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市政給水擺在我們面前的一道難題就是能夠盡可能滿足用水供應的前提下，又可以環保節能(Energy saving)，這使得變頻調速給水系統應運而生，目前變頻器技術已很成熟，在市場上有很多國內外品牌(pǐn pái)的變頻器，這為變頻調速供水提供了充份的技術和物質基礎。變頻器已在國民經濟(jīng jì)各部門廣泛使用。市政供水系統也開始運用變頻調速供水，并取得了很好的效果。 1、何謂變頻調速給水 由水泵－管道供水(Water supply)原理可知，調節供水流量，原則上有兩種方法； 一是節流調節(adjust)，開大供水閥，流量上升；關小供水閥 ，流量下降(descend)。 二是調速調節，水泵轉速 升高，供水流量增加；轉速下降，流量降低（reduce)，對于用水流量常常變化的場合(例如生活用水)，采用調速調節流量，具有優良的節能效果(xiàoguǒ)。 變頻調速給水設備裝置由氣壓罐、水泵、電控柜、壓力控制（control)器、安全閥、壓力表、止回閥(check valve；reflux valve)、閘閥及管道等組成一個完善自動給水裝置。當水泵啟動后，通過(tōng guò)補氣罐及進氣閥同時向罐內補氣補水，隨著水位的不斷增高，罐內的氣體體積不斷濃縮；壓力不斷增高，當壓力達到社定最高壓力時，通過壓力傳感操縱水泵關閉。在水泵停止運轉的時間里，由于被擠壓的空氣具有膨脹(inflate)力，擠壓罐內的水具有一定壓力而不斷送至用戶使用。隨著水的流出，罐內水的體積減少，空氣的體積增大，既罐內壓力逐漸降低，當罐內壓力降到社定的最低壓力時，通過壓力傳感操縱水泵啟動，這樣往返不斷的停止起動至使管內達到理想的供水(Water supply)效果。 2、變頻調速給水的優勢 (1)變頻（frequency conversion)調速給水的供水壓力可調，可以方便地滿足各種供水 壓力的需要。無塔供水設備顧名思義其實就是用無負壓氣壓罐代替了傳統的水塔或者蓄水池，也叫做變頻無負壓供水設備。傳統的供水方式離不開蓄水池，蓄水池中的水一般自來水管供給，這樣有壓力的水進入水池后變成零，造成大量的能源白白浪費。在設計階段可以降低對供水壓力計算準確度的 要求，因為隨時可以方便地改變供水壓力。但在選泵時應注意 ，泵的揚程宜大一些，因為變頻調速其最大壓力受水泵限制 。最低使用壓力也不應太小，因為水泵不允許在低揚程大流量(單位:立方米每秒) 下長期超負荷工作，否則應加大變頻器（Variable-frequency Drive)和水泵電機的容量， 以防止發生過載。 (2)變頻調速恒壓供水具有優良的節能(Energy saving)效果(xiàoguǒ)。變頻恒壓供水節能的效果主要取決于用水流量的變化情況及水泵的合理選配，為了使變頻 恒壓供水具有優良的節能效果，變頻恒壓供水宜采用多泵并 聯的供水模式。由多泵并聯恒壓變頻供水理論可知多泵并聯恒 壓供水，只要其中一臺泵是變頻泵，其余全是工頻泵，可以實現恒壓變量供水 。在變頻恒壓變量供水當中，變頻泵的流量是變化的，當變 頻泵是各并聯泵中最大，即可保證恒壓供水。多泵并聯恒壓供 水，在設計上可做到在恒壓條件下各工頻泵的效率不變，并使之處于高效率區工作(gōng zuò)，變頻泵的流量是變化的 ，其工作效率隨流量而改變。 3、變頻調速給水的工作模式 對于變頻恒壓變量給水通常有兩種工作模式 ，一是變頻泵固定方式，二是變頻循環軟啟動(start up)工作方式。在變頻泵固定方式中，各并聯水泵是按工頻方式自動(automatic)投入或超出的。因為變頻泵固定不變，當用水流量變化，變頻泵始終處于運行狀態，因此變頻泵的運行時間最長。為了均衡各水泵的 運行時間，對于變頻泵固定運行方式，可以設計成變頻泵定時 輪換運行方式。即當某一臺變頻泵運行一定時間后，由變頻 控制（control)器控制變頻泵自動進行輪換。 (1)當用水流量小于一臺泵在工頻恒壓條件下的流量，由一臺變頻泵 調速恒壓供水；當用水流量增大，變頻泵的轉速自動上升； 當變頻泵的轉速上升到工頻轉速，為用水流量進一步增大，由 變頻供水控制器控制，自動啟動一臺工頻泵投入，該工頻泵 提供的流量是恒定的(工頻轉速恒壓下的流量)，其余各并聯工 頻泵按相同的原理投入。 (2)在多泵并聯變頻（frequency conversion)恒壓變量的供水情況下，當用水流量下降 ，變頻調速泵的轉速下降(變頻器供電頻率下降)；當頻率下降 到零流量的時候，變頻供水控制器(Controller)發出一個指令，自動關閉一 臺工頻泵使之超出并聯供水。為了減少工頻泵自動投入或超 出時的沖擊(水力的或電流(Electron flow)的沖擊)。在投入時，變頻泵的轉速 自動下降，然后慢慢上升以滿足恒壓供水的要求。在超出時， 變頻泵的轉速應自動上升，然后慢慢下降以滿足恒壓供水的 要求。上述頻率自動上升，下降由供水變頻控制器控制。 (3)恒壓變量循環狀啟動并先開先停的工作模式。無負壓供水設備是一種理想的節能供水設備，它是一種能直接與自來水管網連接，對自來水管網不會產生任何副作用的二次給水設備，在市政管網壓力的基礎上直接疊壓供水，節約能源，并且還具有全封閉、無污染、占地量小、安裝快捷、運行可靠、維護方便等諸多優點。在這種供水模式中，當供水流量少于變頻（frequency conversion)泵 在恒壓工頻下的流量時，由變頻泵自動調速供水，當用水流 量增大，變頻泵的轉速升高。當變頻泵的轉速升高到工頻轉速 ，由變頻供水控制器控制把該臺水泵（water pump）切換到由工頻電網直接 供電(不通過變頻器（Variable-frequency Drive)供電)。變頻器則另外啟動一臺并聯泵投入 工作。隨用水流量增大，其余各并聯泵均按上述相同的方式軟 啟動投入。這就是循環軟啟動投入方式。當用水流量減少，各并聯工頻泵按次序關泵超出，并泵超出的順序按先投入先關泵超出的原則由變頻控制器單板計算機控制。 4、變頻調速給水的工作原理 按變頻器（Variable-frequency Drive)工作原理，微機設定給水泵工作壓力，既用戶(user)用水壓力。無負壓供水設備是一種理想的節能供水設備，它是一種能直接與自來水管網連接，對自來水管網不會產生任何副作用的二次給水設備，在市政管網壓力的基礎上直接疊壓供水，節約能源，并且還具有全封閉、無污染、占地量小、安裝快捷、運行可靠、維護方便等諸多優點。生活給水時，設備運行在低壓變頻狀態，有變頻器時刻監控管網壓力，對反饋值和設定值進行運算和比較計算，若管網壓力高于用戶所需壓力（設定壓力）則自動減少輸出(Output)頻率，從而使泵的轉速減少，出水量減少。若管網壓力低于用戶所需壓力（設定壓力）則自動增加輸出頻率，從而是泵的轉速增加，出水量增加，當一臺泵運行滿足不了用戶需要時，其他各臺泵自動投入，以保證用戶的使用壓力。當自來水管網的壓力升高到達與用戶使用壓力時候，變頻器經過一段延時后便降低轉速直到停機。只有當壓力降到某一設定壓力值時，變頻器才重新開始工作。變頻泵組的工作知識滿足擁護的用水壓力與管網壓力之差。大大節約了電能。當流量調節器內壓低于一個大氣壓時，安裝在流量調節器頂的負壓消除器自動打開，使氣體進入流量調節器內，消除負壓。當流量調節器內壓力升高時，又可以將多余的氣體排除流量調節器外，使流量調節器內蓄滿水，以備下次用水高峰期時使用。當流量調節器內蓄滿水后，安裝在流量調節器頂的負壓消除器自動關閉，防止溢流。 總之，“變頻調速給水系統”與普通加壓泵站給水系統基本上是一樣的，只是在“變頻調速給水系統”中增加了一套控制微機和變頻器（Variable-frequency Drive)，指揮“變頻調速給水系統”在運行過程中根據生活(生活)用水系統對水量、水壓的實際變化要求(即給水系統用水量的大、小和壓力的高、低變化)進行工作，即指揮控制“變頻器”調節電動機的供電(powered by)頻率、使電動機帶動水泵不按“水泵特性曲線”運行，而按給水系統實際用水量的大、小和壓力高、低變化參數進行變壓、變流量供水，以滿足生活給水系統的用水要求。變頻供水設備由變頻控制柜、無負壓裝置，自動化控制系統及遠程監控系統、水泵機組、穩壓補償器、負壓消除器、壓力傳感器、閥門、儀表和管路系統等組成。 |
