黃海峰
?(蘇州城建環(huán)保學院環(huán)境保護系，江蘇蘇州215011)

　　摘　要： 對兩種變頻調速給水系統(tǒng)在分別進行節(jié)能情況分析后提出了一些改進措施，同時對系統(tǒng)的微流量問題提出了幾種解決方法，并進行了節(jié)能比較。
　　關鍵詞：給水系統(tǒng)；變頻調速；節(jié)能
　　中圖分類號：TU991.3
　　文獻標識碼：C
　　文章編號：1000-4602(2001)10-0039-02

　　由于變頻調速給水系統(tǒng)不需要建造傳統(tǒng)給水系統(tǒng)的高位水箱、水塔，避免了二次污染并減少了土建投資，而且設計得合理能達到較好的節(jié)能效果。?
　　在給水系統(tǒng)中，定速泵只有在其高效段運行才能保證系統(tǒng)正常工作且沒有能量浪費。在設計中，一般以管網的最不利情況(此時流量最大，所需揚程也最大)作為選擇水泵機組的主要依據，但當管網流量減小時，能量的浪費不可避免，而且還可能造成低流量時管道內超壓問題 。水泵根據系統(tǒng)流量實時變化實現無級調速運行，是較好地解決以上問題，達到節(jié)能目的的途徑之一。?

1　兩種變頻調速給水系統(tǒng)的節(jié)能情況分析

　　水泵調速可以通過很多途徑實現，其中變頻調速是目前較理想的一種。變頻調速是通過給水系統(tǒng)管網上的壓力傳感器對管網的水壓進行采樣，將壓力信號轉換為電信號，并將其送至PID調節(jié)器與用戶設置的壓力值進行比較和運算，將結果轉換為頻率調節(jié)信號送至變頻器。變頻器根 據傳送過來的頻率調節(jié)信號調整水泵電機的電源頻率，從而實現調整水泵的轉速。?
　　變頻調速給水系統(tǒng)根據水泵出口壓力的變化情況可分為兩種：變壓變量給水系統(tǒng)和恒壓變量 給水系統(tǒng)。
1.1　變壓變量給水系統(tǒng)
　　變壓變量給水系統(tǒng)的壓力傳感器設置在給水管網末端，PID調節(jié)器設定值為管網末端用戶所需的服務水頭值。系統(tǒng)通過自動調節(jié)使管網末端水壓保持恒定，使管路特性曲線和系統(tǒng)靜揚 程不變，而水泵出水口壓力則隨著供水量變化依管路特性曲線而改變，故理論上實現了“系統(tǒng)需要多少，機組提供多少”，不會由于供水量的減小而產生多余的靜揚程，節(jié)能效果滿意。但這只是一種理想情況，且系統(tǒng)中僅有變頻泵在單獨工作。由于變頻設備比較昂貴，大型給水系統(tǒng)往往采用變頻泵與定速泵并聯運行的方式供水。
　　現以系統(tǒng)中設置一臺變頻泵和一臺工頻泵并聯運行為例。當管網流量減小時，需要揚程相應降低，變頻泵可以通過減速運行實現。但為保證并聯機組正常工作，工頻泵揚程也必須相應降低，這只能通過增加流量實現，從而造成水量的漏失，且還可能導致工頻泵離開高效段工作，即沒有達到真正節(jié)能的目的。遇有以上情況，可以采取以下措施來改善其節(jié)能效果：
　?、賹τ谛∫?guī)模的給水系統(tǒng)，可以僅設一臺變頻泵，并使泵的高效區(qū)(其高效范圍比工頻泵運行時的范圍要大)盡可能多地包括出現幾率較大的工況點。
　?、诓捎枚嗯_泵調速運行，當然，由于變頻調速裝置價格比較昂貴，應綜合考慮其經濟因素而定。
　?、圻x擇工頻泵時，應使系統(tǒng)在最不利點工作時，工頻泵的工況點盡量靠近其高效區(qū)左側；如果最不利情況出現幾率較小，可以使其稍偏離高效區(qū)，落在高效區(qū)左外側。這樣，當系統(tǒng)揚程降低時，工頻泵仍可在高效區(qū)工作。
1.2　恒壓變量給水系統(tǒng)
　　恒壓變量給水系統(tǒng)將壓力傳感器設在水泵機組出水口，旨在使水泵出水口壓力保持恒定，一般設定為最不利工況時水泵出水口所需壓力值。仍以一臺變頻泵與一臺工頻泵并聯運行為例。當管網流量減小時，變頻泵通過減速運行，保持揚程不變而減小出水量。由于出口壓力不變，工頻泵出水量不會改變(即運行工況不變)，仍在高效區(qū)工作，從而達到節(jié)能目的。需要指出的是，當系統(tǒng)所需流量變小時，水泵出水口壓力(仍為最不利情況下系統(tǒng)所需壓力)大于 管路此時需要的壓力，從而仍會在一定程度上導致靜揚程的浪費。以下兩種措施可以改善其節(jié)能效果：
　?、龠m當放大管網的管徑，使管路特性曲線更趨平緩，但這會增加管網的一次性投資，需要和節(jié)能效果作綜合經濟比較。?
②選擇工頻泵時盡量使每臺泵的工況點落在高效區(qū)。

2 微流量時的節(jié)能措施

　　給水系統(tǒng)在用水低谷時(如夜間)，系統(tǒng)內用水量很小，甚至達到零流量，稱為“微流量”。在這種情況下，若依靠在高效區(qū)大流量范圍運行的水泵來維持系統(tǒng)壓力，不僅折損水泵壽命，而且效率低，不能達到節(jié)能的目的。理論上，變頻泵的流量在高效范圍可以接近于零，但實際上水泵轉速不可能無限制地減小，僅靠變頻泵往往還難以勝任微流量工況。實際工程一般采用在系統(tǒng)中增設小流量工頻輔泵、小流量變頻輔泵、氣壓罐等設施來維持微流量時的系統(tǒng)壓力。對不同系統(tǒng)的微流量問題應具體情況具體分析，并對一次性投資與長期運行費用 進行綜合考慮才能作出合理的解決方案。表1列出了微流量運行的幾種節(jié)能措施并進行了比較。

表1　　微流量時節(jié)能措施比較 微流量時維持工作的設備 優(yōu)點 缺點 適用系統(tǒng) 工頻輔泵 投資少，控制簡單 輔泵啟動頻繁 系統(tǒng)規(guī)模大，微流量時流量波動小 工頻輔泵+氣壓罐 避免輔泵啟動頻繁 投資多，占地大 系統(tǒng)規(guī)模大，微流量時流量波動大 變頻輔泵+氣壓罐 避免輔泵啟動頻繁 投資多，占地大 系統(tǒng)規(guī)模小，主泵功率小 變頻主泵 節(jié)省投資 系統(tǒng)規(guī)模小 系統(tǒng)規(guī)模小，微流量時流量波動小 變頻輔泵 節(jié)能效果佳 控制程序復雜 較少采用

3　結語?

　　在變頻調速給水系統(tǒng)的設計過程中，應根據給水管網的特點合理選泵，以達到在滿足使用要求的前提下，既節(jié)省投資又節(jié)能的目的。

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　　收稿日期：2001-07-05