关于变频调速管网增压稳流给水设备的基本原理和节能效果

目前，变频调速管网增压稳流给水设备在建筑给水中应用越来越广，其主要原因是： 

　　1.变频调速管网增压稳流给水设备的供水压力可调，可以方便地满足各种供水 压力的需要。在设计阶段可以降低对供水压力计算准确度的要求，因为随时可以方便地改变供水压力。但在选泵时应注意 ，泵的扬程宜大一些，因为变频调速其额定压力受水泵限制 。下限使用压力也不应太小，因为水泵不允许在低扬程大流量下长期超负荷工作，否则应加大变频器和水泵电机的容量， 以防止发生过载。

　　2.目前，变频器技术已很成熟，在市场上有很多国内外品牌 的变频器，这为变频调速管网增压稳流给水设备供水提供了充份的技术和物质基础。变频器已在国民经济各部门广泛使用。任何品牌的变频器与 变频供水控制器配合，即可实现多泵并联恒压供水。因为建 筑供水的应用广泛，有些变频器设计生产厂家把变频供水控制器直接做在供水专用变频器中；这种变频器具有可靠性好， 使用方便的优点。 

　　3.变频调速管网增压稳流给水设备具有优良的节能效果。 

　　由水泵－管道供水原理可知，调节供水流量，原则上有二 种方法；一是节流调节，开大供水阀，流量上升；关小供水阀 ，流量下降。调节流量的另一种方法是调速调节，水泵转速升高，供水流量增加；转速下降，流 量降低，对于用水流量经 常变化的场合(例如生活用水)，采用调速调节流量，具有优良 的节能效果。我国科委和经贸委在《中国节能技术 政策大纲》中把泵和风机的调速技术列为九五计划重点推广的节能技术项目。应当指出，管网增压稳流给水设备节能的效果主 要取决于用水流量的变化情况及水泵的合理选配，为了使变频 恒压供水具有优良的节能效果，变频恒压供水宜采用多泵并联的供水模式。由多泵并联恒压变频供水理论可知多泵并联恒 压供水，只要其中一台泵是变频泵，其余全是工频泵，可以实现恒压变量供水 。在变频恒压变量供水当中，变频泵的流量是变化的，当变频泵是各并联泵中较大，即可保证恒压供水。多泵并联恒压供 水，在设计上可做到在恒压条件下各工频泵的效率不变(因工况不变)，并使之处于高，效率区工作，变频泵的流量是变化的 ，其工作效率随流量而改变。因为采用多泵并联恒压供水，变频泵的功率降低，从而可以降低多泵并联变频恒压供水系统 的能耗，改善节能状况。 

　　当多泵并联管网增压稳流给水设备系统采用具有自动睡眠功能的变频器 ，当用水流量接近于零，变频泵能自动睡眠停泵，从而可以做 到不用水时自动停泵而没有能量损耗，具有很好的节能效果。 

　　多泵并联变频恒压变量供水的工作模式通常是这样的：当 用水流量小于一台泵在工频恒压条件下的流量，由一台变频泵 调速恒压供水；当用水流量增大，变频泵的转速自动上升；当变频泵的转速上升到工频转速，为用水流量进一步增大，由 变频供水控制器控制，自动启动一台工频泵投入，该工频泵 提供的流量是恒定的(工频转速恒压下的流量)，其余各并联工 频泵按相同的原理投入。

　　在多泵并联变频恒压变量的供水情况下，当用水流量下降 ，变频调速泵的转速下降(变频器供电频率下降)；当频率下降 到零流量的时候，变频供水控制器发出一个指令，自动关闭一 台工频泵使之超出并联供水。为了减少工频泵自动投入或超出时的冲击(水力的或电流的冲击)。在投入时，变频泵的转速 自动下降，然后慢慢上升以满足恒压供水的要求。在超出时，变频泵的转速应自动上升，然后慢慢下降以满足恒压供水的 要求。上述频率自动上升，下降由供水变频控制器控制。 

　　另一种变频供水模式通常叫做恒压变量循环状启动并先开 先停的工作模式。在这种供水模式中，当供水流量少于变频泵 在恒压工频下的流量时，由变频泵自动调速供水，当用水流量增大，变频泵的转速升高。当变频泵的转速升高到工频转速 ，由变频供水控制器控制把该台水泵切换到由工频电网直接 供电(不通过变频器供电)。变频器则另外启动一台并联泵投入 工作。随用水流量增大，其余各并联泵均按上述相同的方式软 启动投入。这就是循环软启动投入方式。 

　　当用水流量减少，各并联工频泵按次序关泵超出，并泵超 出的顺序按先投入先关泵超出的原则由变频控制器单板计算机控制。 

　　由上述可见，对于变频恒压变量给水通常有两种工作模式 ，一是变频泵固定方式，二是变频循环软启动工作方式。在变 频泵固定方式中，各并联水泵是按工频方式自动投入或超出的。因为变频泵固定不变，当用水流量变化，变频泵始终处于 运行状态，因此变频泵的运行时间较长。为了均衡各水泵的 运行时间，对于变频泵固定运行方式，可以设计成变频泵定时轮换运行方式。即当某一台变频泵运行一段时间后，由变频 控制器控制变频泵自动进行轮换。例如：开始时1泵变频，2－ 3泵工频，当1泵变频运行T时间后(T可按序设定)自动轮换为2泵 变频，3－1泵工频；在此状态下运行T时间后自动轮换为3泵变 频，1－2工频，……。如此反覆进行定时轮换。 

　　显然，具有变频泵自动轮换控制的变频恒压变量供水系统 ，变频泵是定时改变的，即任何一台并联泵都有可能成为变频 泵。由变频恒压变量供水理论可知，为了保证恒压供水，变频泵须是各并联泵中的较大者。为此，对于变频恒压供水并 变频泵自动定时轮换的水机，各并联水泵的大小应相同以保 证恒压供水。 

　　按变频器工作原理，在运行中的变频器不允许在其输出端 进行切换；否则在切换过程中会使变频器中的某些电子器件受 到大电流冲击而降低其寿命。在变频泵自动轮换过程中，要在变频器的输出端进行切换；为了保护变频器，在进行自动切 换之前应使变频器停止运行。在变频器停止运行的条件下， 在其输出端进行切换。在切换好后再重新启动变频器而恢复正常运行。因此，自动轮换控制的电路比较复杂，会增加变频 控制柜的造价并降低其使用可靠性。 

　　当变频恒压变量供水系统具有变频泵自动轮换功能，其优 点是各并联泵可定时轮换到变频运行，使各并联泵的磨损均衡 。但是，在任一台泵变频运行时，万一水泵故障有可能使变频器保护跳闸而停止工作。各并联水泵是由变频器控制运行的 ；当变频器跳闸，必然使所有并联水泵停机而中断供水。 

　　因此，当水泵的可靠性好，具有自动轮换控制功能的变 频恒压供水机的供水可靠性将低于不具备自动轮换控制功能的 变频恒压供水机。笔者认为，供水可靠性是主要矛盾。因此我们不主张采用具有自动轮换控制功能的变频恒压给水系统。 

　　多泵并联，循环软启动的变频恒压给水系统，同样存在上 述变频恒压自动轮换工作模式的缺点。为了保证恒压供水，同样要求各并联泵的大小相同。 

　　综上可述，为保证供水可靠性，笔者不主张采用自动轮换 和变频循环软启动的工作模式。中赢集团自动化工程部在 其《ABB恒压供水系统用户手册》中说，“循环软启动!这是一 个危险的诱惑，很多搞恒压供水的人热衷于发展此项技术，但我们的建议是否定的。……”我们赞同中赢集团自动化 工程部的上述学术见解，不热衷于搞变频循环软启动供水。 

　　由水泵－管路供水原理可知，当节流损耗等于零，则供水系统具有较好的节能效果，此时水泵的供水扬程消耗在供 水高度和供水流阻损失上。这种变频调整供水称为理态的变压变量供水，这种供水系统的扬程－流量曲线和管路系统的流 阻—流量曲线重合。在理想的变压变量供水系统中，在用水 点，其扬程恒定，属于恒压供水。在实际建筑中，用水点是多处，不是一处，因此很难确定何处是恒压用水点。变压变量 供水系统没有通用性，在工程上很少应用。一种实用的变压变 量供水系统叫做准变压变量供水系统；在准变压变量供水系统中，其恒压值随用水流量增加而跃阶上升。例如多泵并联恒 压供水，当一台泵工作，其恒压值为P1；当投入一台泵，其恒压值自动变为P1＋ΔP1；当二、三、四台泵投入，其恒压值分 别自动变为P1＋ΔP1＋ΔP2，P1＋ΔP1＋ΔP2＋ΔP3，P1＋ΔP1＋Δ P2＋ΔP3＋ΔP4，……。其中P1，ΔP1，ΔP2，ΔP3，ΔP4，…… 可按需要设定；因此，准变压变量系统(设备)的供水特性可以 十分接近理想的变压变量供水特性，具有优良的节能效果，这种供水系统(设备)具有通用性。

　　事实上，在建筑供水当中，准变压变量供水模式也很少应 用，因为在实际使用当中，很难给出ΔP1，ΔP2，ΔP3……等等 的具体参数。 

管网增压稳流给水设备一般定义

      直接连接到市政给水管网上或其它有压管网上，采用稳流补偿和真空抑制技术供水，有效利用管网原有压力，对管网不产生负压且能稳定和调节流量的给水设备。

在原有的无负压基础上，中崛不断推陈出新，已开发出一套高，效低噪音无负压供水设备。

      管网增压稳流给水设备有关无负压的实现，主要是通过微机控制系统实时的联合控制作用于稳流补偿器系统，双稳态压力补偿控制装置和真空抑制器来实现的。其中稳流补偿器系统包括压力及液位控制装置用于防负压一重动作单元，这一重动作单元有预警的功能、也就是说当有形成负压的趋势时，通过微机控制系统联合双稳态压力补偿控制装置补偿此时进水压力的不足，真空抑制器是无负压保护的重要一重，双保护活塞式真空抑制器配备300目以上过滤装置，主要完成消除无负压的功能。三重无负压防止措施既联合又独立，主要通过微机控制来保护管网压力。

      中赢低噪音管网增压稳流给水设备在原有的一般供水设备上融合了效率提升技术及降噪技术，使供水设备在原本只需无负压的基础上体现出他的更专业和更为客户考虑的一面。

管网增压稳流给水设备系统特点

　　1、 节电：优化的节能控制软件，使水泵实现大限度地节能运行;

　　2、 节水：根据实际用水情况设定管网压力，自动控制水泵出水量，减少了水的跑、漏现象;

　　3、 运行可靠：由变频器实现泵的软起动，使水泵实现由工频到变频的无冲击切换，防止管网冲击、避免管网压力超限，管道破裂。

　　4、 联网功能：采用全中文工控组态软件，实时监控各个站点，如电机的电压、电流、工作频率、管网压力及流量等。并且能够累积每个站点的用电量，累积每台泵的出水量，同时提供各种形式的打印报表，以便分析统计。

　　5、 控制灵活：分段供水，定时供水，手动选择工作方式。

　　6、 自我保护功能完善：如某台泵出现故障，主动向上位机发出报警信息，同时启动备用泵，以维持供水平衡。万一自控系统出现故障，用户可以直接操作手动系统，以保护供水。

管网增压稳流给水设备运行说明

　　1.管网增压稳流给水设备当自来水的压力PA低于用户所需的设定压力P8时，微机会自动控制变频泵软启动运行，直到管道的实际压力P=PB，微机才控制变频泵以一恒定的转速运行。自来水的压力PA越高，变频泵的转速就越低，自来水的压力PA越低，变频泵的转速就越高。当自来水的压力PA=PB时，变频泵就停止工作既充分利用了自来水原有的压力，又能确保用户所需的恒定压力。

　　2、管网增压稳流给水设备变频泵的进水口与稳流补偿器相连，微机时刻检测稳流补偿器内的压力，通过控制真空抑制器来稳定稳流补偿器和自来水进水的压力使之不产生负压，从而确保自来水管网的正常供水。

　　3、管网增压稳流给水设备自来水停水，设备自动停机，来水自动开机，停电自行恢复自来水的正常供水。

管网增压稳流给水设备的技术条件

　　1)、电源可靠，应为双电源或双回路供电方式。具有电源适应性，设备输入电压波动和控制器输入电压波动不超过额定电压±10%时，应能正常工作。

　　2)、设备应具有自动调节水泵转速和软启动的功能。定压给水时，设定压力与实际压力差不得超过0.01MPa;变压给水时，给水系统工作压力应按管道工作特性曲线改变。

　　3)、设备应具有水池水位“报警”及水泵控制功能，超过高水位时“报警”，降至低水位时“报警”及停机，恢复到启泵水位时，自动启动。

　　4)、设备应有观察设定压力和实际压力显示、水泵供电频率显示以及观察故障显示的窗口。

　　5)、设备应有对各类故障进行自检、报警，对可恢复的故障应能自动或手动消警，恢复正常运行。

　　6)、设备应有过载、短路、过压、缺相、欠压、过热等的保护功能。

　　7)、设备的环境要求：

　　(1) 温度：5～40℃。

　　(2) 相对湿度：温度20℃时，不大于90%。

　　(3) 海拔高度：不应超过1000m。

　　(4) 设备安装的地点，应无导电或爆炸性尘埃，无腐蚀金属或破坏绝缘的气体或蒸汽。

　　破坏绝缘的气体或蒸汽。

　　8)、电控柜的设置要求：

　　(1) 柜底应高出地面0.1m。

　　(2) 柜顶距屋顶(板顶)的距离不小于1.0m。

　　(3) 柜后壁距墙面应有0.8m 的通道。

　　9)、管路系统应在低处设泄水装置。

　　10)、要选用符合行业标准的产品，选择整机经过鉴定(评估)型式检验的产品。