时间：2023-06-05 09:55:20
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇变频供水设备，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
随着变频调速技术的发展和人们对生活饮用水品质要求的不断提高，变频供水设备已广泛应用于多层住宅小区生活及高层建筑生活消防供水系统。变频调速供水设备一般具有设备投资少，系统运行稳定可靠，占地面积小，节电节水，自动化程度高，操作控制方便等特点。但在实际应用中若选型及控制不当，不但达不到节能目的，反而"费电"。以下结合我们多年来的实践经验，对几种变频供水设备的应用及其控制方法进行介绍，供同行及用户在设计、改造、选型时参考。
1.普通循环软启动变频供水设备
该类型设备在实际应用中较多，系统由水泵机组、循环软启动变频柜、压力仪表、管路系统等构成。变频柜由变频调速器，PLC(或变频控制器)，低压电器等构成。系统一般选择同型号水泵2～4台，以3台泵为例，系统的工作情况如下：
平时1台泵变频供水，当1台泵供水不足时，先开的泵转为工频运行，变频柜再软启动第2台泵，若流量还不够，第2台泵转为工频运行，变频柜再软启动第3台泵。若用水量减少，按启泵顺序依次停止工频泵，直到最后1台泵变频恒压供水。
另外系统具有定时换泵功能，若某台泵连续运行超过设定切换时间(一般设为1~2天)，变频柜可自动停止该泵切换到下一台泵继续变频运行。换泵时间由程序设定，可按要求随时调整。这样可均衡各泵的运行时间，延长整体泵组的寿命。
为达到更好的节能目的，多功能变频控制器设有双恒压接口，系统可实现双恒压供水功能。
该系统一般适用于规模较小的多层住宅小区(如300户以内)或其它小规模用水系统，水泵功率一般不超过7.5kW。另外也适用于小流量用水时间很短或用水量变化不大的其它场合，如循环水系统。
2.带小流量泵的循环软启动变频供水设备
当变频供水系统在小流量或零流量的情况下，比如在夜间用水低谷时，系统内的用水量很小，此时水泵在低流量下运行，会造成水泵效率大大降低，不能达到节能的目的，水泵功率越大用电越多。例如对300～1000户的多层住宅小区或600户左右的小高层住宅楼群(12层以内)的生活用水系统，生活主泵功率一般在15kW左右，系统的零流量频率f0一般为25～35Hz，故在夜间小流量时，采用主泵变频供水效率较低。
这就涉及供水系统在小流量或零流量时的节电问题，一般可以采取4种方案：①变频主泵+工频辅泵；②变频主泵+工频辅泵+气压罐；③变频主泵+气压罐；④变频主泵+变频辅泵+气压罐［2］。从节能、投资角度看第4种方案更为适宜，该方案即在原变频主泵基础上，再配备1～2台小泵专用在夜间或平时小流量时变频供水，一般选择小泵流量为3～6m3/h，居民区户数越多，流量可适当选择大些。小泵功率一般为1.5～3kW，小泵的扬程按主泵扬程或略低于主泵扬程即可。
变频柜采用PLC控制，程序采用模块化设计，系统控制流程见图1。平时系统运行于主泵循环软启动变频供水模式，系统用水量减小时，主泵频率逐渐降低，当频率低于小流量频率时，PID调节器发出低频切换信号，延时后，系统自动进入小泵变频供水模式。当用水量增大，小泵流量不能满足系统需要时，PID调节器发出满频信号，延时后，系统自动返回主泵循环软启动变频供水模式。为达到更好的节能效果，系统也可实现双恒压供水功能。
以郑州某单位住宅小区变频供水系统为例，生活主泵配QDG30?20×3立式多级泵2台，单台Q=30m3/h，H=60m，N=11kW，小泵配QDL4.8-8×6立式多级泵1台，Q=4.8m3/h，H=48m，N=1.5kW。在用水非高峰时，主泵运行小流量频率平均为30Hz，电流为6.5A，采用小泵时小流量频率平均为35Hz，电流为2.5A，按每天小流量运行时间15h计算，每年可节电3800kW·h。
3.全流量高效变频供水设备
对比较大的生活小区和高层建筑的生活用水，若单配主泵机组和小流量泵，因小泵流量QL和主泵流量QM差别较大，当流量调节范围在QL～1/3Qm时，水泵的运行效率仍很低，导致水泵运行不经济，浪费电能。并且流量在大于或接近QL时还会出现频繁的换泵操作。为实现在全流量范围内水泵始终能高效率运行，这就有必要再增加一种中流量水泵，流量可选为1/3Qm～1/2QM。特殊情况下还可增加2种中流量水泵。这样整体水泵流量选择呈阶梯状，从而使得设备在任何流量段运行时均处于水泵的高效率段，更加节能。
变频柜控制核心由PLC和多功能PID调节仪构成，以三种泵配置为例，系统的控制流程见图2。系统也可实现双恒压供水功能，中泵和小泵变频时低恒压供水，主泵变频时高恒压供水。
4.深水井变频供水设备
目前深水井潜水泵采用变频调速控制的也非常广泛，主要是因为不需再建水塔，设备占地小，建设周期短，水质无二次污染，水泵软启动软停车，故障率低，大修周期延长，寿命提高。但对夜间也要求供水的系统(一般居民生活用水都有要求)，仍存在夜间小流量"费电"问题。一般潜水泵功率较大，小流量频率fL一般在28Hz以上。如30kW的潜水泵，小流量频率按30Hz计算，每天夜间近6h内约有50kW·h电能"浪费"，一年就是18000kW·h!这还未计入白天小流量时的用电。
为解决小流量耗电问题，可增配1台直径600～1200的囊式气压罐，一般气压罐可直接安装在泵房。根据气压罐的调节容量合理设置小流量频率fL。变频柜控制核心仍为PLC和多功能PID调节仪，当系统用水量变小，运行频率降至小流量频率fL时，系统进入小流量变频稳压状态，同时PLC自动计算潜水泵启动次数，若小时启动次数D≥12次，系统则回到潜水泵变频恒压供水状态。系统的程序见图3。
5.生活消防合用变频供水设备
对多层建筑，《建筑设计防火规范》GBJ16-87第8.1.2条规定"消防给水宜与生产、生活给水管道合用"。但对高层建筑，《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95第7.4.1条规定"室内消防给水系统应与生活、生产给水系统分开独立设置"。而12层以内小高层建筑(特别是住宅楼群)，生活消防压力差别不大，若管材选用适当或消防管路采取防倒流措施，在采用变频设备及电源可靠条件下，建议高规适当放宽要求应允许生活消防合用供水设备。同时有以下优点：
(1)生活消防泵组定时轮换运行，不会因消防泵长期不用或管理不善而使水泵锈死，机组时刻处在工作状态。
(2)生活泵组和消防泵组合用，基本节省一套消防泵组，且便于设备管理和维护。
(3)设备自动化程度高，供水稳定可靠，且水质无二次污染。
(4)水泵软启动软停车，无冲击和超压危害。
系统可按循环软启动变频设备或带小流量泵的循环软启动变频供水设备选型，主泵流量按生活、消防两者最大的来选择，并留有1台备用泵，扬程一般按消防设计压力选择。另外还应注意的有以下几点：
(1)应设消防接口，如有消防报警系统应设24VDC无源启停接口。
(2)应有消防时确保消防用水的技术措施，如在生活总管上安装电磁阀，消防时关闭生活用水。
(3)应设水位接口，消防低水位报警，并关闭生活用水。
(4)应有双恒压功能，即平时低恒压生活供水，消防时自动转入高恒压消防供水。
(5)消防时应限制退泵操作，以防止压力不稳。
6.消防变频恒压稳压供水设备
多层建筑消火栓或自动喷水灭火系统采用消防主泵变频供水设备时，可不再设稳压小泵，由主泵变频运行来保压。若消防管网室外部分较大，可增加调节容量100L左右的稳压罐即可。设备的主要功能如下。
6.1 主泵变频稳压功能
平时无消防时，设备处于变频稳压工作状态，由电接点压力表采集管网水压信号，当管网水压低于稳压下限时，消防泵变频运行，向消防管网补水，当管网水压达到稳压上限时，消防泵软停止。
6.2 自动换泵功能
消防主泵具有周期轮换稳压运行功能，换泵周期由变频柜程序设定，一般设定为24~48h。若设备检测到稳压主泵故障时，立即切换到另一台主泵稳压运行，并报警显示。
6.3 自动巡检功能
设备具有定期强制自动巡检功能或随时手动巡检功能，以防水泵长期不运转而"锈死"。巡检周期和单泵巡检运行时间可调。若水泵故障，设备可自动报警并记忆。
6.4 自动消防恒压供水
设备接到消防信号，立即进入消防主泵恒压供水状态。变频柜具有循环软启动功能，若一台泵故障或流量不够，可自动变频启动另一台泵。消防信号解除，立即恢复至平时消防高稳压供水状态。
6.5 智能消防功能
因火灾或管网漏水严重，在无消防信号情况下，设备自动进入消防高恒压供水状态并报警，防止真正火灾发生时水泵频繁启停，水压时高时低不稳，影响灭火用水。
该类消防设备安装相对集中，配置简易，系统自动化程度高，减少了平时管理要分散保养、维护、检查的工作量。郑州某市场采用了2套消防变频恒压稳压供水设备，均未设稳压小泵和高位水箱，从一年多的运行情况看，使用效果非常理想。
7.结语
【关键词】 叠压供水 无负压供水 分类 工作原理 选用
叠压供水设备是最近几年逐步得到推广和应用的新型供水设备。在高层建筑供水和自来水公司二次加压供水中得到了广泛应用。通过其特点及应用范围与传统的低位水池（水箱）供水方式进行比较，叠压供水设备具有具有全封闭、无污染、不对周围用户产生影响、节能、占地少、安装快捷、运行可靠、维护方便等优点，值得大力推广。
叠压供水设备按贮存水形式分为四种类别，分别为罐式叠压供水设备、管中泵式叠压供水设备、箱式叠压供水设备、高位调蓄式叠压供水设备。本文重点介绍这种设备的工作原理、系统构成及其特点，为供城镇供水设计单位和供水企业选用提供参考。
一.罐式叠压供水设备
1、工作原理
当供水管网压力及供水量满足叠压供水设计要求且供水管网进水压力大于用户最不利用水点所需压力时，叠压供水设备不运行，由供水管网通过机组直接向用户供水。当出水点压力传感器检测到用水管网供水压力低于用户最不利用水点所需压力时，变频控制柜控制一台变频泵启动，并随用户最不利用水点所需压力的变化调整变频泵的频率，以维持变频泵出口压力满足设计供水压力值。当变频泵的频率达到最高频率且延时运转 2 秒（可调）后，变频泵出口压力仍小于设计供水压力值时，变频泵自动切换至工频运行方式，另一台变频泵开始变频运行。当变频泵以最低频率运转一段时间，变频泵出口压力值仍能达到设计供水压力上限值时，变频泵自动停止运行。整套变频泵组自动轮换变频运行且互为备用，当任一台变频泵发生故障时备用泵自动投入运行。
稳流罐可在进水量不足对用户管网补水，同时在小流量工况下向用户供水，部分公司产品的稳流罐还具有稳定水泵进口压力的作用。
2、系统组成及特点
主要由稳流罐、变频调速泵组、变频控制柜、管道阀门及仪表组成，是叠压供水设备的基本形式。
特点是设备全密封运行，不与空气接触，杜绝二次污染，保证用水的良好水质，占地面积较小。
3、选用场合
适用于供水流量充足，但压力不能满足用户水压要求的场所；对生活用水卫生要求较高的场所。
二.管中泵式叠压供水设备
1、工作原理
（1）本变频水泵组采用压力检知控制方式，依用户用水量需要起动，一台或者多台泵组供水并保持管线恒定压力。
（2）本供水系统共有频供水泵组3台，须能顺序交替运转，以出水管之出水压力控制泵组之起动/停止及运转，以避免水锤效应。
（3）系统一台以变频变速方式驱动运转，另两台为直接全载元转，工作情形说明如下：
A、本系统激活时先以变频器驱动一台泵组至全载运转，其转速受PLC内含之PID控制，维持设定之压力。
B、当用水量增加，无法满足系统所设定之压力时，直接全在启动下一台泵组运转至满足系统所设定之压力。（系统会根据用水量的大小以单台或多台并联运转，以达恒压的要求）
C、当用水量减少，系统压力超出系统所设定之压力时，泵组以后开先关之原则依序停止直接全载运转之泵组至满足系统所设定之压力。
D、仅剩一台变频运转至泵组时，当用水量再减少，系统判定无用水时，会停转变频运转只泵组。
（4）特色交替运转功能：
A、遇系统最后一台泵组停止运转后，系统再次激活时，会交替至下一台泵组激活运转。
B、若系统持续运转达24小时，系统会待仅剩一台变频驱动运转之运转时，方停止其运转并交替下一泵组作变频驱动运转。
C、若运转中遇马达或变频器故障跳脱，系统会交替至下一台泵组激活运转。
D、系统有自动侦测各泵组在运转中是否失效之功能，若该台泵组失效，系统会交替至下一台泵组激活运转。
E、无水断电保护：不须加装浮球及液位控制，系统会自动侦测管路，若有缺水造成系统供水功能失效，系统停转并停止输出。
2、系统组成及特点
管中泵叠压供水设备主要由无负压稳流罐、物联网设备、真空抑制器、管中泵组、压力传感器、真空压力表、变频控制柜、管件和阀门组成。
特点是全封闭、无污染、无噪音、占地量小、安装便捷、运行可靠、维护方便等。
3、选用场合
适用于供水流量充足但压力不能满足用户水压要求的场所；站房面积小的场所；对防噪声有较高要求的场所；对生活用水卫生要求较高的场所。
三.箱式叠压供水设备
1、 工作原理
该设备设置一套增压泵组，市政管网的水与水箱的水同时汇合至稳流罐中，当市政管网压力充足时，从市政管网取水向用户供水；当市政管网供水量不足，压力趋向市政最低服务压力时，流量控制器开始工作，确保管网压力始终维持在最低服务压力以上。同时为最大化的满足用户的用水，此时，位于水箱出水口的智能增压装置开始工作，将水箱零压力的水增压到与市政管网相同的压力，并将水提升至稳流罐中。水泵从稳流罐中取水向用户管道供水。
2、系统组成及特点
主要由稳流罐、低位水箱、变频调速泵组、增压装置、变频控制柜、管道阀门仪表组成。
特点是节能、环保、配置独特，供水安全性高，适用范围广等。
3、选用场合
适用于供水保证率要求高的用户；适用于短时停水、压力过低的场所。
四、高位调蓄式叠压供水设备
1、 工作原理
用户的管网压力依靠高位水箱的静压维持，用户用水来自于高位水箱在用水高峰时段用户的用水量变化较大，因为属于静压给水所以用水在恒定的压力下快速得到供给，相对变频供水需要通过调整泵的转速来维持管网压力这种下行上给的供水方式，该设备对管网的压力波动影响小。随着用户不断用水，高位水箱的液位会下降，当液位达到补给液位时，水泵将进入工作状态向高位水箱供水，一直到高位水箱储水量达到停泵液位。低位设备沿承叠压供水的优点，由市政供水管网直接供给，采用流量控制器防止设备对市政管网压力造成负面影响，维持市政压力在最低服务值以上。
2、系统组成及特点
主要由稳流罐、流量控制器、高位水箱、工频或变频调速泵组、控制柜、管道阀门及仪表组成。
特点是控制系统先进；全过程节能；压力恒定；安全性高、占地面积小；针对性强等。
3、选用场合
适用于有瞬时大流量用水工况的用户；用水压力要求稳定的场所；当供水管道、设备电源、设备机械等故障可利用高位水箱保持正常供水并且压力稳定的场所。
随着叠压供水设备使用的范围越来越广和给水安全性要求的不断提高，叠压供水设备不断进行着相应的技术改造和产品换代升级。了解各种叠压供水设备工作原理及选用场合，有利于设计人员根据供水设备设置的场所、用水要求、市政给水等条件合理选用相应的叠压供水设备。
参考文献
1、106SS109管网叠压供水设备选用与安装
2、GB50015-2003建筑给水排水设计规范 2009年版
3、CJJ140-2010 二次供水工程技术规程
4、CECS221-2012 叠压供水技术规程
5、GB/T24912-2010罐式叠压给水设备
6、GB/T24603-2009 箱式叠压给水设备
【关键词】变频器；恒压供水；无极调速；离心泵
中图分类号：TP29文献标识码：A文章编号：
随着新型电子器件和变频调速控制技术的快速发展，传统的方法是采用水塔、高水位箱、浮球进行控制，当池内满水时自动关闭进水，这种供水方式越来越不适应城市规模化发展的需求，采用变频恒压供水系统对水泵电机进行调速，结合实际工控，按照楼层高度，用户用水量需求，在变频器中设定其压力值，变频器就会通过管网压力传感器自动检测、运算，自动改变水泵运转速度，使管网始终保持水压设定的恒定的压力值，当前恒压变频供水系统是最先进，合理的节能供水系统，因其管网压力的稳定性，节能效果的优越性而得以广泛应用。
一、恒压变频供水系统的组成及原理
变频调速供水系统适应于集中供水的场所和社区，我们选择一个相对独立的高校社区作为案例，该社区有1000多户住户、并有办公区、教学区，根据用户用水量实际情况，选择了ABB ACS510-01变频供水系统，其设备间的主要设备如下：
硬件设备：
双路供电电源控制柜、变频器控制柜一台（内含ABB ACS510变频器、PID或PLC控制器、交流接触器、热继电器、电器控制系统、控制面板等）、3台15kw的管道离心泵及电机，1台1.5kw的附属小泵及电机、各种蝶阀、闸阀、止回阀、仪表、压力传感器和水位传感器、流量开关等组成。
工作原理：
该社区变频恒压供水系统选用ABB ACS510变频器，根据用户供水需求和现场工况，在ABB ACS510变频器上设定PID压力参数值，当变频供水系统设备运行的时候，通过在管网上安装的压力表上的压力值，传输给微机控制器，变频器会根据管网的压力自动调整输出频率的变化，从而自动调节水泵电机的运转速度，实现管网水压的闭环调节 (PID)，使供水系统自动调节恒稳于设定的压力值。
当每到用水高峰的时候，此时用水量增加时，管网压力就会降低，变频器的频率则升高，水泵电机转速加快，供水量相应增大；当到了夜间用水量减少时，管网压力增大，变频器的运转频率降低，水泵转速减慢，为了为维持恒定压力，当只需要少量补水的时候，则自动切换到附属小泵，这样既保障了用水需求，也节约了电能。
二、变频供水系统运行工况分析
该社区供水场设备间供水系统采用多泵并联运行的供水模式，即3台15kw的管道离心泵和1台1.5kw的附属小泵，通过并联运行，这样便于根据用户用水量的大小自动灵活的调整启动离心泵运转的台数，降低供水的能耗。
1、当用水高峰的时候，根据管网压力和用水量的大小，3台15kw离心泵其中的2台或3台有可能同时运行，以保证供水流量；当供水管网压力降低，说明用水量大，系统会自动采用大小泵搭配使用，合理控制其管网流量，晚上或用水低谷时，开一台1.5kw小泵维持供水压力。
2、供水运行方式要求采用水泵并联运行的供水模式，在设计选择离心泵时要求最大扬程相同、流量不同，当3台离心泵并联运行时，每台泵的出口压力会大于每一台泵单泵运时的出口压力，并联运行泵的总出口流量为每台泵出口流量之和，如果选择不同扬程的离心泵，当并联运行时就会出现扬程低的离心泵的供水流量会比单泵运行时减小很多，很容易发生管网不出水和汽蚀等现象，管网压力不稳定，造成变频器供水频率时常发生变化，影响供水设备的正常运转。
3、在供水系统运行模式上，设备间供水系统采取了变频、工频水泵并列运行的方式，这样有利于当变频系统出现故障的时候，通过工频也能够使供水系统处于运行状态，在满足最大设计水量的要求，尽量将各种调速泵组合的高效区能套入出现机率最高的工作段，以提高定速泵的效率，当一台调速泵出现故障时，可以允许一台工频定速泵运行，其综合效率会稍有降低，而扬程则会有所增加。在变速、定速泵并列运行时，供水工作压力应保证定速泵工作在高效区域，并列泵组中，变频调速泵的台数越多，节能效果越好。
三、变频供水系统操作性能
恒压变频供水系统通过实际应用发现，使用ABB-510变频供水系统设备操作简便，设备运行稳定，通过面板设定参数调整便捷，具有自动恢复、自动调整变频运转频率等功能。
1、为保障变频供水系统设备的正常运转，减少值班人员的工作强度，在供水变频控制系统中设置了5次自动恢复功能，由于外界电压、流量、压力的变化都可能影响变频系统的运行，通过设立自动恢复功能，当电压值、电流值超过设定变化范围内的时候，变频器就会显示出现故障，并记录故障发生的原因和时间，启动自动恢复功能，这样有利于当值班人员不在现场的时候变频器也可以自动恢复，保障供水系统设备的运行。
2、为了保障每台离心泵及电机的均衡运行，延长设备的使用寿命，防止单台泵的疲劳运转，可以在ABB ACS510变频器内设定泵的运转时间，如设定每台泵的运转时间为4小时，当1号离心泵运转4小时后变频器会自动切换到2号泵的运行，并按照设定的顺序自动切换其运行状态。
3、在离心泵并联运行的供水模式中，如果其中有1台离心泵出现故障的时候，我们可以把控制该台离心泵的热继电器进行故障设置，此时相应变频控制柜上就会显示此离心泵出现故障，故障灯会亮，在变频供水系统运行时，则会跳过设有故障的离心泵及电机的运行，提高供水系统的保障性能。
四、变频恒压供水的优势及特点
社区原来供水系统用水塔进行供水，采用浮球式对水位进行控制，管网供水压力低，特别是高层建筑的用户用水量得不到保障，用户意见大，通过供水系统改造后，使用ABB ACS510恒压变频供水系统，用户管网压力恒定，保障了不同用户用水需求，提高了供水效率，在供水系统中增加了紫外线消毒设备，提高了供水质量，降低了水质污染。
1、提高了系统的安全性：通过ABB ACS510恒压变频供水，提高了设备运行的安全，该供水系统通过PLC、变频器，具有稳定高效的智能集成电路，具有自动检测、漏电保护、缺相保护和自动报警功能。
2、提高了系统的稳定性：变频供水系统中，通过设立了可编程控制器（PLC）,系统采用独特的多点接触式感应程序，分级分段控制处理水位信息，独立的缺水保护系统功能，如果出现供电电源缺相或水池缺水，离心泵、电机等设备出现故障产生过流，此时热继电器、变频器就会控制交流接触器自动切断电源，并记录安生故障的原因和发生故障的时间，有效地避免了电机空转，造成电机损坏。
3、具有良好的经济效益：传统的浮球阀控制系统很难准确实时控制水位信息，容易发生开关失灵、断路、短路等现象，造成水泵设备烧毁和局部断水或水塔补水过多造成跑水现象，造成经济损失和不好的社会影响。采用恒压变频供水系统去掉了水塔，只需要修建封闭的地下水池，既提高了用水的安全性，也减少了水塔占地空间面积，节约了土地资源，增强了城市美观，同时采用变频恒压供水减少了人力值班管理成本；在技术上通过该系统稳定了供水管网的压力，降低了用电能耗。
4、具备远程监控性能，采用恒压变频供水系统，可以实现远距离对供水系统进行控制，并能实时监控水池水位、深井泵运行状况、管网压力、变频器各项参数，实现了全程远距离监控功能。
参考文献：
[1] 恒压供水节能改造，CA800技术文库，2012年03月
[2] 基于S7-200的变频调速恒压供水系统，CA800技术文库，
[3] 变频调速技术的进展，赵相宾、夏长亮，变频器世界，2006年12月
[4] 变频器常见故障分析，贾双成、惠晶，变频器世界，2006年12月
[5] ABB ACS510 变频器用户手册，ABB电气传动有限公司，2005年7月
关键词：变频调速恒压供水调速系统
1、回顾
一般规定城市管网的水压只保证6层以下楼房的用水，其余上部各层均须“提升”水压才能满足用水要求。以前大多采用传统的水塔、高位水箱，或气压罐式增压设备，但它们都必须由水泵以高出实际用水高度的压力来“提升”水量，其结果增大了水泵的轴功率和能量损耗。
自从通用变频器问世以来，变频调速技术在各个领域得到了广泛的应用。变频调速技术在各个领域得到了广泛的应用。变频调速恒压供水设备以其节能、安全、高品质的供水质量等优点，使我国供水行业的技术装备水平从90年代初开始经历了一次飞跃。恒压供水调速系统实现水泵电机无级调速，依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求，是当今最先进、合理的节能型供水系统。在实际应用中得到了很大的发展。随着电力电子技术的飞速发展，变频器的功能也越来越强。充分利用变频器内置的各种功能，对合理设计变频调速恒压供水设备，降低成本，保证产品质量等方面有着非常重要的意义。
新型供水方式与过去的水塔或高位水箱以及气压供水方式相比，不论是设备的投资，运行的经济性，还是系统的稳定性、可靠性、自动化程度等方面都具有无法比拟的优势，而且具有显著的节能效果。恒压供水调速系统的这些优越性，引起国内几乎所有供水设备厂家的高度重视，并不断投入开发、生产这一高新技术产品。
目前该产品正向着高可靠性、全数字化微机控制，多品种系列化的方向发展。追求高度智能化，系列标准化是未来供水设备适应城镇建设成片开发`智能楼宇、网络供水调度和整体规划要求的必然趋势。
在短短的几年内，调速恒压供水系统经历了一个逐步完善的发展过程，早期的单泵调速恒压系统逐渐为多泵系统所代替。虽然单泵产品系统设计简易可靠，但由于单泵电机深度调速造成水泵、电机运行效率低，而多泵型产品投资更为节省，运行效率高，被实际证明是最优的系统设计，很快发展成为主导产品。
二、变频控制恒压供水控制方式
众所周知，水泵消耗功率与转速的三次方成正比。即N=KN3N：为水泵消耗功率；n：为水泵运行时的转速；K为比例系数。而水泵设计是按工频运行时设计的，但供水时除高峰外，大部分时间流量较小，由于命名用了变频技术及微机技术有微机控制，因此可以使水泵运行的转速随流量的变化而变化，最终达到节能的目的。实践证明，使用变频设备可使水泵运行平均转速比工频转速降低20%，从而大大降低能耗，节能率可达20%-40%。
目前国内各厂家生产的供水设备电控柜，除采用落后继电接触器控制方式外，大致有以下四类：
逻辑电子电路控制方式：
这类控制电路难以实现水泵机组全部软启动、全流量变频调节。往往采用一台泵固定于变频状态，其余泵均为工频状态的方式。因此控制精度较低、水泵切换时水压波动大、调试较麻烦、工频泵起动有冲击、抗干扰能力较弱。但成本较低。
单片微机电路控制方式：
这类控制电路优于逻辑电路，但在应付不同管网、不同供水情况时调试较麻烦，追加功能时往往要对电路进行修改，不灵活也不方便。电路的可靠性和抗干扰能力都不是很高。
带PID回路调节器和/或可编程序控制器（PLC）的控制方式：
该方式变频器的作有是为电机提供可变频率的电源，实现电机的无级调速，从而使管网水压连续变化。传感器的任务是检测管网水压。压力设定单元为系统提供满足用户需要的水压期望值。压力设定信号和压力反馈信号在输入可编程控制器后，经可编程控制器内部PID控制程序的计算，输出给变频器一个转速控制信号。还有一种办法是将压力设定信号和压力反馈信号送入PID回路调节器，由PID回路调节器在调节器内部进行运算后，输入给变频器一个转速调节信号。
由于变频器的转速控制信号是由可编程控制器或PID回路调节器给出的，所以对可编程控制器来计时，既要有模拟量输入接口，又要有模拟量输出接口。由于带模拟量输入/输出接口的可编程控制器价格很高，这无形中就增加了供水设备的成本。若采用带有模拟量输入/数字量输出的可编程控制器，则要在可编程控制器的数字量输出口另接一块PWM调制板，将可编程控制器输出的数字量信号转变为控制器的成本没有降低，还增加了连线和附加设备，降低了整套设备的可靠性。如果采用一个开关量输入/输出的可编程控制器和一个PID回路调节器，其成本也和带模拟量输入/输出的可编程控制器差不多。所以，在变频调速恒压给水控制设备中，PID控制信号的产生和输出就成为降低给水设备成本的一个关键环节。
新型变频调速供水设备：
针对传统的变频调供水设备的不足之处，国内外不少生产厂家近年来纷纷推出了一系列新型产品，如华为的TD2100；施耐德公司的Altivar58泵切换卡；SANKEN的SAMCO-I系列；ABB公司的ACS600、ACS400系列产品；富士公司的G11S/P11S系列产品；等等。这些产品将PID调节器以及简易可编程控制器的功能都综合进变频器内，形成了带有各种应用宏的新型变频器。由于PID运算在变频器内部，这就省去了对可编程控制器存贮容内部，这就省去了对可编程控制器存贮容量的要求和对PID算法的编程，而且PID参数的在线调试非常容易，这不仅降低了生产成本，而且大大提高了生产效率。由于变频器内部自带的PID调节器采用了优化算法，所以使水压的调节十分平滑，稳定。同时，为了保证水压反馈信号值的准确、不失值，可对该信号设置滤波时间常数，同时还可对反馈信号进行换算，使系统的调试非常简单、方便。这类变频器的价格仅比通用变频器略微高一点，但功能却强很多，所以采用带有内置PID功能的变频器生产出的恒压供水设备，降低了设备成本，提高了生产效率，节省了安装调试时间。在满足工艺要求的情况下应优先采用。
三、供水专用变频器的功能
供水专用变频器=普通变频器+PLC，是集供水控制和供水管理一体化的系统。内置供水专用PID调节器，只需加一只压力传感器，即可方便地组成供水闭环控制系统。传感器反馈的水压信号直接送入变频器自带的PID调节器输入口，而压力设定既可以使用变频器的键盘设定，也可以采用一只电位器以模拟量的形式送入。每日可设定多段压力运行，以适应供水压力的需要。也可设定指定日供水压力的需要。也可设定指定日供水压力控制。面板可以直接显示压力反馈值（Mpa）。
系统供水有两种基本运行方式：变频泵固定方式和变泵循环方式。变频泵固定方式最多可以控制7台泵，可选择“先开先关”和“先开后关”（适用泵容量不用场合）2种水泵关闭顺序。变频泵循环方式最多可以控制4台泵，系统以“先开先关”的顺序关泵。灵活配置常规泵、消防泵、排污泵、休眼泵，便于实现供水泵房全面自动化。工作泵与备用泵不固死，可自动定时轮换。可以有效地防止因为备用泵长期不用时发生的锈死现象，提高了设备的综合利用率，降低了维护费用。工作小时自动累计功能，方便节能分析和设备状况维护。夜间供水量急剧减少时，可方便指定每日休眼工作的起始/停止时刻，并可设定休眼时的压力给定值。休眼期间，只有休眼水泵工作，变频器只监测管网压力，当压力低于设定压力时，系统自动唤醒。变频泵投入工作，当压力高于设定值时，系统再次进入休眠状态，只有休眠水泵运行。这样，能最大限度地节水节电功效。具有零星停机功能，在用户不用水的情况下会自动停机。故障泵退出功能，水泵出现损坏时，让故障泵自动退出工作。有消防信号外部输入接口，当有火警或消防信号到来时，系统能自动世换到消防模式，有多种消防工作模式可选，主要根据消防和生活管网是否共用，以及进水池是否共用等条件来进行选择。另有消防泵自动巡检功能，定时巡检周期可设定。
利用通讯功能，可实现联网控制。便于楼宇自动化和管理。
【关键词】自来水；变频调速技术；恒压供水技术；效果
1 变频调速基本工作原理
通过改变供给电动机电源的频率值达到改变电动机转速的目的，被我们称之为变频调速。
2 变频调速技术的应用
变频器是将交流顺变成直流，平滑滤波后再经过逆变回路，将直流变成不同频率的交流电，使电机获得无级调速所需的电流、电压和频率。
通过流体力学的基本定律可知：泵类设备、风机都属于平方转矩负载，流量与转速成正比，压力与转速的平方成正比，功率与转速的立方成正比。我们知道，在变频器向下调速时，属于恒转矩特性。但是由于通用三相异步电动机的结构特点，在其运行频率低于50Hz以下日寸，其额定输出转矩很难达到。而风机泵类负载在低速运行时所要求的转矩也相应降低，这正好适应了采用变频器驱动三相异步电动机在低速运行时输出转矩下降的特点。
3 变频调速的节能降耗作用
由于风机、水泵类大多为平方转矩负载，轴功率与转速成立方关系，所以当风机、水泵转速下降时，消耗的功率也大大下降，因此节能的潜力非常大，利用变频器拖动电动机，启动电流小，可以实现软启动和无极调速，方便地进行加减速控制，使电动机获得高性能，大幅度的节约电能，因而变频器在工业生产和生活中得到了越来越广泛的应用。
由于恒速电动机利用阀门调节供水量，扬程特性不变，管组特性改变，大量的能量损失在阀门上。
变频调速时的阀门为完全打开状态，管组特性不变，扬程特性随电机转速的变化而变化，当泵的转速改变后泵的性能曲线将同时改变，而转速将随频率Hz改变而改变。对循环水泵性能分析可知，水泵的扬程、流量和轴功率均与水泵的叶轮转速之间存在着一定的比例关系，即水泵流量与水泵转速的一次方成正比。水泵的扬程与电机转速的二次方成正比，电机转速与水泵的轴功率的三次方成正比。即当水泵的流量降低20%的时候，电机的转速应降低20%，水泵的电耗将降低50%；当水泵的流量降低50%的时候，电机的转速注降低50%，水泵的电耗降低87.5%。当系统需要的流量降低时，通过降低转速，相应地水泵的流量降低，水泵的轴功率降低，节约电能效果显著。并且由于采用变速调节，采用阀门调节时不必要的阀门压头损耗也避免孔使水泵在变频速度的过程中始终处在高效区。而电动机在变频调速过程中，由于电动机电压随着转速而变化，确保了电动机在轻载时也能工作在高效区。
4 变频恒压供水技术
恒压供水调速系统实现水泵电机无极调速，依据用水量的变化（实际为供水管网的压力变化）自动调节系统的运行参数，在用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求。
4.1 变频恒压控制系统的工作原理
变频调速控制是恒压供水系统的核心部分，整个系统见下图1。
图1 变频调速控制系统
图中，水泵电机是输出环节，转速由变频器控制，实现交流量恒压控制，变频器接收控制器的信号对水泵进行速度控制；控制器综合给定信号后，经过PID调节，向变频器输出运转频率指令；压力传感器检测管网出水口压力，并将其转变为控制器可接收的模拟信号进行调节。
4.2 带PID回路调节器和PLc的控制方式
在该方式中，变频器的作用是为电动机提供可变频率的电源，实现电动机的无极调速，从而使管网水压可控。传感器的任务是检测管网水压；压力设定单元为系统提供满足用户需要的水压期望值；压力设定信号和压力反馈信号输人可编程控制器后，经可编程控制器内部PID控制程序的计算，输送给变频器一个频率控制信号。还有一种方法是将压力设定信号和压力反馈信号输人PID回路调节器，由后者进行运算后，输给变频器一个频率控制信号。
由于变频器的频率控制信号是由可编程控制器或PID回路调节器给出的，所以对可编程控制器来讲，既要有模拟量输人接口，又要有模拟量输出接口。而带模拟量输人/输出接口的可编程控制器价格很高，这无形中就增加了供水设备的成本。若采用带有模拟量输人/数字量输出的可编程控制器，则要在可编程控制器的数字量输出端口另接一块PWM调制版，将可编程控制器输出数字量信号转变为模拟量。这样可编程控制器的成本没有降低，还增加连线和附加设备，降低了整套设备的可靠性。如果采用一个带开关量输人/输出的可编程控制器和一个PID回路调节器，其成本也和带模拟量输人/输出的可编程控制器差不多，所以在变频调速恒压给水控制设备中，PID控制信号的产生和输出就成为降低给水设备成本的一个关键环节。
4.3 新型变频器调速供水设备
新的变频器调速供水设备将PID调节器以及简易可编程控制器的功能都综合进变频器内，形成了带有各种应用宏的新型变频器。因为PID运算在变频器内，这就省去了对可编程控制器存储容量的要求和对PID算法的编程，而且PID参数的在线调试非常容易，生产成本降低二生产效率大大提高孔又因为变频器内部自带的PID调节器采用了优化算法，所以使水压的调节十分平滑、稳定。同时，为了保证水压反馈信号的不失真、准确，可对该信号设置滤波时间常数，同时还可进行换算反馈信号，使系统的调试非常方便、简单。
4.4 供水专用变频器
供水专用变频器是将普通变频器和PLC控制器集成在一起，是集供水、管控一体化的系统，内置供水专用PID调节器，只需加一只压力传感器，即可方便的组成供水闭环控制系统。传感器反馈的水压信号直接送人变频器自带的PID调节器输人口，而压力设定即可使用变频器的键盘设定，也可采用一只电位器以模拟量的形式送人。每日可设定多段压力运行，以适应供水压力的需要，也可设定日供水压力。面板可以直接显示压力反馈值（Mpa）。
因此，变频恒压供水相关产品正向着全数字化微机控制、高可靠性、多品种系列化的方向发展。系列化、追求高度智能化、标准化是未来供水设备适应城镇建设中成片开发网络供水调度、智能楼宇和整体规划要求的必然趋势。调速恒压技术在短短的几年内经历了一个逐步完善的发展过程，多泵系统代替了早期的单泵调速恒压。单泵产品系统设计简单可靠，但单泵电动机深度调速造成电动机、水泵运行效率低，而多泵型产品的运行效率高，投资更为节省，已发展成为主要产品。
5 效果
（1）给水泵采用变频调速技术后，随着给水泵转速的下降，功耗也随之降低，节电效果显著。
（2）在低负荷时，泵的转速和出力随之下降，从而减少了轴承磨损、发热，延长了给水泵的使用寿命。
（3）给水泵的启动方式为变频软启动，有效地减少了电动机启动时大电流的冲击，延长了电机的使用寿命。
（4）供水压力稳定，变频系统能根据汽包水位的变化，调节给水泵的出水量，以保证母管水压稳定。
（5）设备的自动化程度提高，减轻了操作人员的劳动强度。
6 结语
采用交流电机变频调速等高新技术是生产自动化的重要手段，是高供水质量的根本，变频调速技术的大力推六可以让给水企业尽快优化升级，降低生产成本提供技术手段。
参考文献：
在输水泵工频运转维持在一定速度的情况下，通过改变泵出口阀门来控制泵的运转，降低电机的负荷。假设水泵本是在点A运行的，在出口阀门全开的情况下，其出水量达到QA，扬程为HA。如今为了减少注水量，想要将流量降至QB，如果没有使用调速装置，那只能是通过关闭阀门的方式来对出水量进行调解，这种方法在出口阀门上就需作出QAx(HA-HB)的功，能耗较大，且出现故障的可能性较高，会缩短相关设备和设施的使用寿命。而变频调速系统，则是将AB视作泵的性能曲线，结合曲线QA计算在既定流量下所产生的相应的压力，在A点的水泵达到最高效率时，关闭阀门，而多出来的能耗则作为热量损失被流动的物质带走，从而实现对出水量的有效控制。而变频调速器，在这个过程中所承担的任务就是在任何的流量条件下，都能匹配出与之相应的泵的特性曲线，并且随着流量的减小，电机的运转速度也要相应的减慢，同时由于改变水流而产生的压差也需与电机的运转速度的平方呈正相关。进而根据实际的注水和出水变化来及时准确的调节水泵的扬程，有效降低能耗，实现节能减排的作用。
2油田供水系统与变频调速器的应用
在油田注水的过程中，注水站是满足油田注水系统的源头，且输水泵需要持续的变动外输泵的运转形式，来应对供水过程中输水量和压力的改变。在没有使用变频调速技术时，人们多数是通过对开泵台数和人工调节阀门的方式来控制水的流量，注水系统的负担较重，同时工作效率偏低。而在现实的生产工作中，一个承担着15座注水站的供水以及调节相关地区的供水平衡的供水站，假设其平均日供水在9000-10000m3之间，且拥有4台型号为LzA200-630D外输供水泵，平均每台的装机容量达132kW，日常工作中只运转其中的2台，其余两台备用。由于在实际的生产过程中，注水站的注水量直接与供水系统的日供水量向挂钩，假设油田供水系统的水压为1.1MPa，受注水量减小的影响，供水系统的供水压强增加，这时为了对水量进行高效的控制，人们采用变频调速器，通过实际的情况，来对正在运动的水泵进行变频调速，使之与实际的注水和输水相匹配。有研究报告曾表示在使用变频节能技术进行控制之前，我国油田供水系统的工作效率不足30%，而在使用变频节能技术后，效率提升了5个百分点，同时在供水过程的耗能远低于之前供需水的消耗。
3变频调速器在供水系统应用的优势分析
3．1减少管网穿孔和补漏次数
恒压变量给水是油田供水系统中变频节能技术所常用的一种措施，即为了使水泵出水口的压力维持在一个恒定的水平，将压力传感器设置在水泵机组的出水口，并将该压力值设为最不利于水泵出水所需的值。一旦管网出口的压力超出传感器上所设定的压力值，那么压力传感器就会将实际检测到的压力值传给PID调节器，由PID调节器对高于或者低于设定值的数据进行处理，将处理结果交给变频器，再由变频器对来改变电动机的运转速度，通过这样一个过程来达到恒压的目的。管网压力越趋于稳定，其在工作过程中所出现的压力失恒现象也就越少，同时由于管网压力过高而造成管网穿孔和补漏的次数也将明显降低，有研究者曾对此作出相关的统计和分析，发现使用变频调速技术而产生管网穿孔的概率仅为不适用变频调速技术的一半，换句话说即使用变频调速技术，管网穿孔的可能性将降低50%。管网穿孔的次数降低了相应的由此而产生的补漏的次数也必然会随着降低，减轻了维修人员工作负担，节约了维修成本，同时延长了管网等设备的使用寿命，有效的控制了油田供水系统的运转成本，提高了其工作效率。
3.2减少设备切换次数
通常在设计油田供水系统中的泵站时，一般都会对油田的用水量和实际所需水量做自己的考察、统计和分析，在充分考虑各种因素的基础上，来确定在泵站中所安装的水泵的型号、大小规模等，有针对性的选曲合适的水泵设备。比如，某中心泵站有六台卧式离心泵，其中有三台机是250S65A型号的，还有三台是350S75B型号的，通常白天运行一台350S75B型号的离心泵，晚上运行的则是一台250S65A型号的离心泵，在没有使用变频节能技术前由于频繁的切换水泵，使得电机水泵在启动时受到较大的冲击，知识水泵和电动机在运转中经常出现故障需要维修，加大了维系人员的劳动负担，同时缩减了设备的使用年限，加快了资产折旧的速度，增加了供水系统运转的成本。而随着变频调速器的投入，大大的减少了油田供水系统中水泵等设备的切换次数，减少了设备应频繁切换而造成的损失，延长了设备的使用时间，从侧面减少了油田供水所花费的成本。
3．3减少电机和管网的损耗
变频调速器除了具备过压、过流、过载、过热等保护功能，其自身还自带软启动功能。在未使用变频节能技术时，油田供水系统中的电动机一般都是以直接启动的方式加入系统的运转之中，然而这样的方式却会产生强大的电流冲击以及转矩冲击，这些都会对电动机本身的运转以及由其负载的水泵带来十分不利的影响，会增大电动机和管网的损耗。而变频调节技术具备的相对比较全面的保护功能，在其软启动功能的保护下，其电动机启动时所产生的启动电流仅为试运行电流的1-3倍，其在启动过程中所受到的冲击远小于直接启动所受到的冲击，电动机和管网因冲击而产生的折损明显缩小，机泵、管网等设备的使用寿命得以延长。此外，在实际的生产过程中，变频节能技术能够有效降低油田供水系统的用电量。将两台同类型的设备放在一起，一台使用工频设备，另一台使用变频设备，在同等的工作时间下，在经过研究对比后发现，使用变频设备平均每年可节约工业用电费用至少20多万元，在烧煤发电的形式下，平均每年减少烧煤量近40吨，这还只是一台机器的每年所减少的能耗。如果是一个颇具规模的油田生产基地，变频节能技术的运用，每年为其所省去的相关生产成本将是不可估量的。
4结语
关键词：管网叠压（无负压） ；供水设备；工作原理
管网叠压供水设备是在变频恒压供水设备上发展起来的，主要由稳流补偿器、水泵、智能控制系统等组成。管网叠压供水设备系统见图1。
1.无负压供水系统设备作用分析
为了减小直接抽吸对市政供水的影响， 一般应在设备入口管道上串接了一个承压贮水容器。主要起缓冲作用（动态补偿作用） 的水罐称为缓冲罐； 平时无动态缓冲作用仅在市政管无水压时才起备用水源作用的水罐称为水源罐。
配套缓冲罐的接力增压设备与配套水源罐的接力增压设备运行原理有一定差异，下面分别予以说明。
2.1 配套缓冲罐的设备
成套设备一般由缓冲罐、水泵机组、气压罐控制柜及控制仪
表组成。
缓冲罐即可串接使用，也可并接使用（进出水为同一管道，作为分支与市政管路相接）。
（2）水泵机组：选用本公司具有非过载特性的水泵，其工作特性可以适应水源的较大范围内的压力变化，不会产生过载现象。
（3）气压罐：其作用与通常2 次增压供水设备中的气压罐相同，本系列标准产品采用的隔膜式微型气压罐，主要利用其保压功能，有利于设备的智能化自动节能控制。
（4）变频控制柜：可采用全变频控制系统，即所有水泵均采用变频调速拖动，也可采用部分变频控制系统（样本标准产品只有1 台泵为变频调速拖动）。
（5）旁通管路：如果市政供水平时能够满足水压要求，仅在供水高峰时压力不足，可加载旁通管路，可使市政下拉供水与增压供水实现自动切换运行。
①当市政管网高压时，设备处于停机状态，市政水源过缓冲罐、旁通管路直接向用户管网供水。
②当市政管网欠压时，设备自动启动，在原有水压基础上变频调速增压（恒压）供水，由于是按"差多少，补多少"的原则增压，所以在全流量范围即满足了用户恒压供水的需求，同时又实现了高效节能运行。运行过程中密闭的缓冲罐相当一段管路，新鲜卫生的自来水不断流过水源罐，不会遭受外界污染。
③设备运行中，缓冲罐部分容积为压缩空气（其压力与市政水压相同），因而贮存了一定压力势能，靠此贮能可大大减缓各种冲击对市政水源的影响，同时对市政供水具有动态的削峰补偿作用。当市政服务压力从P2 降至P1 时，缓冲罐提供的最大补偿水量与缓冲罐总容积关系为：
2.2 配套水源罐的设备
成套设备一般由自动隔离阀（选购件）、水源罐（或承压水池）、水泵机组、气压罐、变频控制柜（含控制仪表）组成。
（1）自动隔离阀或节流装置（选购件）：用于隔离市政水源，可任意设定动作压力，当市政水源压力低于该值时，隔离装置动作，切换到水源罐或承压水池供水。也可考虑使用廉价的节流装置代替隔离阀，限制最大进水流量，供水不足部分靠水源罐补偿。
（2）水源罐：给水运行时罐内全部容积充满了水，由于无压缩空气贮能，对各种冲击的缓冲作用和对市政水源的动态补偿效果不如缓冲罐。但当市政水源压力太低，水源罐出水（供水）大于进水量时，罐内贮水容积可全部用来补偿市政水源的不足。
水源罐提供补偿水量期间，靠真空抑制器使空气自动进入罐体，可避免对高下管网造成负压抽吸作用（即所谓无负压无吸程）。
水源罐只能串接在进水管路中使用。
（3）承压水池：一般为钢筋混凝土结构，与水源罐工作原理相同，因其容积大，对市政供水具有很好的削峰填谷作用，适用于全国各地各种市政水源情况。当市政供水管网因故停水期间可由承压水池提供一定时间的供水水源，适用于客户要求高可靠供水的场合。
（4）水泵机组：选用本公司具有非过载特性的水泵，其工作特性可适应市政水源的较大范围内的压力变化，不会产生过载现象。
（5）气压罐：其作用与通常2 次增压供水设备中的气压罐相同，标准产品设计中采用隔膜微型气压罐，主要利用其保压功能，有利于设备的智能化自动节能控制。
（6）变频控制柜：可选择采用全变频技术方案，即所有水泵均采用变频拖动，也可采用部分变频技术方案（只有一台泵为变频调速拖动）。
（7）旁通管路：如果市政供水平时满足水气要求，仅在供水高峰时压力不足，可加载旁通管路，使市政直接供水与增压供水自动切换运行[7-8]。
3. 结论和建议
（1）管网叠压供水技术的最大优势在于可以利用供水管网剩余水压和避免来自外界的二次污染，需要解决的主要问题是消除对供水管网的不利影响，应用的根本前提是供水管网的供水能力有保障。
（2）管网叠压供水设备正常运行时可有效避免来自外界的二次污染，但系统设置了稳流罐或旁通管，采用空气接触消除负压时，仍然存在水质安全隐患，需要考虑定期清洗、消毒。
（3）安装高程较低的管网叠压供水设备，采用负压消除技术不能保证供水管网所需的最小自由水头，应采用限流控制技术，避免过量抽水。
（4）通过基础理论研究和工程实践资料积累逐步完善管网叠压供水设备入网标准，供水企业应通过管网水力计算及在线监测等方式对各区域的最大供水能力进行充分的评估，加强供水管网基础设施建设，通过增大部分“瓶颈”管段（主要是街坊管）的直径等技术措施增强市政管网的供水保障能力。
（5）稳流罐的有效容积应该根据供水管网正常运行时进水管的补水能力、建筑内部用水量及其变化规律通过计算确定。
（6）对供水管网压力能够直接供水的区域采用独立的竖向分区，以减小叠压供水设备规格，降低工程投资和运行费用。
参考文献：
[1] 陈卫国，张于辉.试论无负压设备在城市供水中的应用[J].民营科技，2009 （2）：10
[2] 商庆山，曹 成. 浅谈管网叠压（ 无负压） 供水设备的性能及应用[J].给水排水动态，2006（4）：7
[3] 任永华.管网叠压供水设备原理及应用[J].山西建筑，2008，34（22）：189
[4] 常金秋.浅谈管网叠压供水[J].上海应用技术学院学报，2008，8（1）：22-23
关键词：变频器 供水行业 应用
0 引言
一般城市管网的水压无法完全满足所有用水居民的用水需求，绝大部分用户须通过提升水压才能满足用水要求。以前大多采用传统的水塔，高位水箱等等增压设备，它们都必须由水泵以高出实际用水高度的压力提升水量，其结果大大增加了能量损耗。
1 新、旧泵的测试
例如，我公司对6sh-6 55kw成套机电设备做如下测试：
75KW三垦变频器直拖旧泵测试数据表：
75KW三垦变频器直拖新泵测试数据表
由上述测试结果可得老式供水方式被全新变频供水方式取代具有多项优点：
1.1 变频供水能灵活控制供水压力。
1.2 采用变频供水节电效果明显。
1.3 当异步电机在全压启动时从静止状态加速到额定转速所需时间小于0.5秒，这意味着在不足0.5秒的时间里，水的流量从零猛增到额定流量，在极短时间内流量的巨大变化将引起对管道的压强过高或过低的冲击，压力过高会爆管而过低导致管子的瘪塌。直接停机同样会引起压力冲击。从上表测试结果可见使用变频器调速后，可通过对加减速时间的合理预置来延长启动和停止过程，合理控制供水压力减少管道冲击，最大限度保护管网，管件，同时也提高电机水泵的使用寿命。从上述测试还可以看出泵老化时严重影响出水量供水压力，维护维修不及时泵效率会大幅降低。
2 变频器的节能效果
变频器节能效果实际工作中更可观。例如，我公司有一水厂，水厂原供水方案为280KW机电系统一工一变两套系统向市区管网以0.18Mpa压力供水，工频供水系统为控制供水压力要采用勒阀门的方法。去年经技术改造改为两套供水系统均用变频器供水，严禁勒阀门通过变频器调频来控制供水压力。改变供水方法后该水厂当月电费较前月少近五万元，当年公司电费较上年减少近六十万元，可见使用变频器供水节能效果很明显，长期使用变频器经济效益可观。
变频调速恒压供水系统，经历了逐步完善的过程。综合早期的单泵恒压供水系统与近几年来被行业内人士普遍使用的多泵恒压调速供水系统诸多供水方式来看，我认为最优的恒压供水系统应为单泵直拖恒压供水系统。
3 各种供水方式比较
例如，我单位现使用以下几种供水方式(以富士变频器为例)：
3.1 变频器直拖电机变压（变流量）供水： 优点：接线简单，使用电器件少，完全启用变频器自身功能运行稳定，节电效果较明显，维修率较低。缺点：只能变压（流量）运行，节能空间有剩余。
3.2 多泵运行方式：控制回路用PLC(可编程控制器)设计以三泵为例：优点：可控制实现恒压（恒流量）供水。缺点：只有一台泵变频调速运行，其余各泵均工频运行，节能一般,部分能量未被挖掘出来。维修工作量较大，运行稳定性较好。
一、设备组成及特点
全自动变频恒压供水系统由电源、变频器、水泵、储气罐、供水管道以及各种控制阀门等组成。电源柜作为整套供水设备的电源控制，具备双电源自动切换功能，确保设备的电源供给及设备的正常运转。变频控制柜是全自动恒压供水设备的关键部件，它能根据供水管网的水压变化情况实时控制水泵机组的运行工况及运行台数，确保供水水压稳定在设定的范围内。水泵机组由主泵和附泵组成，在用水高峰期，管网供水压力低于设定值时由主泵轮流运行来保证（一般为3～4台，本设备为3台），稳定水压；在用水量不大的情况下，则由附泵及储气罐保压，满足恒压的要求。
二、设备日常使用维护项目及内容
日常使用维护一般应在设备运行过程中进行细心的观察，用眼观、鼻嗅、手摸，对设备的运行情况以及性能有直接的感知并作出判断。
日常维护检查工作可分整体检查和个体检查。
1.整体检查
整体检查是从总体的角度，对设备的运行情况进行大致的观察，包括：
1）设备的工作环境如环境温度、空气相对湿度、空气清洁度、电磁干扰以及雷电等。
2）设备的供水压力（水压表的读数）是否正常（与设定压力进行比较）。
3）设备运行的大致情况是否正常，有无异常响声、异常振动、异味、冒烟等。
4）设备的运行工况与供水压力是否相符，如供水压力已达到设定压力而设备仍处于变频运行甚至是工频运行，或供水压力未达到设定压力而设备已停止运行等情况，则应及时进行分析检查，对相关部件的运行情况进行详细检查直到查明原因排除故障方可继续运行。
2.分部检查
分部检查则应对设备的各个部分进行认真细致地检查。具体如下：
1）电源柜
电源电压应为380V，允差5%；频率应为50Hz；电流三相应平衡；控制电器应动作正常；检查接触器的电气互锁和机械互锁功能是否正常。
2）变频控制柜
检查电源是否正常；外观应完好正常、无变形、伤损、变色、冒烟、异味等；无异常振动、异常响声；控制功能应正常，观察变频器运行过程中频率变化是否平稳变化，受控的多台电动机轮换运行是否正常；变频器的显示是否正常，按动功能键，观察相应项Yl的显示（或提示）是否正常；检查变频器的设置是否正确，是否被改动，如被改动，应根据实际需要设定运行参数；观察设备的运行从变频到工频、从工频到变频的过程中，变频器和电动机是否同步平稳运行，检查变频控制柜到电动机之间的电气连接是否正常以及电动机和水泵在运行过程中有无异常响声、异常振动、异味、过热、漏电等；打开变频控制柜柜门，检查柜内电器配件的连接有无异常，安装是否松动，继电器、接触器的动作是否正常；仔细观察柜内所有电器元件有无异常响声、异味、过热、变色、破损、闪络放电等异常现象。
3）水泵设备
观察电动机的运转方向与转向指示是否一致；检查电动机外壳是否漏电，水泵的密封是否良好；电动机及水泵的运转过程有无异常响声，水泵的供水压力（水压表的读数）指示是否正常；进水管、出水管、储气罐及管路的所有阀门、配件都不应有松动、渗漏现象。
三、定期检修的项目及内容
定期检修应在停机的情况下进行，并根据需要拆开相关部件的外壳，用工具、仪器进行检查、测量、维修。
1）电源柜的定期检修
检查电源进线接头是否松动、进线开关的安装是否牢固；检查接触器是否动作正常、吸合牢固、机械互锁稳定可靠、电气互锁接线正确牢固、接触器主触头是否磨损；柜内各辅助电气元件的功能是否正常；用1000V兆欧表检查电源柜的电源各相线与外壳的绝缘电阻是否符合要求。
2）变频控制柜的定期检修
首先检查柜内电器配件表面的清洁度，如有灰尘等附着物，可用干燥的压缩空气吹净；检查柜内各电器的连接线线头是否松动，如有松动则应及时拧紧或重新焊接；检查远程压力传感器接线板上各接线头及元件是否松动、完好；拆开各个交流接触器的灭弧罩，检查接触器的主触头表面的磨损情况及与热继电器的连接，如触头磨损则应及时更换。
3）变频器的检修
拆开变频器的外壳，首先检查内部的洁程度，如有灰尘等应及时清理，可用干燥的压缩空气吹；检查变频器内部的各个元件有无变形、破损、过热、变、闪络等迹象；检查内部变压器、继电器、电抗器有无变异味、绝缘破损及闪络击穿等异常现象；检查内部各个件是否完好；检查主回路与相邻元件之间以及主回路端子间的相对位置是否正常；检查各种连接线是否完好、牢固靠；用钳形电流表检查负载的实际电流与显示屏的显示值否相近，如相差大，则应详细检查，及时处理。
经上述检查后，如发现元件松动应及时拧紧或重新焊接，如发现元件变形、破损、过热、变色、闪络的，则应检查测量其电气性能，不符合要求的应及时更换同型号配件。
四、维护与检修时应注意的事项
1）变频器在日常维护过程中，应在运转过程中进行观察，可不必停机检查；但在检修前必须切断电源，方可进行下一步工作，但如要拆开变频器的盖板则须等候一定时间，以待电容放电到安全电压以下，确保安全。
2）变频器控制面板上的OFF（或STOP）键只能作为停机操作用，而不能切断设备的电源，即使停机，电源不断。
3）由于主回路有充电电容器，维护和检修前应确认电容器两端的电压低于安全电压。
4）变频器必须可靠接地，确保安全。
关键词：二次供水节能降耗 合理设计 科学管理
中图分类号：TE08文献标识码： A
前言
随着我国经济快速增长，各项建设取得了巨大的成就,同时也付出了巨大的资源和环境代价，经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐。节能降耗，这一重要、紧迫的任务摆在了经济快速发展的面前，也摆在了企业发展的面前。作为一名一线的技术工作者，本人有幸参与了珠海生活用水二次加压设备的管理工作，并且逐渐摸索出了在二次供水系统中降低能耗的方法与经验，在此与供水同仁一起分享和探讨。
概述
目前，我公司接收、管理的生活用水二次加压泵房共376个。主要的供水方式为：增压设备和高位水池（箱）联合供水、变频调速供水、管网叠压供水、气压供水。这四种供水方式各有其特点：
1、增压设备和高位水池（箱）联合供水的供水方式设计和操作都很简单、维修方便，运行稳定、可靠，但地下水池（箱）和高位水池（箱）都要占用一定空间。
2、变频调速供水方式是水泵直接供水至客户，节省了楼顶水池（箱），供水系统总体投资少，供水压力比较稳定和可控，但依赖变频器和PLC的使用，一旦变频器或PLC故障，更换和维修有难度。
3、管网叠压供水方式是在供水主管网水压基础上通过水泵直接供水至客户。节省了水池（箱），水质比较有保障，对于单个供水系统来说比较省电，但依赖主管网的水压。
4、气压供水的方式是通过气压罐对供水管网进行调压供水，主要在老旧小区或客户比较少的小区二次加压泵房中使用，设计和操作简单，但水压有一定的波动。
如何将这几种供水方式合理的运用到住宅小区生活用水二次加压系统中来，如何科学的管理生活用水二次加压设施是节能降耗的关键。下面将从两个方面阐述在生活用水二次供水系统中如何做好节能降耗工作。
一、合理设计
1、正确选用供水方式
选择一个符合小区生活用水二次加压系统的供水方式是节能的关键。这就是我们常说的“量体裁衣”了。前面介绍了几种供水方式的特点，我们可以根据其特点进行分析并选择。
⑴增压设备和高位水池（箱）联合供水相当于小区供水的一个“小水厂”,上、下两个水池都有储水功能，可以形成对市政供水的错峰用水，是最节能的供水方式之一。它运行的整个过程是：市政水进入地下水池后通过加压泵供给高位水池（箱）再到各用水点。这种供水方式控制柜简单，元器件便宜，维修快捷。高位水池（箱）具有一定的储水能力，水泵不需要24小时运行，对水泵损耗低且耗电量低。在实际管理中的一些小区加压泵一天才运行一到两次就可以满足客户的用水需求。
当然，这种供水方式不是每个小区都适用。在工作中通过观察,发现这种供水方式在规模比较小的（100～200户）、多层或次高层建筑物的住宅小区二次加压系统中比较节能。例如：金景花园住宅小区共3栋，4-10层采用的是增压设备和高位水池（箱）联合供水方式，二次加压受益用户92户，加压设备平均电耗为0、4kw.h/ m3。山景轩住宅小区共2栋，4-8层采用的是气压供水方式，二次加压受益用户56户，加压设备平均电耗为3、2 kw.h/ m3。同样是规模比较小的住宅小区选择的二次加压供水方式不同，则电耗相差很大，类似这样的例子还有很多。
⑵变频调速供水是在气压供水的基础上发展而来，是近年来设计、使用比较多的供水方式。它运行的整个过程是：市政水进入地下水池后通过加压泵供给各用水点。变频调速供水通过变频器的频率变化与水泵的转速变化相结合，改变水泵转速的方式来调整供水量。这种供水方式控制柜自动化程度高，操作方便，但变频器和PLC对工作环境有一定的要求。由于设备需要24小时运行来稳定供水压力，水泵配置对节能就相当重要了。
该供水方式用于规模比较大、用户数量比较多（200户以上）、建筑物标高不同、需要垂直分区供水的次高层或高层住宅小区二次加压系统中比较节能。例如：恒泰豪庭住宅小区共4栋，7-12层为二次供水低区、13-17层为二次供水高区，受益用户200户，加压设备平均电耗为2、28kw.h/ m3。金域廊院住宅小区共8栋，,4 -11层为二次供水低区、12-17层为二次供水高区，受益用户851户，加压设备平均电耗为1、1kw.h/ m3。通过这样的对比，我们可以清楚的看到变频调速供水方式在受益用户数量大的住宅小区所体现出来的节能效果。
⑶管网叠压供水是为了让变频调速供水更节能和保障水质的情况下应运而生的供水方式。它运行的整个过程是：市政水进入无负压罐后通过加压泵供给各用水点。其实就是在没有水池（箱）情况下的变频调速供水，在市政管网压力上叠加一个水泵压力供给用户。这种供水方式的设计对周边管网压力非常依赖，水质有保障，投入成本低，耗能少。但不适用于规模比较大、用户比较多的次高层、高层住宅小区。它的使用可说是对整个市政供水系统的泄压，是在供水企业耗能高的前提下来体现这种供水方式耗能低的表象。但是其在混合供水中，却发挥着巨大的节能作用，而且不影响市政供水系统。岭南世家荣景园就是典型的例子。其二次供水中区（5-11层）共530户，使用的是变频调速供水；二次供水高区（12-18层）共24户，使用的是通过高区加压设备在中区供水管网上的叠压。由于高区用户少，直接使用变频调速供水则客户用水成本高，通过在中区供水管网上叠压的方式节能显著。据统计,目前中区二次加压设备运行的平均能耗为0、63 kw.h/ m3，高区二次叠压设备运行的平均能耗为0、3 kw.h/ m3。
⑷气压供水方式由于存在气压罐胶囊经常破损、维修强度大、压力波动的特性，满足不了人们目前的生活需求，逐渐被市场淘汰，在此就不赘述了。
2、正确选用合适的供水设备
一个住宅小区选定了供水方式、二次供水的楼层范围、二次供水受益用户数量，我们就可以根据相应的公式、规范以及经验来合理、经济的选择适当的供水设备。
⑴一般来说，增压设备和高位水池（箱）供水方式其设备的选型是最简单的。首先考虑水泵出水口到最不利点的（高位水池（箱）的入水口）的高度差,根据下式确定水泵扬程：
H≥0.01H1＋0.001H2＋0.01ν2/2g
式中 H—水泵的扬程（MPa）
H1—水泵出水口与高位水池（箱）的入水口处得高度差（m）
H2—管道（水泵出水管口与高位水池（箱）入口处）的全部水头损失（MPa）
ν—高位水池（箱）入口流速（m/s）
在增压设备和高位水池（箱）供水方式中水泵的流量由二次供水受益客户最大小时用水量来确定。由于水泵只要供水至高位水池（箱），根据流体机械理论，在相似工况下，水泵的流量、扬程和功率分别与其转速的一次方、二次方和三次方成正比，所以该供水方式的设备选择低转速的DL型水泵就可以满足供水要求且节能。水泵按一用一备配置即可。
⑵变频调速供水首先要确定小区二次供水如何分区，再根据各供水区域的的楼层范围、受益用户数量来选择设备的型号。根据水泵的特性曲线，如果要水泵在一个高效率的区间运行，住宅小区生活用水二次加压系统使用变频调速供水方式必须分区，才能体现变频调速节能的作用。否则，供水受益客户用水成本高，能源浪费严重。多层和次高层的小区分为市政供水和二次加压供水，高层小区要根据楼层进行划分。比如一个高达42层的住宅小区，在小区周边管网压力足够的情况下，小区生活用水可按如下分区：1-4层为市政供水；5-12层、13-22层、23-32、33-42为二次加压分区供水。
根据设计的供水区域可依据下式确定水泵扬程：
H≥0.01H11＋0.001H22＋H33
式中 H—水泵的扬程（MPa）
H11—水泵出水口与最不利点的高度差（m）
H22—管道的全部水头损失（MPa）
H33—该供水设备供给范围内最不利配水点的最低工作压力（MPa）
变频调速供水的流量应按供水区域内设计秒流量和每小时最大用水量来综合确定。
系统的扬程、流量确定了，选择水泵的配置就简单了。考虑到水泵在系统零流量的频率P0一般为25～35HZ，为了达到节能的目的，我们根据水泵的转速频率和供水区域的流量范围来确定水泵的配置。水泵最不利工况点应在水泵特性曲线高效区段的右端点。规模较小的供水区域（300户以内）用水系统可选择同型号水泵3～4台，水泵功率一般不超过7、5KW；规模较大的供水区域 （300至1000户）水泵功率不超过15KW的，不仅要考虑配置3～4台主泵,还应配备1～2台小泵在夜间和平时小流量时变频供水。不同的供水量段，要求有相应的频率来保证用水量的变化，所以在变频调速供水中要选择频率调节范围比较大的高转速的CDL、LG等运行相对稳定的高速水泵。
在实践中，我们通过上述的方法可以确定这样做既满足客户用水要求还提高了水泵的运行效率，特别是整个二次加压系统在运行中相当省电。
当然一个适当体积的气压罐也是必不可少的，它能够延长水泵的睡眠时间、降低水泵损耗、延长水泵寿命、最大限度的节能。
3、合理选择供水管道的管径及铺设方式
管径大小设计直接影响二次供水系统的流量和压力，也影响着水泵运行的效率,间接产生能耗。
铺设管道时应按相关规范和实际情况进行合理的铺设，避免产生多余的水头损失。
二、科学管理
通常,大部分生活用水二次加压泵房建成后都移交给供水企业管理、维护。如何科学的管理二次加压设备、降低故障率、提高设备的使用寿命是我们工作的重心，对降低能耗与减少排放也有着明显的成效。在二次加压泵房管理中，应从两个大方面着手，梳理、细化工作内容和流程，全面实现科学化管理。
1、二次加压设备的管理
A、泵房日常巡查、维护
首先，对管理的所有生活用水二次加压泵房必须建立详细的档案。另外，组建专业的维护队伍对泵房定期巡查，并把设备运行情况、水压、设备及管道有无渗漏、水池浮球阀的情况登记在巡查记录本上。这样，就可以实时掌控每一个管理的泵房运行情况，做到随时发现“跑”、“漏”现象，避免不必要的漏损。
B、定期保养
①、轴承定期注入油：水泵正常运行每5000小时后，水泵轴承注油系统内必须注入适量的钙质油。
②、定期检查水泵的密封系统：每隔15日检查水泵的密封系统,机械密封系统，在运行前要检查泵体内是否有水，无水时不能启动水泵，否则因密封件无法降温易损坏。
③、平时注意轴承周围的清洁：由于轴承的转速高，当其他杂物进入轴承时，易损伤轴承体，大大降低轴承的寿命。特别是水泵出现被水淹过或被其他杂物填埋时，必须拆缷轴承进行清洗，必要时更换轴承。
定期对水泵、电机进行保养可以延长设备运行的寿命，也可以保障持续、正常供水，同时降低了噪音。本人认为，减少设备更换的频率或者说延长设备使用时间，其实就是节能减排。
C、技术改造
自2008年以来，由我所牵头改造过的老旧、残缺、电费高、噪音扰民的生活用水二次加压泵房数已达41个。通过技术改造，我们把一批配置不合理、耗电量大、噪音大的小区二次加压设备进行了针对性的更换。同时，在改造中也尝试着把经济性和节能降耗相结合，并取得了较好的效果。
滨海大厦住宅小区位于珠海情侣中路，是一栋25层楼高，有162户的老旧小区。其生活用水二次加压泵房分为两个区，即：5-13层为中区气压供水，14-25层为高区增压设备和高位水池（箱）供水。由于接收管理之前，加压设备缺少维护、保养,腐蚀、残缺比较严重,水泵运行效率也低；中区气压供水水压波动大，水锤现象时有发生，管件需经常更换。针对这种情况,2010年4月，公司对其进行了技术改造。其内容是：废除中区加压设备，更换高区加压设备，将中区加压管道与高区高位水池（箱）出水管串联。这样,在不增加高区加压设备功率的情况下，利用“虹吸”原理将高位水池（箱）内的水对整个住宅小区所有客户进行覆盖式供水。其二次加压电耗从改造前的0、66 kw.h/ m3下降到0、32 kw.h/ m3。
2、水池（箱）的管理
目前,我们管理的水池（箱）共1431个，对每个水池（箱）都建立了详细的档案，并进行定期清洗。
水池（箱）的管理最重要的一点就是预防和减少漏损。我们通过安装不锈钢水力平衡浮球阀防止水池频繁溢水，减少漏损；在定期清洗水池（箱）时,根据其储水能力和客户用水的需求，提前关闭进水阀门，减少清洗时放空水池（箱）所产生的水量。另外，我们还根据实际情况，建造了一些不锈钢水箱来对那些容积特别大、但生活用水占用容积少、清洗时特别浪费水资源的消防和生活共用地下水池（箱）进行消防和生活用水的划分。这样既保障了居民生活用水的水质，同时也减少了水资源的浪费。
可见，通过制定科学的管理制度，详细的工作计划，以及有效的实施，对生活用水二次加压设备的管理非常有效，并最终达到节能降耗的效果。
在国家经济发展大战略的推动下，节能降耗，尤其是改变产能结构、发展循环经济和创新经济，已经刻不容缓。我们应在自己的工作中,通过不断应用新知识和新技术，“以小见大”,从细节着手，从一点一滴做起，为用户着想，为企业的发展尽力,将节能降耗体现在工作中的每一个方面，以行动来推动社会经济可持续发展。
结束语：
随着经济和科技的发展，供水技术将进一步提高和完善，其中二次加压设备在引入国内、外各种新技术、新形式下将更加多样化和人性化。我们在工作中也需要时刻了解、学习相关知识，并运用于二次供水系统的管理中。作为二次供水系统的管理者也不断地面对着更高的技术要求和服务要求，也需要我们不断地去总结并更好的为大众服务。
参考文献
【关键词】变频调速技术；节水；节能；集中供水；自动控制装置
一、学校用水状况分析；学校用水量一般是动态的，时而用量大，时而用量小。用水多时而供水少，则压力低；用水少时而供水多，则压力大，这是普遍的现象。而供水不足或供水过剩的现象有其规律性。上课与下课之间，休息期间，吃饭期间，晚上与白天之间用水量都有明显变化。特别是学校固定有两个大的假期和几个小的法定假期，学生人数急剧减少，用水量巨减，这就对供水系统提出了更高的要求。同时消防安全也提出更高的要求，管网的末端必须达到一定的压力，保证危机时的需要。如发生火灾时，若供水压力不足或无水供应，就不能迅速灭火，可能引起重大经济损失和人员伤亡。
二、变频恒压供水系统的优势；恒压供水是指在供水网系中用水量发生变化时，出口压力保持不变的供水方式。恒压供水系统以前的近似的方案很多，如高位水箱（水塔），压力罐等价高耗能的设备。随着电力电子技术的发展，变频调速技术的日臻完善，以变频调速为核心的智能供水控制系统取代了以往高位水箱和压力罐等此类高造价、高耗能的供水设备。变频恒压供水控制系统的诸多优点，如起动平稳，起动电流可限，从而避免了起动时对电网的冲击；由于泵的平均转速降低了，大大降低消耗，延长泵和阀门等设备的使用寿命；可以消除起动和停机时的水锤效应。其稳定安全的运行性能、简单方便的操作方式、以及齐全的功能，凸现其自身的优势，得到了社会的普遍认可和推广应用。使供水系统实现节水、节电、节省人力，保持供水压力的恒定运行模式，达到高效率的运行目的。变频恒压供水系统可使供水和用水之间保持平衡，即用水多时转速提高、供水增多，用水少时转速降低、供水减少，从而提高供水的质量。这样既可以满足各个部位的用户对水的需求，又不使电机长时间高速运转，避免造成能量浪费，所以，学校适合采用恒压供水系统。
三、变频恒压控制系统的基本原理
变频调速用的电机多为感应式交流电机，感应式交流电机的转速近似地取决于电机的极数和频率。n = 60f/p，n: 同步速度，f: 电源频率 ，p: 电机极数。极数P是固定不变的，因此电机的转速与电源频率成比例，频率是电机供电电源的电信号，所以改变电机供电电源频率，就能改变电机的转速。控制了频率，就控制了转速，这样电机的转速就可以被自由的控制了。为了产生可变的电压和频率，首先要把三相或单相交流电变换为直流电（DC）。然后再把直流电（DC）逆变为频率可调的三相或单相交流电（AC），我们把实现这种转换的装置称为“变频器”（inverter）。因此，以控制频率为目的的变频器，是实现电机调速的优选设备。由流体力学可知，根据水泵的基本原理 ； P（功率）=Q（流量）╳ H（压力），流量Q与转速N的一次方成正比，压力H与转速N的平方成正比，功率P与转速N的立方成正比，如果水泵的效率一定，当要求调节流量下降时，转速N可成比例的下降，而此时轴输出功率P成立方关系下降。即水泵电机的耗电功率与转速近似成立方比的关系。因此，改变电源频率来改变电机水泵的转速，达到改变供水的压力和流量是一种非常节能可行的方法， 通常在同一路供水系统中，设置多台常用泵，供水量大时多台泵全开，供水量小时开一台或两台。在采用变频调速进行恒压供水时，就用两种方式，其一是所有水泵配用一台变频器；其二是每台水泵配用一台变频器。后种方法根据压力反馈信号，通过PID运算自动调整变频器输出频率，改变电动机转速，最终达到管网恒压的目的，就一个闭环回路，较简单。根据我校的实际情况，在充分利用变频器的功能的前提下，采用一变频器拖动两台电机方法。实践证明，此种方式即能达到恒压的功效，又能减少一台变频器，减少了损耗和资金。
四、PID控制原理；供水系统中，压力是供水系统的基本控制对象，当管网系统建成后，供水量的大小取决于压力。为了实现上述目标，需要变频器根据给定压力信号和反馈压力信号比较后来调节水泵转速，从而达到控制管网中水压基本恒定的目的。根据反馈原理：要想维持一个物理量不变或基本不变，就应该引这个物理量与恒值（目标值）比较，形成闭环负反馈系统。我们要想保持水压的恒定，因此就必须引入水压反馈值与给定值比较，从而形成闭环控制系统。但被控制的系统特点是非线性、大惯性的系统，实际中多采用PLC控制和PID相结合的方法，在压力波动较大时使用模糊控制，以加快响应速度；在压力范围较小时采用PID来保持静态精度。学校的水压控制要求不是很准确，我们在管网系统的管理上安装了压力变送器作为反馈元件，提供反馈电信号。在变频器中设置给定值，通过变频器本身具有PID调节功能，设定PID功能，一般就能满足要求。在主要功能预置方面，最高频率应以电动机的额定频率为变频器的最高工作频率。升、降速时间在采用PID调节器的情况下，升、降速时间应尽量设定得短一些，以免影响由PID调节器决定的动态响应过程。
五、 变频恒压供水系统的构成
整个恒压供水系统由变频恒压供水自动控制装置与水泵电机组合而成。.该装置由变频器（内含PID调节器）、水位显示控制器、远传压力表、水位传感器及相关电气控制部件构成， 整个系统采用一台变频器控制两台水泵电动机，一主一辅的供水系统。要求供水压力保持在0.5 MPa，远传压力表的量程是0～1 MPa。远传压力表传感器检测管网出水压力，并将其转变为变频器可接收的模拟信号。原主泵电动机为15 kW、30.5A、1 470 r/min；辅泵电动机为5.5 kW、11.6A、1 440 r/min。现将主、辅泵电动机由变频器直接控制。水泵电机是输出环节，转速由变频器控制。变频器接收反馈信号后与给定值比较经过PID调节，输出运转频率指令，实现变化流量的恒压控制。
六、变频恒压供水系统特点
1. 节电：起动平稳，起动电流可限制在额定电流以内，从而避免了起动时对电网的冲击。由于电机频率可调，根据用水量的变化，随时调整频率，使水泵实现最大限度地节能运行。
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， 可以消除起动和停机时的水锤效应；避免对管网冲击、避免管网压力超限，管道破裂等现象。从而延长水泵和阀门等机械设备的使用寿命。
4.变频恒压控制系统具有缺相、短路、过热、过载、过压、欠压、漏电、瞬时断电保护等电气保护功能.
5. 控制灵活：分段供水，定时供水，都可通过手动设定来选择不同的工作方式。能够在一天内设置1～6个供水时间段，一周内各天的供水时间可以不同；
6. 自我保护功能完善：如某台泵出现故障，主动发出报警信息，同时启动备用泵，以维持供水平衡。当自控系统出现故障，用户可以直接操作手动系统，切换到工频控制方式，以维护正常供水。
摘要：给水方式是实现建筑物功能的重要环节之一。变频供水系统具有节能、自动化程度高、减轻结构负荷及便于管理等特点。但实际应用中还应从供水可靠性、投资和能耗、运行和维护管理、市政管网供水能力等因素综合评估和分析，选择恰当的供水方案，真正实现经济、合理、安全的目的。 关键词：给水方式；变频供水；供水方案 Abstract: water is one of the important links to achieve the function of building. Frequency conversion water supply system has the advantages of energy saving, high degree of automation, reduce the structure load and convenient management etc. But in the practical application but also from the water supply reliability, energy consumption and investment, operation and maintenance management, municipal water supply capacity and other factors of comprehensive assessment and analysis, choose the proper water supply scheme, realize economic, reasonable, safe purpose.
Key words: water supply; water supply; water supply scheme
中图分类号：TU201.5文献标识码： A 文章编号：2095-2104（2012）06-0020-02
前言 基于计算机技术、变频技术与水泵机组组合的新型机电一体化变频供水方式，通过变频器对水泵电机转速的调节，使管网保持了稳定的供水能力同时满足了人们对供水的不断需求，近年来，已被城市和生活小区等广泛采用。但实践表明，对于用水量过于集中的公共建筑，变频供水存在着如供水可靠性差，调节水量小，易造成停水等问题，节能作用也值得分析探讨。 1、变频供水的调节水量 给水方式中，采用水泵加高位水箱联合供水方式中水箱是给水系统储存、调节流量和稳定水压的设备，水箱的生活贮水量不小于最高日用水量的12％最低不小于6m。变频供水这种无水箱的给水方式，尽管水泵的出水流量是按照给水系统的设计秒流量确定，但由于无流量调节设备，总体来讲，其水量的调节很有限，对于用水量相对集中的建筑，在供水的可靠性方面很难保证。例如，某高校对3栋12层的教学楼、学生公寓和图书馆共采用了1套变频供水系统，因学生作息时间比较集中，造成了学生公寓、教学楼等用水十分集中且用水量较大。而且，学生用水时间性很强，其它时间用水量则趋于平衡。该运行中经常出现教学楼在学生课间休息等集中用水时段高层缺水现象，但学生公寓因利用了高位水箱进行水量调节，供水比较稳定。为此，教学楼改用了高位水箱后，缺水现象得到了很大改观。其原因分析除供水管径小，用水设备采用自闭式冲水阀当量qg= 6．0太大等外，缺水主要原因是调节水量小造成的。由此可见，变频供水保证率不高，不适于用水量过于集中的公共建筑。 2、变频供水的节能 以多层建筑给水方式为例，当市政管网供水压力能满足时采用市政管网直接给水，当市政管网供水压力不能满足时采用设水箱和水泵的联合供水及变频水泵直接供水等。变频给水将水泵加水箱的联合给水方式中的水箱取掉，用变频水泵直接供水到各用水点，但没有利用城市给水管网的压力，原来利用城市给水管网压力进入水箱里的那部分水，必须经水泵提升，增加了水泵的负担和电能的浪费。但相对于水箱水泵联合给水方式来说，降低了建筑的造价，运行费用也低。 变频供水的水泵流量是按照室内给水水力计算中的设计秒流量计算的，而水泵和高位水箱联合供水时水泵流量考虑到最高日最大小时流量，由此选择出水泵流量。二者之间，水泵流量相差甚远，由此带来的电机功率的能耗也相差甚远。例如，某住宅楼为13层，低区(1~6层)供水采用市政管网压力直接供水，对高区(7～l3层)供水进行核算，其结果为设计秒流量q 5．66L／s=22．37T／h；最大小时流量为4．7T／h。当供水方式选用变频供水或者水泵加高位水箱联合供水时，可以看出，变频水泵的流量是水泵加高位水箱联合供水流量的22．37／4．7=4．75倍。因水泵流量的不同，所选择的水泵电机的功率的不同，其能耗将可想而知。
变频供水节能是相对比无高位水箱(水塔)供水而言的。因为水泵加高位水箱供水方式其进入水箱的供水管网的势能是固定不变的。所选用的水泵能保证始终保持在最佳点(高效区)运行，水泵的效率最高。因此，目前对于用水量过于集中的公共建筑首选的供水方式仍是水泵加高位水箱，一般不宜采用变频供水。 3、变频给水改造中的误区 给水管网每天24h的用水量是不均匀的。为了保证用水的可靠性，初期选用的2台大流量水泵的选择都是按最不利条件进行，即按最大小时流量和扬程选定。特别是晚上，水泵常处于小流量下工作，经常出现“大马拉小车”的工况，泵功率浪费严重。所以原有的水泵增压给水系统的变频改造中宜采用多台泵的组合供水，而不是将原有的水泵采用变频器进行简单的控制就行了。在空间情况允许时，水泵的台数的应根据实际用水时段的用水量确定，可以选用2台水泵或3台水泵变频循环的形式，但水泵台数过多，其投资费用也相应偏高。水泵调速的范围是有限的，一般为100％～75％，超过此范围将达不到节能的效果。对于常用的离心泵而言，变频供水在小流量时由于要保证系统的压力，其运行转速约为工频转速的80％，运行功率约为额定功率的60％，消耗的功率约为相同大小恒速泵额定功率的1／4或更小，同时水泵效率下降也比较大。例如，当变频供水的功率为120Kw，在小流量时，变频泵实际的消耗约为1／4x120=30Kw，其输出功率接近于零，纯属无功消耗。 对于水泵在晚上或间隔时间较长时段的小流量状态，若场地空间允许，宜采用关闭变频器及其它泵，直接启动辅助小泵的控制供水，或者采用变频泵自动睡眠和自动唤醒控制供水，以维持系统运行的效率较高，达到节能的目的。同时水泵的选型，应选用制造工艺较好的水泵，尽量保证在合理的调速范围内，效率变化不大。 供水管网中，水泵的压力是用来克服供水系统管线的沿程水头损失以及提供管网的压力的。因此，变频供水系统适用于管网压力变化越大越好，用水量规模越大，沿程水头损失就越多，变频供水的综合性能就越明显，越利于系统的节能。所以变频供水不是对所有的供水系统都适用。例如，对于1～2栋住宅的供水不宜于采用变频给水。 变频供水系统与普通供水系统对同一供水管网而言，变频给水通过水泵调速直接供水到用户，水泵的工况点是变化的；而后者水泵的工况点是固定的。因为变频给水的水泵在调速运行后的大部分时间内效率都比工频运行时有所下降。因此，普通供水系统在同样的供水量下的能耗应该比变频恒压供水系统小。 4、结束语 节约型建设势在必行。供水方案的确定应根据供水可靠性、投资和能耗、运行和维护管理、城市市政管网供水能力等因素综合评估和分析，因地制宜，选择恰当的供水方式，真正实现经济、合理、安全的目的。
