關(guān)于變頻調(diào)速給水系統(tǒng)的基本原理剖析
市政給水?dāng)[在我們面前的一道難題就是能夠盡可能滿足用水供應(yīng)的前提下，又可以環(huán)保節(jié)能，這使得變頻調(diào)速給水系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，目前變頻器技術(shù)已很成熟，在市場(chǎng)上有很多國(guó)內(nèi)(guó nèi)外品牌的變頻器，這為變頻調(diào)速供水提供了充份的技術(shù)和物質(zhì)基礎(chǔ)。變頻器已在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門廣泛(extensive)使用。市政供水系統(tǒng)也開始運(yùn)用變頻調(diào)速供水，并取得了很好的效果(xiàoguǒ)。
1、何謂變頻調(diào)速給水
由水泵－管道(Conduit)供水原理可知，調(diào)節(jié)(adjust)供水流量，原則上有兩種方法；
一是節(jié)流調(diào)節(jié)，開大供水閥，流量上升；關(guān)小供水閥 ，流量下降。無塔供水設(shè)備它可以取代蓄水池，能充分利用自來水管網(wǎng)的壓力直接供水或間接供水，避免了能源的二次浪費(fèi)和二次污染，大幅度節(jié)省了基建投資并縮短了施工工期。
二是調(diào)速調(diào)節(jié)，水泵（water pump）轉(zhuǎn)速 升高，供水流量增加；轉(zhuǎn)速下降，流量降低，對(duì)于用水流量常常變化的場(chǎng)合(例如生活用水)，采用調(diào)速調(diào)節(jié)流量，具有優(yōu)良的節(jié)能(Energy saving)效果。
變頻調(diào)速給水設(shè)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、閘閥(原理：移動(dòng)做全開和全關(guān)切斷用)及管道等組成一個(gè)完善自動(dòng)給水裝置。當(dāng)水泵啟動(dòng)后，通過補(bǔ)氣罐及進(jìn)氣閥同時(shí)向罐內(nèi)補(bǔ)氣補(bǔ)水，隨著水位的不斷增高，罐內(nèi)的氣體體積不斷濃縮；壓力不斷增高，當(dāng)壓力達(dá)到社定最高壓力時(shí)，通過壓力傳感操縱水泵關(guān)閉。在水泵停止(stop)運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間里，由于被擠壓的空氣具有膨脹(inflate)力，擠壓罐內(nèi)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(nèi)水的體積減少，空氣的體積增大，既罐內(nèi)壓力逐漸降低，當(dāng)罐內(nèi)壓力降到社定的最低壓力時(shí)，通過壓力傳感操縱水泵啟動(dòng)，這樣往返不斷的停止起動(dòng)至使管內(nèi)達(dá)到理想的供水效果。
2、變頻調(diào)速給水的優(yōu)勢(shì)
(1)變頻調(diào)速給水的供水壓力可調(diào)，可以方便地滿足各種供水 壓力的需要。在設(shè)計(jì)階段可以降低對(duì)供水壓力計(jì)算準(zhǔn)確度的 要求，因?yàn)殡S時(shí)可以方便地改變供水壓力。但在選泵時(shí)應(yīng)注意 ，泵的揚(yáng)程宜大一些，因?yàn)樽冾l調(diào)速其最大壓力受水泵限制 。最低使用壓力也不應(yīng)太小，因?yàn)樗貌辉试S在低揚(yáng)程大流量 下長(zhǎng)期超負(fù)荷工作，否則應(yīng)加大變頻器和水泵電機(jī)的容量， 以防止發(fā)生過載。
(2)變頻調(diào)速恒壓供水具有優(yōu)良的節(jié)能效果。變頻恒壓供水節(jié)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(yōu)良的節(jié)能效果，變頻恒壓供水宜采用多泵并 聯(lián)的供水模式。由多泵并聯(lián)恒壓變頻供水理論可知多泵并聯(lián)恒 壓供水，只要其中一臺(tái)泵是變頻泵，其余全是工頻泵，可以實(shí)現(xiàn)恒壓變量供水 。在變頻恒壓變量供水當(dāng)中，變頻泵的流量是變化的，當(dāng)變 頻泵是各并聯(lián)泵中最大，即可保證恒壓供水。多泵并聯(lián)恒壓供 水，在設(shè)計(jì)上可做到在恒壓條件下各工頻泵的效率(efficiency)不變，并使之處于高效率區(qū)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(diào)速給水的工作模式
對(duì)于變頻恒壓(Constant pressure)變量給水通常有兩種工作模式(pattern) ，一是變頻泵固定方式方法，二是變頻循環(huán)軟啟動(dòng)(start up)工作方式。變頻供水設(shè)備設(shè)備是一種直接與市政管網(wǎng)相連，而不會(huì)對(duì)市政管網(wǎng)產(chǎn)生影響的成套供水設(shè)備。該設(shè)備在ZBH變頻恒壓的基礎(chǔ)上，將市政管網(wǎng)壓力和提升水泵的壓力進(jìn)行疊加，使生活供水更加節(jié)能和環(huán)保，是傳統(tǒng)二次供水理想的更新?lián)Q代產(chǎn)品。無負(fù)壓供水設(shè)備是一種理想的節(jié)能供水設(shè)備，它是一種能直接與自來水管網(wǎng)連接，對(duì)自來水管網(wǎng)不會(huì)產(chǎn)生任何副作用的二次給水設(shè)備，在市政管網(wǎng)壓力的基礎(chǔ)上直接疊壓供水，節(jié)約能源，并且還具有全封閉、無污染、占地量小、安裝快捷、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等諸多優(yōu)點(diǎn)。在變頻泵固定方式中，各并聯(lián)水泵是按工頻方式自動(dòng)投入或超出的。因?yàn)樽冾l泵固定不變，當(dāng)用水流量變化，變頻泵始終處于運(yùn)行狀態(tài)，因此變頻泵的運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)。為了均衡各水泵的 運(yùn)行時(shí)間，對(duì)于變頻泵固定運(yùn)行方式，可以設(shè)計(jì)(design)成變頻泵定時(shí) 輪換運(yùn)行方式。即當(dāng)某一臺(tái)變頻泵運(yùn)行一定時(shí)間后，由變頻 控制器控制變頻泵自動(dòng)進(jìn)行輪換。
(1)當(dāng)用水流量(單位:立方米每秒)小于一臺(tái)泵在工頻恒壓條件下的流量，由一臺(tái)變頻泵 調(diào)速恒壓供水；當(dāng)用水流量增大，變頻泵的轉(zhuǎn)速自動(dòng)上升； 當(dāng)變頻泵的轉(zhuǎn)速上升到工頻轉(zhuǎn)速，為用水流量進(jìn)一步增大，由 變頻供水控制器控制，自動(dòng)啟動(dòng)一臺(tái)工頻泵投入，該工頻泵 提供的流量是恒定的(工頻轉(zhuǎn)速恒壓下的流量)，其余各并聯(lián)工 頻泵按相同的原理投入。
(2)在多泵并聯(lián)變頻（frequency conversion)恒壓變量的供水情況下，當(dāng)用水流量下降(descend) ，變頻調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速下降(變頻器供電頻率下降)；當(dāng)頻率下降 到零流量的時(shí)候，變頻供水控制器發(fā)出一個(gè)指令，自動(dòng)關(guān)閉一 臺(tái)工頻泵使之超出并聯(lián)供水。無負(fù)壓供水設(shè)備是一種理想的節(jié)能供水設(shè)備，它是一種能直接與自來水管網(wǎng)連接，對(duì)自來水管網(wǎng)不會(huì)產(chǎn)生任何副作用的二次給水設(shè)備，在市政管網(wǎng)壓力的基礎(chǔ)上直接疊壓供水，節(jié)約能源，并且還具有全封閉、無污染、占地量小、安裝快捷、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等諸多優(yōu)點(diǎn)。為了最大化減少工頻泵自動(dòng)投入或超 出時(shí)的沖擊(水力的或電流的沖擊)。在投入時(shí)，變頻泵的轉(zhuǎn)速 自動(dòng)下降，然后慢慢上升以滿足恒壓供水的要求。在超出時(shí)， 變頻泵的轉(zhuǎn)速應(yīng)自動(dòng)上升，然后慢慢下降以滿足恒壓供水的 要求。上述頻率自動(dòng)上升，下降由供水變頻控制器控制。
(3)恒壓變量循環(huán)狀啟動(dòng)并先開先停的工作模式。在這種供水模式中，當(dāng)供水流量少于變頻（frequency conversion)泵 在恒壓工頻下的流量時(shí)，由變頻泵自動(dòng)(automatic)調(diào)速供水，當(dāng)用水流 量增大，變頻泵的轉(zhuǎn)速升高。當(dāng)變頻泵的轉(zhuǎn)速升高到工頻轉(zhuǎn)速 ，由變頻供水控制器控制把該臺(tái)水泵切換到由工頻電網(wǎng)直接 供電(不通過變頻器供電)。變頻器則另外啟動(dòng)一臺(tái)并聯(lián)泵投入 工作。隨用水流量增大，其余各并聯(lián)泵均按上述相同的方式方法軟 啟動(dòng)投入。這就是循環(huán)軟啟動(dòng)投入方式。當(dāng)用水流量減少，各并聯(lián)工頻泵按次序關(guān)泵超出，并泵超出的順序按先投入先關(guān)泵超出的原則(in principle)由變頻控制器單板計(jì)算機(jī)控制。
4、變頻調(diào)速給水的工作(gōng zuò)原理
按變頻器工作原理，微機(jī)設(shè)定給水泵工作壓力，既用戶用水壓力。生活給水時(shí)，設(shè)備運(yùn)行在低壓變頻狀態(tài)，有變頻器時(shí)刻監(jiān)控管網(wǎng)壓力，對(duì)反饋值和設(shè)定值進(jìn)行運(yùn)算和比較計(jì)算，若管網(wǎng)壓力高于用戶所需壓力（設(shè)定壓力）則自動(dòng)最大化減少輸出(Output)頻率，從而使泵的轉(zhuǎn)速減少，出水量減少。若管網(wǎng)壓力低于用戶所需壓力（設(shè)定壓力）則自動(dòng)增加輸出頻率，從而是泵的轉(zhuǎn)速增加，出水量增加，當(dāng)一臺(tái)泵運(yùn)行滿足不了用戶需要時(shí)，其他各臺(tái)泵自動(dòng)投入，以保證用戶的使用壓力。當(dāng)自來水管網(wǎng)的壓力升高到達(dá)與用戶使用壓力時(shí)候，變頻器經(jīng)過一段延時(shí)后便降低轉(zhuǎn)速直到停機(jī)。只有當(dāng)壓力降到某一設(shè)定壓力值時(shí)，變頻器才重新開始工作。變頻泵組的工作知識(shí)滿足擁護(hù)的用水壓力與管網(wǎng)壓力之差。大大節(jié)約了電能。當(dāng)流量調(diào)節(jié)器內(nèi)壓低于一個(gè)大氣壓時(shí)，安裝在流量調(diào)節(jié)器頂?shù)呢?fù)壓消除器自動(dòng)打開，使氣體進(jìn)入流量調(diào)節(jié)器內(nèi)，消除負(fù)壓。當(dāng)流量調(diào)節(jié)器內(nèi)壓力升高時(shí)，又可以將多余的氣體排除（Remove)流量調(diào)節(jié)器外，使流量調(diào)節(jié)器內(nèi)蓄滿水，以備下次用水高峰期時(shí)使用。當(dāng)流量調(diào)節(jié)器內(nèi)蓄滿水后，安裝在流量調(diào)節(jié)器頂?shù)呢?fù)壓消除器自動(dòng)關(guān)閉，防止溢流。
總之，“變頻調(diào)速給水系統(tǒng)”與普通加壓泵站給水系統(tǒng)基本上是一樣的，只是在“變頻調(diào)速給水系統(tǒng)”中增加了一套控制微機(jī)和變頻器，指揮“變頻調(diào)速給水系統(tǒng)”在運(yùn)行過程中根據(jù)生活用水系統(tǒng)對(duì)水量、水壓（特指：壓強(qiáng)）的實(shí)際變化要求(即給水系統(tǒng)用水量的大、小和壓力的高、低變化)進(jìn)行工作，即指揮控制“變頻器”調(diào)節(jié)電動(dòng)(electric)機(jī)的供電頻率、使電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)水泵不按“水泵特性曲線（Curve）”運(yùn)行，而按給水系統(tǒng)實(shí)際用水量的大、小和壓力高、低變化參數(shù)進(jìn)行變壓（氣壓變量)、變流量供水，以滿足生活給水系統(tǒng)的用水要求。
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