二次供水變頻水泵低效運(yùn)行的原因分析及對(duì)策

金程

摘 要：變頻水泵二次供水技術(shù)具有無(wú)水箱二次污染、能耗低等特點(diǎn)，但二次供水變頻水泵卻存在能耗高、低效運(yùn)行的問(wèn)題，因此，在實(shí)際工作中，要對(duì)引起二次供水變頻水泵低效運(yùn)行的主要原因進(jìn)行認(rèn)真的分析，并制定相應(yīng)的對(duì)策，從而有效地降低二次供水變頻水泵的能耗。

關(guān)鍵詞：二次供水；變頻水泵；低效運(yùn)行

前言

供水企業(yè)是利用給水管網(wǎng)進(jìn)行供水的，而管網(wǎng)自由水壓的大小是由供水范圍確定的，當(dāng)管網(wǎng)供水壓力比較小時(shí)，不僅能有效地降低供水企業(yè)的運(yùn)行成本，還能避免管網(wǎng)漏水、管道爆炸等安全事故的發(fā)生，但管網(wǎng)供水壓力比較小也容易引起建筑高區(qū)用水需二次加壓供水的現(xiàn)象，隨著城市的快速發(fā)展，城市二次供水的模式也越來(lái)越大，二次供水的能耗也越來(lái)越多，因此，如何減少二次供水的能耗成為當(dāng)前思考的重要問(wèn)題。

1 二次加壓供水方式

目前，在城市二次加壓供水中，常見(jiàn)的供水方式有氣壓給水、水池-水泵-水箱供水、變頻水泵供水等三種方式，下面就這幾種供水方式進(jìn)行分析。

1.1 氣壓給水方式

氣壓給水方式是采用氣壓罐、恒速水泵、控制器件等幾種設(shè)備進(jìn)行供水的，對(duì)于這種供水方式，不管水泵是否處于運(yùn)行狀態(tài)，都能連續(xù)、自動(dòng)的向給水系統(tǒng)供水，氣壓給水方式具有高位水箱維持壓力和水塔的功能，同時(shí)這種給水方式具有水質(zhì)不受二次污染、靈活機(jī)動(dòng)等特點(diǎn)，但這種供水方式的運(yùn)行成本比較高。

1.2 水池-水泵-水箱供水方式

水池-水泵-水箱供水方式主要采用高位水箱、恒速水泵進(jìn)行供水，這種供水方式能充分將高位水箱的恒壓作用發(fā)揮出來(lái)，這也使得恒速水泵在任何時(shí)間段都能處于高效工況點(diǎn)，同時(shí)這種供水方式可以能將水箱的調(diào)節(jié)作用充分發(fā)揮出來(lái)，從而緩解城市用水高峰的用水矛盾。水池-水泵-水箱聯(lián)合供水方式的能耗比較低，但這種供水方式很容易污染水質(zhì)，近年來(lái)，人們對(duì)用水水質(zhì)的要求越來(lái)越高，這也導(dǎo)致水池-水泵-水箱聯(lián)合供水方式越來(lái)越不受歡迎。

1.3 變頻水泵供水方式

變頻水泵供水技術(shù)是在自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、PLC技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，能根據(jù)用水變化自動(dòng)調(diào)整水泵的轉(zhuǎn)速，從而滿(mǎn)足用戶(hù)的用水需求，同恒速水泵相比較，變頻水泵具有良好的節(jié)能效果。變頻水泵供水方式具有能耗低、無(wú)二次污染等特點(diǎn)，逐漸被廣泛的應(yīng)用在城市供水系統(tǒng)中。目前，我國(guó)二次加壓供水系統(tǒng)常采用管網(wǎng)疊壓變頻供水或者變頻驅(qū)動(dòng)水泵加壓供水方式進(jìn)行供水。

2 二次供水變頻水泵低效運(yùn)行的原因

2.1 水泵選擇不合理

從理論上看，變頻驅(qū)動(dòng)水泵二次供水系統(tǒng)的水泵其能耗應(yīng)該比較小，但在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，變頻供水系統(tǒng)的能耗很高，甚至比水泵-水箱聯(lián)合供水方式能耗的2倍都高，這說(shuō)明變頻驅(qū)動(dòng)供水系統(tǒng)并不節(jié)能。變頻水泵供水技術(shù)雖然在我國(guó)建筑二次供水中的應(yīng)用時(shí)間比較長(zhǎng)，但很多技術(shù)人員對(duì)變頻供水系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)還不全面，錯(cuò)誤的認(rèn)為采用變頻技術(shù)就是減少能耗，在進(jìn)行二次供水設(shè)計(jì)時(shí)，隨意的選擇水泵，從而導(dǎo)致水泵選擇不合理，這就對(duì)二次供水變頻水泵運(yùn)行效率造成很大的影響。在供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇水泵時(shí)，設(shè)計(jì)人員經(jīng)常會(huì)按照供水系統(tǒng)最大設(shè)計(jì)流量進(jìn)行組合，而在工程上有“一用一備、二用一備、三用一備、四用一備”等情況，流量匹配有“25%+25%+25%+25%、10%+30%+30%+30%、40%+40%+40%、50%+50%”等情況，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中選擇比較廣泛，審查人員很難判斷其泵組設(shè)計(jì)選配是否合理。

2.2 控制模式不合理

對(duì)于變頻調(diào)速水泵，其控制模式有變壓控制和恒壓控制兩種情況，其中變壓控制是根據(jù)水泵出口處的流量計(jì)和壓力傳感器，分析管網(wǎng)用水實(shí)際需求，然后對(duì)水泵的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整，從而滿(mǎn)足用戶(hù)的用水需求；恒壓控制是在管網(wǎng)末端或者水泵出口處安裝壓力傳感器，然后設(shè)定一個(gè)恒定的水壓，對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速、水泵轉(zhuǎn)速、運(yùn)行水泵的數(shù)量等進(jìn)行調(diào)整，從而滿(mǎn)足用戶(hù)用水需求，根據(jù)壓力傳感器的安裝位置，可以將恒壓控制分為管網(wǎng)末端壓力恒定控制和水泵出口壓力恒定控制兩種情況。在確定變頻調(diào)速水泵控制模式時(shí)，設(shè)計(jì)人員經(jīng)常會(huì)忽略水泵效率調(diào)速極限及管網(wǎng)水力特性，從而造成能耗浪費(fèi)，如用水量小于最大設(shè)計(jì)流量時(shí)，管網(wǎng)實(shí)際需求壓力必然小于供水壓力，這時(shí)多余的水頭壓力就會(huì)造成浪費(fèi)。

2.3 供水系統(tǒng)內(nèi)部局部水損比較大

近年來(lái)，隨著我國(guó)建筑行業(yè)的快速發(fā)展，二次供水規(guī)模越來(lái)越大，變頻供水設(shè)備的發(fā)展也越來(lái)越快，目前，很多變頻供水系統(tǒng)是由廠(chǎng)家直接提供的，由于變頻供水系統(tǒng)具有集成組裝的特點(diǎn)，很多廠(chǎng)家都是自主研究主要構(gòu)件，然后在市場(chǎng)上采購(gòu)控制元件、閥件等器件，廠(chǎng)家在選購(gòu)這些器件時(shí)，經(jīng)常會(huì)忽略閥件的局部損失，這就會(huì)對(duì)水泵運(yùn)行效率造成很大的影響。

3 提高二次供水變頻水泵運(yùn)行效率的措施

3.1 建立用水負(fù)荷模型

在變頻驅(qū)動(dòng)供水技術(shù)方面，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者已經(jīng)有了深入的研究，但對(duì)二次供水用戶(hù)用水量、用水規(guī)模等方面的研究還比較少，因此，要加大對(duì)用戶(hù)用水特性的研究力度。由于變頻供水泵的選配對(duì)其運(yùn)行效率有直接影響，而用戶(hù)用水量、用水變化規(guī)律、用水規(guī)模等對(duì)變頻供水泵的選配有很大的影響，因此，在進(jìn)行二次供水設(shè)計(jì)時(shí)，要針對(duì)用戶(hù)用水量、用水變化規(guī)律、用水規(guī)模等進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查研究，并建立相應(yīng)的用水負(fù)荷模型，從而為變頻供水泵的選配提供依據(jù)。

3.2 開(kāi)發(fā)新型控制系統(tǒng)

對(duì)控制系統(tǒng)不合理引起的變頻水泵低效運(yùn)行現(xiàn)象，首先要改變水泵出口壓力恒定低效控制模式，其控制方式改變成水泵出口變壓變流量控制，并將變頻水泵組控制模式改變成單變頻控制方式，從而提高變頻水泵高效運(yùn)行范圍。在確定二次供水變頻水泵控制方式時(shí)，要對(duì)水泵效率調(diào)速極限因素進(jìn)行分析，從而為水泵全流量效率運(yùn)行提供保障。對(duì)于管網(wǎng)變化因素多、用水變化大的建筑二次供水，要對(duì)水泵效率調(diào)速極限、管網(wǎng)特性、控制策略等進(jìn)行全面分析，推行控制系統(tǒng)的工程化應(yīng)用，從而確保二次供水變頻水泵的高效運(yùn)行。

3.3 降低變頻供水設(shè)備內(nèi)部損耗

對(duì)于二次供水變頻水泵設(shè)備，要注重降低變頻供水設(shè)備內(nèi)部損耗的問(wèn)題，從而有效地提高二次供水變頻水泵運(yùn)行效率。變頻供水泵生產(chǎn)廠(chǎng)家在進(jìn)行設(shè)備生產(chǎn)時(shí)，要注意加強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量控制，根據(jù)設(shè)備的實(shí)際情況，選購(gòu)配套的控制元件、閥件等器件，從而提高整裝設(shè)備的運(yùn)行效率。

4 結(jié)束語(yǔ)

引起二次供水變頻水泵低效運(yùn)行的主要原因有水泵選擇不合理、控制模式不合理、供水系統(tǒng)內(nèi)部局部水損比較大，因此，在進(jìn)行變頻水泵二次供水時(shí)，要建立用水負(fù)荷模型、開(kāi)發(fā)新型控制系統(tǒng)、降低變頻供水設(shè)備內(nèi)部損耗，從而有效地提高變頻供水系統(tǒng)的運(yùn)行效率，促進(jìn)節(jié)能型社會(huì)的構(gòu)建。

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