無吸程變頻恒壓供水范文

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摘要：在二次加壓供水中采用無吸程變頻恒壓供水設(shè)備，既能利用自來水管道的原有壓力，又能利用足夠的儲(chǔ)存水量緩解高峰用水，且不會(huì)對(duì)自來水管道產(chǎn)生吸力。

二次加壓供水設(shè)備廣泛應(yīng)用在自來水管網(wǎng)壓力不足的場合。按水泵(離心式水泵，下同)與管道連接方式的不同，供水方式可分為2種：①水箱—水泵加壓供水；②管道泵加壓供水。

供水方式①由于水箱能有效地進(jìn)行水量的吞吐，即在非用水高峰時(shí)儲(chǔ)存水量(此時(shí)自來水管道所能提供的流量Q自大于用戶所需要的水量Q用，即Q自＞Q用)，而在用水高峰(Q自＜Q用)時(shí)釋放所儲(chǔ)存的水量，因此能有效地保障用戶用水的可靠性，同時(shí)由于自來水管是通過水箱與水泵相接的，故水泵始終不會(huì)對(duì)自來水管網(wǎng)產(chǎn)生負(fù)壓，但自來水管網(wǎng)中的原有壓力無法被水泵利用，勢(shì)必造成能量的浪費(fèi)；供水方式②雖然在Q自＞Q用時(shí)能利用管網(wǎng)原有的壓力，但因沒有蓄水裝置而不能滿足高峰期用水量，故無法確保用戶用水的可靠性，并且在用水高峰時(shí)對(duì)自來水管網(wǎng)產(chǎn)生吸力(這是由水泵本身的性質(zhì)所決定的)，因而無法被廣泛應(yīng)用。新研制的無吸程變頻恒壓供水設(shè)備(以下簡稱無吸程設(shè)備)見圖1。

無吸程設(shè)備既能利用自來水管網(wǎng)的原有壓力，又能動(dòng)用足夠的儲(chǔ)存水量滿足高峰期用水，且不會(huì)對(duì)自來水管網(wǎng)產(chǎn)生吸力。

1工作過程

①當(dāng)Q自＞Q用時(shí)

此時(shí)水箱蓄水，至設(shè)計(jì)水位則浮球閥關(guān)閉(真空壓力表的讀數(shù)為正)。在自來水壓力的作用下止回閥關(guān)閉，由此便構(gòu)成了管道泵供水狀態(tài)，此時(shí)水泵能有效地借用自來水管道原有的壓力。

②當(dāng)Q自＜Q用時(shí)

因水泵的進(jìn)水口直接與自來水管道相連接，若止回閥未打開，則水泵的進(jìn)水口處便會(huì)產(chǎn)生負(fù)壓。由于止回閥的底部壓力小而上部壓力大，故止回閥打開時(shí)水箱里的水在重力的作用下流向水泵入水口，此時(shí)O點(diǎn)的壓力為：

PO=ρg(H-Hr)

式中H——水箱水面到止回閥上部的高度

Hr——止回閥在額定流量下的局部阻力水頭

ρ——水的體積質(zhì)量

g——重力加速度

由于止回閥的正向阻力水頭一般小于5kPa，因此只要Hmin(水箱水面到止回閥上部的最低高度，這可以在設(shè)計(jì)時(shí)得以保證)＞5kPa就能使O點(diǎn)的最小壓力始終為正值，也就保證了自來水管道在水泵對(duì)接處始終不會(huì)出現(xiàn)負(fù)壓。

③當(dāng)Q自＝Q用時(shí)

此為暫時(shí)的平衡點(diǎn)，它保持著系統(tǒng)的原有狀態(tài)。

2節(jié)能

設(shè)水泵吸水口的自來水管網(wǎng)壓力為P自，水泵的出口設(shè)計(jì)壓力為P設(shè)，則水泵的出口實(shí)際壓力將降低至P實(shí)=P設(shè)-P自(不計(jì)因水泵阻力等造成的壓頭損失)，但自來水管網(wǎng)壓力在一日之內(nèi)變幅較大，當(dāng)用戶為24h用水時(shí)，通常按最小自來水管網(wǎng)壓力P自min考慮，故一般水泵額定壓力按Pe=P設(shè)-P自min選用。此時(shí)，水泵額定壓力與實(shí)際壓力之差為Pe-P實(shí)=P自-P自min≥0，因此當(dāng)水泵按工頻(50Hz)運(yùn)行時(shí)，將造成能量的浪費(fèi)。

若采用變頻器帶動(dòng)水泵，水泵的實(shí)際工作轉(zhuǎn)速是以水泵出口的壓力值為主參數(shù)，即實(shí)際出口的壓力值始終恒定在P設(shè)上而不會(huì)造成壓力水頭的損失。其工作過程是：

首先微機(jī)檢測壓力傳感器的實(shí)際壓力值，若P實(shí)＜P設(shè)則微機(jī)控制變頻器帶動(dòng)水泵增速運(yùn)行，于是P變泵升高，直到P自+P變泵=P設(shè)為止(P變泵為水流經(jīng)過由變頻器帶動(dòng)的水泵時(shí)壓力的提升值)。P設(shè)-P自的差值越大，變頻器帶動(dòng)水泵的轉(zhuǎn)速就越高；反之，P設(shè)-P自的差值越小，變頻器帶動(dòng)水泵的轉(zhuǎn)速就越低。當(dāng)P設(shè)-P自=0(也即自來水管網(wǎng)的壓力達(dá)到需要的設(shè)定值)時(shí)水泵自動(dòng)停機(jī)。由此可見，采用變頻器來帶動(dòng)工作在管道泵供水狀態(tài)下的水泵，能充分利用自來水管道的壓力，使水泵以最合適的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)用戶不產(chǎn)生多余的水頭損失，達(dá)到了顯著節(jié)能的目的。

3應(yīng)用實(shí)例

青島交運(yùn)集團(tuán)大廈需要水泵出口的設(shè)定壓力為P設(shè)=0.62MPa，自來水管網(wǎng)的壓力為0.52～0.57MPa。原選用普通的水箱—水泵式變頻恒壓供水設(shè)備時(shí)用電約為1.24×104(kW·h)/月，后改用無吸程變頻恒壓供水設(shè)備，預(yù)測改造后自來水管網(wǎng)的壓力取其平均值0.55MPa，假設(shè)水泵給管道加壓的數(shù)值為0.07MPa(未考慮利用自來水管網(wǎng)壓力水泵效率系數(shù))，每天非用水高峰期的時(shí)間為23h，用水高峰期的時(shí)間為1h，此時(shí)水泵的實(shí)際電耗為：

①非用水高峰期

由于一天中用水非高峰期的時(shí)間占全天的23/24，而水泵的工作壓力與所消耗的功率成正比，故水泵實(shí)際消耗的電量為12400×(1-1/24)×11.3%=1343(kW·h)/月；

②用水高峰期

用水高峰期的時(shí)間占全天的1/24，故水泵實(shí)際消耗的電量為12400/24=516(kW·h)/月，所以水泵總計(jì)電耗為1343+516=1859(kW·h)/月。

改造后實(shí)測電耗結(jié)果為1960(kW·h)/月左右，與測算結(jié)果基本吻合(誤差源于水流經(jīng)水泵時(shí)的壓力等損失和用戶用水及管網(wǎng)壓力的隨機(jī)性)。

4結(jié)論

①無吸程供水設(shè)備包含兩種工作狀態(tài)：a管道泵供水狀態(tài)；b水箱—水泵供水狀態(tài)。無論處于哪種狀態(tài)，該設(shè)備對(duì)自來水管道對(duì)接處的壓力始終不會(huì)產(chǎn)生負(fù)值(即無吸程)。

②這兩種工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換是由自來水管道所能提供的水量Q自與用戶所需要的水量Q用的相對(duì)關(guān)系確定的。當(dāng)Q自＞Q用時(shí)供水設(shè)備處于管道泵供水狀態(tài)；當(dāng)Q自≤Q用時(shí)供水設(shè)備處于水箱—水泵供水狀態(tài)，整個(gè)過程的轉(zhuǎn)換是自動(dòng)完成的。

③在管道泵供水狀態(tài)下，用變頻器帶動(dòng)的水泵能適時(shí)根據(jù)自來水管道壓力的變化以最佳轉(zhuǎn)速工作，達(dá)到了顯著節(jié)能的效果。