黃海峰
?(蘇州城建環(huán)保學(xué)院環(huán)境保護(hù)系，江蘇蘇州215011)

　　摘　要： 對(duì)兩種變頻調(diào)速給水系統(tǒng)在分別進(jìn)行節(jié)能情況分析后提出了一些改進(jìn)措施，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的微流量問(wèn)題提出了幾種解決方法，并進(jìn)行了節(jié)能比較。
　　關(guān)鍵詞：給水系統(tǒng)；變頻調(diào)速；節(jié)能
　　中圖分類號(hào)：TU991.3
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C
　　文章編號(hào)：1000-4602(2001)10-0039-02

　　由于變頻調(diào)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(shè)計(jì)得合理能達(dá)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(yùn)行才能保證系統(tǒng)正常工作且沒(méi)有能量浪費(fèi)。在設(shè)計(jì)中，一般以管網(wǎng)的最不利情況(此時(shí)流量最大，所需揚(yáng)程也最大)作為選擇水泵機(jī)組的主要依據(jù)，但當(dāng)管網(wǎng)流量減小時(shí)，能量的浪費(fèi)不可避免，而且還可能造成低流量時(shí)管道內(nèi)超壓?jiǎn)栴} 。水泵根據(jù)系統(tǒng)流量實(shí)時(shí)變化實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速運(yùn)行，是較好地解決以上問(wèn)題，達(dá)到節(jié)能目的的途徑之一。?

1　兩種變頻調(diào)速給水系統(tǒng)的節(jié)能情況分析

　　水泵調(diào)速可以通過(guò)很多途徑實(shí)現(xiàn)，其中變頻調(diào)速是目前較理想的一種。變頻調(diào)速是通過(guò)給水系統(tǒng)管網(wǎng)上的壓力傳感器對(duì)管網(wǎng)的水壓進(jìn)行采樣，將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并將其送至PID調(diào)節(jié)器與用戶設(shè)置的壓力值進(jìn)行比較和運(yùn)算，將結(jié)果轉(zhuǎn)換為頻率調(diào)節(jié)信號(hào)送至變頻器。變頻器根 據(jù)傳送過(guò)來(lái)的頻率調(diào)節(jié)信號(hào)調(diào)整水泵電機(jī)的電源頻率，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)整水泵的轉(zhuǎn)速。?
　　變頻調(diào)速給水系統(tǒng)根據(jù)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(shè)置在給水管網(wǎng)末端，PID調(diào)節(jié)器設(shè)定值為管網(wǎng)末端用戶所需的服務(wù)水頭值。系統(tǒng)通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)使管網(wǎng)末端水壓保持恒定，使管路特性曲線和系統(tǒng)靜揚(yáng) 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(shí)現(xiàn)了“系統(tǒng)需要多少，機(jī)組提供多少”，不會(huì)由于供水量的減小而產(chǎn)生多余的靜揚(yáng)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(dú)工作。由于變頻設(shè)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(lián)運(yùn)行的方式供水。
　　現(xiàn)以系統(tǒng)中設(shè)置一臺(tái)變頻泵和一臺(tái)工頻泵并聯(lián)運(yùn)行為例。當(dāng)管網(wǎng)流量減小時(shí)，需要揚(yáng)程相應(yīng)降低，變頻泵可以通過(guò)減速運(yùn)行實(shí)現(xiàn)。但為保證并聯(lián)機(jī)組正常工作，工頻泵揚(yáng)程也必須相應(yīng)降低，這只能通過(guò)增加流量實(shí)現(xiàn)，從而造成水量的漏失，且還可能導(dǎo)致工頻泵離開(kāi)高效段工作，即沒(méi)有達(dá)到真正節(jié)能的目的。遇有以上情況，可以采取以下措施來(lái)改善其節(jié)能效果：
　　①對(duì)于小規(guī)模的給水系統(tǒng)，可以僅設(shè)一臺(tái)變頻泵，并使泵的高效區(qū)(其高效范圍比工頻泵運(yùn)行時(shí)的范圍要大)盡可能多地包括出現(xiàn)幾率較大的工況點(diǎn)。
　?、诓捎枚嗯_(tái)泵調(diào)速運(yùn)行，當(dāng)然，由于變頻調(diào)速裝置價(jià)格比較昂貴，應(yīng)綜合考慮其經(jīng)濟(jì)因素而定。
　?、圻x擇工頻泵時(shí)，應(yīng)使系統(tǒng)在最不利點(diǎn)工作時(shí)，工頻泵的工況點(diǎn)盡量靠近其高效區(qū)左側(cè)；如果最不利情況出現(xiàn)幾率較小，可以使其稍偏離高效區(qū)，落在高效區(qū)左外側(cè)。這樣，當(dāng)系統(tǒng)揚(yáng)程降低時(shí)，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(shè)在水泵機(jī)組出水口，旨在使水泵出水口壓力保持恒定，一般設(shè)定為最不利工況時(shí)水泵出水口所需壓力值。仍以一臺(tái)變頻泵與一臺(tái)工頻泵并聯(lián)運(yùn)行為例。當(dāng)管網(wǎng)流量減小時(shí)，變頻泵通過(guò)減速運(yùn)行，保持揚(yáng)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(huì)改變(即運(yùn)行工況不變)，仍在高效區(qū)工作，從而達(dá)到節(jié)能目的。需要指出的是，當(dāng)系統(tǒng)所需流量變小時(shí)，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(shí)需要的壓力，從而仍會(huì)在一定程度上導(dǎo)致靜揚(yáng)程的浪費(fèi)。以下兩種措施可以改善其節(jié)能效果：
　?、龠m當(dāng)放大管網(wǎng)的管徑，使管路特性曲線更趨平緩，但這會(huì)增加管網(wǎng)的一次性投資，需要和節(jié)能效果作綜合經(jīng)濟(jì)比較。?
②選擇工頻泵時(shí)盡量使每臺(tái)泵的工況點(diǎn)落在高效區(qū)。

2 微流量時(shí)的節(jié)能措施

　　給水系統(tǒng)在用水低谷時(shí)(如夜間)，系統(tǒng)內(nèi)用水量很小，甚至達(dá)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(yùn)行的水泵來(lái)維持系統(tǒng)壓力，不僅折損水泵壽命，而且效率低，不能達(dá)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(shí)際上水泵轉(zhuǎn)速不可能無(wú)限制地減小，僅靠變頻泵往往還難以勝任微流量工況。實(shí)際工程一般采用在系統(tǒng)中增設(shè)小流量工頻輔泵、小流量變頻輔泵、氣壓罐等設(shè)施來(lái)維持微流量時(shí)的系統(tǒng)壓力。對(duì)不同系統(tǒng)的微流量問(wèn)題應(yīng)具體情況具體分析，并對(duì)一次性投資與長(zhǎng)期運(yùn)行費(fèi)用 進(jìn)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(yùn)行的幾種節(jié)能措施并進(jìn)行了比較。

表1　　微流量時(shí)節(jié)能措施比較 微流量時(shí)維持工作的設(shè)備 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 適用系統(tǒng) 工頻輔泵 投資少，控制簡(jiǎn)單 輔泵啟動(dòng)頻繁 系統(tǒng)規(guī)模大，微流量時(shí)流量波動(dòng)小 工頻輔泵+氣壓罐 避免輔泵啟動(dòng)頻繁 投資多，占地大 系統(tǒng)規(guī)模大，微流量時(shí)流量波動(dòng)大 變頻輔泵+氣壓罐 避免輔泵啟動(dòng)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(shí)流量波動(dòng)小 變頻輔泵 節(jié)能效果佳 控制程序復(fù)雜 較少采用

3　結(jié)語(yǔ)?

　　在變頻調(diào)速給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)給水管網(wǎng)的特點(diǎn)合理選泵，以達(dá)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