的目的了。

因此，對于小流量以及零流量時供水系統(tǒng)的節(jié)能問題就需要進一步采取措施，在實際的操作中一般都采用了四種方案：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。多角度分析和綜合比較之后，第四種無論是從能耗還是成本上最為適宜，只需要為原有的供水系統(tǒng)配備上專門針對小流量和零流量的小型水泵就能解決此類問題。將一至兩臺流量在 3～6m3/h的小型水泵配備到原有的主頻供水泵上，當然，可以根據(jù)實際的使用情況選用水泵的流量。功率的選擇一般在 1.5到3kW之間，揚程則需要根據(jù)主泵的揚程選擇。

變頻柜一般都采用的是PLC的控制系統(tǒng)，供水系統(tǒng)的控制是通過模塊化的程序設(shè)計。主要的運行方式為：首先，系統(tǒng)在正常流量下采用的是主泵的循環(huán)供水系統(tǒng)，再此情況下變頻器可以最大的發(fā)揮作用。當系統(tǒng)中的水量由于需求的減低而減小事，主泵的運轉(zhuǎn)頻率也會跟著降低，當頻率降低到特定的規(guī)定值時，調(diào)節(jié)器就會做出反應，發(fā)出切換命令，將系統(tǒng)的供水模式轉(zhuǎn)換到小型水泵系統(tǒng)中。反之，當系統(tǒng)的用水量加大，切換后的小型水泵不能滿足系統(tǒng)的流量需求之時，PID調(diào)節(jié)系統(tǒng)又會發(fā)出轉(zhuǎn)換信號，在必要的延時之后，系統(tǒng)切換成為主泵的供水模式。因此，使得整個系統(tǒng)可以最大程度的提高效率，這樣才能真正發(fā)揮供水系統(tǒng)的變頻節(jié)能效果。

3 全流量高效變頻供水設(shè)備

對比較大的林區(qū)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(diào)節(jié)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(jīng)濟，浪費電能。并且流量在大于或接近QL時還會出現(xiàn)頻繁的換泵操作。為實現(xiàn)在全流量范圍內(nèi)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，流量可選為1/3Qm～1/2QM。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(shè)備在任何流量段運行時均處于水泵的高效率段，更加節(jié)能。

變頻柜控制核心由PLC和多功能PID調(diào)節(jié)儀構(gòu)成，以三種泵配置為例系統(tǒng)也可實現(xiàn)雙恒壓供水功能，中泵和小泵變頻時低恒壓供水，主泵變頻時高恒壓供水。

4 深水井變頻供水設(shè)備

目前深水井潛水泵采用變頻調(diào)速控制的也非常廣泛，主要是因為不需再建水塔，設(shè)備占地小，建設(shè)周期短，水質(zhì)無二次污染，水泵軟啟動軟停車，故障率低，大修周期延長，壽命提高。但對夜間也要求供水的系統(tǒng)（一般居民生活用水都有要求），仍存在夜間小流量“費電”問題。一般潛水泵功率較大，小流量頻率fL一般在28Hz以上。如30kW的潛水泵，小流量頻率按30Hz計算，每天夜間近6h內(nèi)約有50kW·h電能“浪費”，一年就是18000kW·h！這還未計入白天小流量時的用電。

5 生活消防合用變頻供水設(shè)備

在林區(qū)，生活用水的壓力并不大，但是消防壓力較之于生活壓力則需要專門的考慮。無論在棺材的選取上還是在管路的鋪設(shè)和設(shè)計上都需要進行專門的實地考察，采取最佳方案配合變頻供水設(shè)備，若管材選用適當或消防管路采取防倒流措施，在采用變頻設(shè)備及電源可靠條件下，建議高規(guī)適當放寬要求應允許生活消防合用供水設(shè)備。同時有以下優(yōu)點：

5.1 生活消防泵組定時輪換運行，不會因消防泵長期不用或管理不善而使水泵銹死，機組時刻處在工作狀態(tài)。

5.2 生活泵組和消防泵組合用，基本節(jié)省一套消防泵組，且便于設(shè)備管理和維護。

5.3 設(shè)備自動化程度高，供水穩(wěn)定可靠，且水質(zhì)無二次污染。

5.4 水泵軟啟動軟停車，無沖擊和超壓危害

系統(tǒng)可按循環(huán)軟啟動變頻設(shè)備或帶小流量泵的循環(huán)軟啟動變頻供水設(shè)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(shè)計壓力選擇。另外還應注意的有以下幾點：

5.4.1 應設(shè)消防接口，如有消防報警系統(tǒng)應設(shè)24VDC無源啟停接口。

5.4.2 應有消防時確保消防用水的技術(shù)措施，如在生活總管上安裝電磁閥，消防時關(guān)閉生活用水。

5.4.3 應設(shè)水位接口，消防低水位報警，并關(guān)閉生活用水。

5.4.4 應有雙恒壓功能，即平時低恒壓生活供水，消防時自動轉(zhuǎn)入高恒壓消防供水。

5.4.5 消防時應限制退泵操作，以防止壓力不穩(wěn)。

6 結(jié)束語

6.1 供水系統(tǒng)采用變頻供水設(shè)備可改善供水水質(zhì)，且自動化程度高，又是國家節(jié)能推廣技術(shù)，但若選擇使用不當，又會造成電能“浪費”，達不到預期目標。因此建議設(shè)計人員和用戶在方案確定之前應根據(jù)用水性質(zhì)、用水特點、用水規(guī)模、設(shè)備投資等因素綜合考慮，在保證可靠供水前提下，充分發(fā)揮變頻調(diào)速的節(jié)能潛力。

6.2 較之于之前傳統(tǒng)的供水設(shè)備，自動化的變頻供水系統(tǒng)，可以快速的對系統(tǒng)中水量變化以及用水需求做出響應，而且變頻設(shè)備在系統(tǒng)中控制配置簡單，并且分布集中。無論是管理還是成本分析上都方便簡潔，用戶可以根據(jù)自己身上的情況以及實際的工程特點進行選取。