變頻器與水泵在供水裝置中的應(yīng)用
——應(yīng)用于醫(yī)院供水系統(tǒng)

任燕春

（杭州市第三人民醫(yī)院,杭州 310009）

變頻器與水泵在供水裝置中的應(yīng)用
——應(yīng)用于醫(yī)院供水系統(tǒng)

任燕春

（杭州市第三人民醫(yī)院,杭州 310009）

變頻器與水泵的結(jié)合在日常生活中已廣泛使用，但是在醫(yī)院這個(gè)特殊環(huán)境下，任何基本設(shè)施的不穩(wěn)定都有著嚴(yán)重影響。本文通過實(shí)際日常工作中發(fā)生的問題，現(xiàn)場摸索、勘察，最后通過變頻恒壓供水設(shè)備解決了這個(gè)問題。

醫(yī)院；變頻器；水泵

0 引言

水、電等基礎(chǔ)設(shè)施與醫(yī)院正常的開展醫(yī)療關(guān)系密不可分，醫(yī)院日常醫(yī)療進(jìn)程中都需要水的充足供應(yīng)，哪怕短暫的停供都會(huì)造成嚴(yán)重影響。在醫(yī)院，供水系統(tǒng)采用的常用方式為直接供水及水箱供水。在本院醫(yī)療用水中，直接供水主要供應(yīng)3層及以下樓層用水，而高層用水則根據(jù)各個(gè)病區(qū)，在各個(gè)區(qū)域內(nèi)設(shè)置獨(dú)立的水箱和水泵，其中水箱亦可分為高層水箱以及地下水箱，所有用水由市政管網(wǎng)進(jìn)入水箱，再通過水箱供給各個(gè)樓層。

1 設(shè)備基本概述

變頻恒壓供水設(shè)備是一種新型的節(jié)能供水設(shè)備。變頻恒壓供水設(shè)備系運(yùn)用當(dāng)今最先進(jìn)的微電腦控制技術(shù)，將變頻調(diào)速器與電機(jī)水泵組合而成的機(jī)電一體化高科技節(jié)能供水裝置。變頻恒壓供水設(shè)備以水泵出水端水壓（或用戶用水流量）為設(shè)定參數(shù)，通過微機(jī)自動(dòng)控制變頻器的輸出頻率從而調(diào)節(jié)水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)用戶管網(wǎng)水壓的閉環(huán)調(diào)節(jié)，使供水系統(tǒng)自動(dòng)恒壓穩(wěn)于設(shè)定的壓力值：即用水量增加時(shí)，頻率提高，水泵轉(zhuǎn)速加快；用水量減少時(shí)，頻率降低，水泵轉(zhuǎn)速減慢。這樣就保證了整個(gè)用戶管網(wǎng)隨時(shí)都有充足的水壓（與用戶設(shè)定的壓力一致）和水量（隨用戶的用水情況變化而變化）。

2 醫(yī)院供水系統(tǒng)存在的易發(fā)性問題。

2.1 整體環(huán)境簡述以及原因分析

筆者所在的單位有一幢12層的住院部大樓，建筑面積為12926.26㎡，住院部大樓整體供水情況為：1-3層為市政管網(wǎng)直供，4-12層為水箱供水。住院部負(fù)一樓有生活水箱、消防水箱各一個(gè)，水泵3臺，12樓頂有生活水箱、消防水箱各一個(gè)。住院部3樓為我院血透室，2樓為內(nèi)鏡中心與兒科，上訴科室均為醫(yī)院重點(diǎn)科室，且耗水量較大，工作時(shí)間內(nèi)不能停水。但是在今年年初就出現(xiàn)幾次停水事件，均為短暫事件，耗時(shí)約為半個(gè)小時(shí)至1個(gè)小時(shí)之間，等過了這段時(shí)間，供水又恢復(fù)正常了。

筆者就碰到幾次停水事件發(fā)現(xiàn)，12樓至4樓內(nèi)供水正常，就1-3層水量少，且有時(shí)候就直接無水量，但是過了1個(gè)小時(shí)以后，就自行恢復(fù)供水。杭州市市政管網(wǎng)的給水管網(wǎng)壓力為0.3MPa—0.4MPa之間，也就是水頭處于30米—40米之間，根據(jù)住院部樓的實(shí)際樓層高度，由市政管網(wǎng)直接供水至3樓應(yīng)該無任何問題。但是仍是多次發(fā)生停水事件，于是經(jīng)科室多次實(shí)地查看、研究發(fā)現(xiàn)，該住院部負(fù)一層的水泵房內(nèi)的市政管網(wǎng)總進(jìn)水管除了供1-3層樓直供水，以及供地下水箱外，還有一路供給住院部樓外的食堂，該點(diǎn)地處一樓，且每日用水量極大。所以，當(dāng)食堂處于大量用水，同時(shí)地下水箱水位處于低水位點(diǎn)后也處于進(jìn)水時(shí)，總進(jìn)水管直接處于“搶水”事件，而1-3層均處于“搶水”弱勢，導(dǎo)致缺水。

2.2 設(shè)備組成及主要技術(shù)

找到停水時(shí)間的主要原因后，為了解決這一問題，筆者以及科室人員決定對該管路采用變頻恒壓供水設(shè)備，當(dāng)其他各處處于進(jìn)水狀態(tài)時(shí)，通過壓力檢測，從而啟動(dòng)變頻器控制水泵，對1-3層進(jìn)行加壓，解決其用水問題。

要完成上述條件，最重要的任務(wù)就是完成變頻器以及水泵的選型。

首先，筆者來分析下變頻器。變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。我們現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交—直—交方式（VVVF 變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動(dòng)機(jī)。

變頻器的選型主要針對電流，一般變頻器的額定電流要大于等于負(fù)載的額定電流。而兩臺電機(jī)型號為CR5-9，容量為1.5kw，為了能正常拖動(dòng)電機(jī)，變頻器的選擇一般比電機(jī)相加大一個(gè)型號，考慮到使用習(xí)慣，以及維保便利等因素，筆者選用變頻器

主要使用設(shè)備為：三菱E700，2臺格蘭富（CR5-9），耐震遠(yuǎn)傳壓力表等。其中水泵的選型主要根據(jù)流量以及揚(yáng)程，以流量為例，與樓層給水當(dāng)量、使用人數(shù)、用水定額、使用時(shí)數(shù)及小時(shí)變化系數(shù)，都有關(guān)聯(lián)，根據(jù)上述數(shù)據(jù)計(jì)算出最大用水時(shí)的水流量。具體公式如下：

其中Kc——小時(shí)變化系數(shù)，取2.4；q——3層樓一天的用水量；

Q=4.8*40*1.2/24=4.8（噸/小時(shí)）

考慮到日常使用習(xí)慣，以及設(shè)備維修、維保的便利等相關(guān)因素，筆者使用2臺格蘭富CR5-9泵型，同時(shí)配備三菱E700的變頻器，對2臺水泵進(jìn)行泵蘭方式，當(dāng)供應(yīng)室的水管缺水時(shí)，一臺泵體啟動(dòng)，如果，流量還是達(dá)不到要求時(shí)，變頻器自動(dòng)動(dòng)作，另一臺變頻器加入并共同作用，直至流量正常。

3 使用設(shè)備日常維護(hù)、保養(yǎng)事項(xiàng)

筆者單位3號樓地下室整改設(shè)備主要為以下：三菱E700，2臺格蘭富（CR5-9），耐震遠(yuǎn)傳壓力表等。

對于格蘭富CR5-9，啟動(dòng)時(shí)必須打開旁通閥，旁通閥連接水泵的吸入側(cè)和排除側(cè)，因而可以易化灌注步驟，在運(yùn)行平穩(wěn)后重新管好旁通閥。如果泵送液體中含有氣體時(shí)，建議在運(yùn)行壓力低于6巴時(shí)將旁通閥保留在打開位置。在運(yùn)行壓力超過6巴時(shí)需要關(guān)閉旁通閥。不然的話，高速流動(dòng)的液體會(huì)導(dǎo)致出口周圍材料的磨損[1]。

由于泵運(yùn)送液體對密封面進(jìn)行潤滑，也就意味著密封處會(huì)有一定量的滲漏。首次啟動(dòng)水泵，或者安裝新的軸封時(shí)，需經(jīng)過一定的磨合周期后，滲漏才會(huì)降至合理水平。所需時(shí)間取決于運(yùn)行狀況，一般來說，運(yùn)行狀況的改變，即需要開始新的磨合期。但是由于我院水泵運(yùn)行的介質(zhì)為自來水，屬于可揮發(fā)液體，則一般情況下不會(huì)檢查到滲漏情況[1]。

4 小結(jié)

變頻恒壓供水系統(tǒng)對水泵電機(jī)實(shí)行無級調(diào)速，依據(jù)用水量及水壓變化通過微機(jī)檢測、運(yùn)算，自動(dòng)改變水泵轉(zhuǎn)速保持水壓恒定以滿足用水要求，是目前最先進(jìn)、合理的節(jié)能供水系統(tǒng)。該設(shè)備起動(dòng)平衡，起動(dòng)電流可限制在額定電流以內(nèi)，從而避免了起動(dòng)時(shí)對電網(wǎng)的沖擊；并且可延長泵和閥門等的使用壽命，消除起動(dòng)和停機(jī)時(shí)的水錘效應(yīng)。該系統(tǒng)是目前最先進(jìn)，合理的節(jié)能供水系統(tǒng)。

[1] CR,CRI,CRN Installation and operating instructions.