淺析變頻無負壓二次供水技術(shù)

摘要：隨著城市化進程的不斷加快，市政給排水工程也得到了快速的發(fā)展。在供水設(shè)備方面也出現(xiàn)了很多新型的設(shè)備類型，其中變頻無負壓二次供水技術(shù)引起了廣泛的關(guān)注。文章結(jié)合實例，重點論述了變頻無負壓二次供水技術(shù)。

關(guān)鍵詞：變頻無負壓；二次供水；技術(shù)

一、變頻無負壓二次供水技術(shù)概述

（一）變頻無負壓二次供水技術(shù)的定義

變頻無負壓二次供水是基于變頻恒壓供水設(shè)備之上，其主要包括了無負壓調(diào)節(jié)罐、水泵、氣壓罐及智能控制系統(tǒng)等四大部分。無負壓變頻供水技術(shù)充分結(jié)合了預(yù)壓平衡技術(shù)、負壓反饋技術(shù)、真空抑制技術(shù)及信號采集分析處理技術(shù)等，能夠有效實現(xiàn)無負壓變頻供水和空氣之間的全權(quán)隔絕，僅需要利用原有的自來水管網(wǎng)的壓力便可以進行加壓供水，且不會對外界的供水管網(wǎng)產(chǎn)生任何的影響，確保了二次供水的節(jié)能性及高效性。

（二）變頻無負壓設(shè)備的特點

變頻無負壓設(shè)備屬于新型的供水系統(tǒng)，其在具體使用過程中，存在明顯的優(yōu)勢，但也具備一定的不足之處。其優(yōu)勢重要體現(xiàn)在以下幾點：第一，變頻無負壓二次供水技術(shù)能夠更好的節(jié)能，且初期設(shè)備投資相對較低。傳統(tǒng)的二次供水技術(shù)，首先需要將市政管網(wǎng)中的水運輸?shù)剿刂校缓罄盟眉八鋪碚{(diào)節(jié)自來水的額流量和壓力，待其流量和壓力達到供水要求的時候，才能開始供水。在此過程中，自來水在運送到水池的時候就會消耗其自身一定的壓力，且水池及水箱等設(shè)備需要投入相對較大的費用，這樣不僅造成了能源的消耗，還增加的資金的投入。而使用變頻無負壓供水技術(shù)之后，可直接將市政管網(wǎng)和供水設(shè)備連接起來，能夠有效節(jié)省了水池和水箱的資金投入。此外變頻無負壓設(shè)備的初期投資也相對較低；第二，在使用變頻無負壓設(shè)備的過程中，其配備的都有過濾裝置，過濾裝置能夠有效阻擋細菌，且設(shè)備主要使用的是不銹鋼的材料，能夠有效避免管道內(nèi)部出現(xiàn)藻類現(xiàn)象，這樣能夠確保供水過程的清潔度，確保自來水的供水質(zhì)量；第三，變頻無負壓設(shè)備的運行成本相對較低。在使用變頻無負壓供水技術(shù)的時候，一般多采用的是型號較小的加以泵，且一般采取的多臺加壓泵一起運行的方式，這樣能夠有效降低對電能的消耗。同時市政管網(wǎng)在供水等的時候，一般存在低峰期和高峰期，在低峰期的時候，自來水的壓力較大，這時加壓泵幾乎不需要進行加壓，只有在用水高峰期的時候才需要對加壓泵進行加壓，這樣一來，加壓泵的使用時間也就相對較少，其運行的成本也就相對較低。

當(dāng)然變頻無負壓設(shè)備也存在一些不足，具體表現(xiàn)在以下幾點：第一，其供水的可靠性難以保證。由于變頻無負壓設(shè)備和市政管網(wǎng)是直接連接的，如果市政管網(wǎng)出現(xiàn)無法供水的情況，變頻無負壓供水也將出現(xiàn)中斷；第二，變頻無負壓技術(shù)屬于新型的供水系統(tǒng)，其技術(shù)方面還有待于進一步研究，因此其可能會存在一些未知的問題；第三，該技術(shù)在使用過程中需要直接從市政管網(wǎng)中抽水，因此其能夠操作的前提條件是得到相關(guān)部門批準(zhǔn)；第四，由于國家還沒有明確的無負壓標(biāo)準(zhǔn)，因此在具體使用的時候，為了避免對市政管網(wǎng)的破壞，對其接入管網(wǎng)的限制依然較多。

二、變頻無負壓二次供水技術(shù)的應(yīng)用實例

（一）應(yīng)用實例

某住宅小區(qū)的建筑高度為58m，地上總共13層，地下負二層，建筑的面積為68220m2，供水系統(tǒng)為雙路引入給水管，市政自來水的水壓為0.2MPa，設(shè)計的最大用水量為每小時26.5方，最大日用水量為每天137.9方。地下室的生活泵房內(nèi)部設(shè)置變頻無負壓系統(tǒng)進行供水，系統(tǒng)中總共包含了2臺變頻水泵，分別用于高區(qū)及地區(qū)樓層的供水，其中變頻無負壓設(shè)備主要是對高層進行供水，而地層供水主要采用的是全銅比例減壓閥進行減壓供水。

（二）系統(tǒng)工作原理

在該住宅小區(qū)的變頻無負壓供水系統(tǒng)中，設(shè)置的有手動控制模式。一主要是為了防止變頻器出現(xiàn)故障現(xiàn)象或者系統(tǒng)需要檢修的時候，就可以采取手動方式對兩臺水泵進行啟動和停止控制，確保供水系統(tǒng)的正常運行。該系統(tǒng)的主要工作原理是：當(dāng)市政管網(wǎng)中的自來水的壓力值小于用戶所需要的設(shè)定壓力，則控制系統(tǒng)就會直接啟動變頻水泵。且變頻泵的轉(zhuǎn)速和市政管網(wǎng)的壓力值成反比。也就是說市政管網(wǎng)的壓力值越大，變頻水泵的轉(zhuǎn)速就會越快。待用戶管網(wǎng)的壓力值達到用戶所需要的最大壓力時，變頻水泵即停止，此時變頻無負壓系統(tǒng)則可以直接利用自來水的壓力，確保用戶所需要的水壓保持在所要求的范圍之內(nèi)；當(dāng)用戶所需喲的水壓低于系統(tǒng)設(shè)定的最小值的時候，變頻水泵便自動開啟工作。在本實例中的變頻無負壓系統(tǒng)中，其進出口連接的是不銹鋼的無負壓罐，控制系統(tǒng)對無負壓罐內(nèi)的壓力情況進行實時的監(jiān)控，利用真空抑制器能夠確保無負壓罐內(nèi)產(chǎn)生無負壓，確保供水的正常。但是當(dāng)市政管網(wǎng)停水的時候，還設(shè)備也將停止工作。

（二）恒壓原理

在該變頻無負壓供水設(shè)備中，在水管網(wǎng)上設(shè)置了壓力變送器，該設(shè)備能夠?qū)⒊隹趬毫π盘栟D(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的信號，并將該標(biāo)準(zhǔn)信號傳輸至PLC接收端口，該端口接收到標(biāo)準(zhǔn)信號之后便進行PID調(diào)節(jié)活動，并將系統(tǒng)運算的結(jié)果和給定的壓力參數(shù)進行比較，最終得出需要調(diào)節(jié)的參數(shù)，該調(diào)解參數(shù)被送至變頻器之后，能夠有效控制水泵的轉(zhuǎn)速，有效調(diào)節(jié)系統(tǒng)的供水量，同時確保供水管網(wǎng)的壓力保持在用戶所需要的設(shè)定值范圍之內(nèi)。若用戶的用水需求量大于1臺水泵的供水量，PLC則會向切換器發(fā)出加減水泵的指令；若供水負載出現(xiàn)變化，PLC也會對水泵的數(shù)量進行增減控制，同時會改變變頻器對輸出電機的電壓、頻率等，且調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速，最終形成確保以用戶所需要設(shè)定的壓力為基礎(chǔ)的閉環(huán)控制系統(tǒng)。

（三）無負壓原理

在本工程實例中，該變頻無負壓系統(tǒng)的核心設(shè)備是真空抑制器。真空抑制器的主要作用在于不影響四周用水的基礎(chǔ)之上有效消除市政管網(wǎng)中的負壓，能夠有效保護市政管網(wǎng)及其相關(guān)設(shè)備。無負壓原理和復(fù)合排氣閥的原理大致相同，也是利用一個浮球來進行工作，無負壓缸內(nèi)水位發(fā)生變化的時候，浮球會進行垂直上下移動，進而控制閥門的開關(guān)活動，最終實現(xiàn)無負壓罐內(nèi)的吸氣和排氣工作，并確保在罐內(nèi)水未滿之前消除罐內(nèi)的真空。

三、使用變頻無負壓供水技術(shù)時的注意事項

第一，運用變頻無負壓技術(shù)的時候，必須和實際用水條件結(jié)合起來。由于市政管網(wǎng)的供水條件不盡相同，為了確保該系統(tǒng)的高效節(jié)能效果的充分發(fā)揮，其系統(tǒng)方案的設(shè)計也各具特點；第二，因為水泵的效率和水泵的轉(zhuǎn)速三次方成正比關(guān)系，若電機的頻率較低，則會直接影響到水泵的供水效率，因此應(yīng)控制好電機的頻率；第三，使用該系統(tǒng)的時候，需要從市政管網(wǎng)中直接供水，因此需要征得相關(guān)部門的批準(zhǔn)方可進行；第四，因市政管網(wǎng)的配置是依據(jù)時最高用水量和日最高用水量，流量的校核過程中主要是依據(jù)消防、最大傳輸及發(fā)生事故時的用水量為主要參照依據(jù)。在這些供水干支管中運用變頻無負壓供水設(shè)備的時候，必須確保規(guī)劃的合理性；第五，由于市政管網(wǎng)或者小區(qū)的供水流入水泵進口的尚存余壓始終處于動態(tài)的變化過程之中，市政管網(wǎng)供水的水壓、用水量的變化而引起的吸水管的水流阻力都會對水泵的運行效率產(chǎn)生直接的影響。因此必須針對具體情況，核算水泵的高效區(qū)，確保水泵始終處于高效區(qū)的工作狀態(tài)之中，從而有效的發(fā)揮出變頻無負壓供水設(shè)備的節(jié)能效果。

總之，變頻無負壓供水技術(shù)屬于一種新型的供水技術(shù)，其能夠確保二次供水的清潔度和高效節(jié)能，投資成本較低，且便于管理。但是其在使用過程中也存在一定的不足，我們在使用該技術(shù)的時候，必須針對供水等實際情況，合理規(guī)劃，確保其效用的發(fā)揮，同時還應(yīng)該不斷的深入研究該技術(shù)，確保該技術(shù)能夠發(fā)揮出更大的作用。

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