建筑給水系統(tǒng)中變頻泵恒壓供水的應用
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摘要：通過研究變頻泵恒壓供水系統(tǒng)的應用，重點對其節(jié)能性、供水穩(wěn)定性進行了分析。
隨著人們物質生活水平的提高，人們對于生活用水供應的要求越來越高，原有建筑給水系統(tǒng)中的水塔、高位水箱、恒速泵供水以及氣罐供水等供水方式已經無法滿足人們的正常需求，相比之下，變頻泵恒壓供水可以克服傳統(tǒng)供水的缺陷，提升供水效率。
1變頻泵恒壓供水的基本原理與特點
變頻泵恒壓供水的基本原理，P=Kn3是非常常見的一個計算公式，該公式說明了泵消耗功率與轉速的的關系，式中：P——泵消耗功率；n——泵的運行轉速；K——比例系數，從公式中可以看出P與n3成正比關系。通過變頻設備的應用，可以為水泵電機提供頻率可變的電源，繼而實現(xiàn)電機的無極調速，水泵的運行轉速可以根據系統(tǒng)流量的變化進行調整，最終實現(xiàn)節(jié)能減排的目的。其核心原理是：通過壓力變送器的應用進行水管出口壓力的測量，將測量數據轉換成為電壓信號，并通過A/D轉換模塊將模擬電壓信號轉換成為數字量發(fā)送到可編程序控制器，經過內部PID運算，得出調節(jié)參數并將其送入到D/A轉換模塊，經過數模轉換后將得出的模擬量輸送到變頻器，變頻器就會控制電機軟啟動或者對電機轉速進行調節(jié)；再通過對比模擬量輸出與壓力偏差的值，通過I/O端口開關量的輸出驅動繼電器組，可以選擇電機的投運數量，從而實現(xiàn)控制水管出口壓力的目的。
2變頻泵恒壓供水的特點
2.1采用變頻泵恒壓供水
控制系統(tǒng)可以根據用戶的實際用量自動進行檢測，并控制馬達轉速，在節(jié)省人力的同時實現(xiàn)節(jié)能的目的；
2.2采用變頻泵恒壓供水
能夠避免水泵的頻繁啟動，還能夠減少電機水泵的啟動沖擊，有效延長了電機水泵的使用壽命，避免了傳統(tǒng)供水中水錘現(xiàn)象的發(fā)生。
2.3采用變頻泵恒壓供水
能夠全天候維持給水系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定，并根據壓力的變化進行調整，不僅供水質量良好，還減少了傳統(tǒng)供水管網破裂以及開水龍頭共振現(xiàn)象等的發(fā)生。
2.4變頻泵恒壓供水具有全面的保護功能
不僅運行可靠，還具有短路、缺相、過熱、過載、過流、以及欠壓保護等功能。
2.5采用變頻泵恒壓供水
可以實現(xiàn)多泵循環(huán)投運，能夠大幅度增加電機水泵的使用壽命。
3變頻泵恒壓供水系統(tǒng)的選擇
高層建筑的變頻泵恒壓供水系統(tǒng)主要由離心泵、PID調節(jié)器、管網、變頻器、壓力傳感器以及水池等幾部分組成。因此在選擇變頻泵恒壓供水系統(tǒng)時，我們主要從以下兩個方面進行考慮，分別是：
3.1選擇合理的壓力控制參數，實現(xiàn)節(jié)能目標
為了實現(xiàn)節(jié)能目標，我們必須在選取壓力控制參數時進行合理選擇，特別是要在兩個管網壓力控制點上進行合理選擇，分別是泵出口壓力恒壓控制點和管網最不利點壓力恒壓控制點。
3.2準確進行調試
為了減少變頻器的跳閘保護，我們在調試階段延長了絕大多數的變頻器加減速時間，變頻器無法達到運行的最佳狀態(tài)，我們卻經常由于其外表正常而忽視此問題。因此，我們要在調試的過程中，根據負載性質的不同，計算出負載允許的最短加減速時間，再進行設定。通常來說，水泵電機的加減速時間都在0.1s—20s之間。
4變頻泵恒壓供水在高層建筑中的應用及注意事項
4.1供水中的應用
由于高層建筑的大量建設，傳統(tǒng)的供水方式在水壓以及流量方面已經無法滿足用戶需求，而二次供水還會有供水不穩(wěn)定以及二次污染等問題。因此，現(xiàn)階段高層建筑中已經廣泛采用了變頻泵恒壓供水系統(tǒng)，該系統(tǒng)由于變頻調速器、可編程控制器等的應用，不僅可以保證每個用戶都能夠使用到壓力恒定的生活用水，還能夠減少供水過程中的二次污染，在提高了供水系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性的同時，節(jié)約了大量的電能。
4.2消防中的應用
高層建筑由于取消了樓頂水池，因此通過變頻泵恒壓供水系統(tǒng)與貯水池的共同使用能夠在消防過程中起到關鍵作用。雖然消防水存放在小區(qū)消防蓄水池中，滅火時需要使用泵對其加壓才能使用，降低了一定的可靠性，對于滅火工作存在一定障礙，但是從水壓角度來說，這種方式能夠有效增強水壓。
4.3注意事項
為了保證系統(tǒng)的安全平穩(wěn)運行，需要對各個泵的變頻/工頻的運行方式間設置互鎖。在進行水泵機組運行順序、控制設置以及控制啟停的軟件設計時，需要注意在水泵由變頻運行切換到工頻運行時留下足夠的延長時間，確保水泵的變頻運行狀態(tài)的頻率已達到工頻上限，繼而實現(xiàn)減少切換電流沖擊的目的。此外，在處理各開關量輸入信號時，也要留下一定的緩沖時間，避免電機水泵頻繁啟動。
5結語
隨著變頻泵恒壓供水系統(tǒng)的不斷發(fā)展，已經解決了高層建筑用水高峰水壓低、水量不足等諸多問題，而變頻泵恒壓供水其穩(wěn)定性、可靠性以及安全性的研究仍需持續(xù)關注。
參考文獻
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[2]畢殿成.芻議我國變頻泵恒壓供水系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀[J].變頻器世界，2012（10）：154.
作者:宋俊平 單位:國家林業(yè)局林產工業(yè)規(guī)劃設計院
