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变频供水设备的原理

更新时间:2019-03-28 作者:朱工;习工

变频供水设备,其组成较为简单,由水泵、仪表、变频柜及各种管路构成。在这种供水系统中,其水泵数量不宜超过四台,以三台为最佳(两用一备)。

由于变频器越来越趋向于小型化,所以在供水设备上应用不需要占有多大的面积,而且在操控过程中能够有效的实现节水节电的目标,由于其诸多的优点,所以在当前供水设备中得以广泛的应用。变频技术在供水设备上进行应用,不仅具有较好的经济性,而且有效的提升了系统运行的稳定性。对于供水系统自动化的实现起到了促进作用。


变频供水设备工作原理图


1、常见变频供水设备的工作原理


在当前供水系统中,应用最为广泛的应属循环软启动类型的变频供水设备,其组成较为简单,由水泵、仪表、变频柜及各种管路构成,在这种供水系统中,其水泵数量不宜超过四台,以三台为最佳(两用一备)。


当利用三台水泵进行日常供水时,则首先由一台水泵进行供水,当其无法满足供水要求时,则变频柜则会将运行的水泵转为工频运行,然后开启第二台水泵,而当二台水泵运行仍无法供水量要求时,则会启动第三台水泵,而当用水量减小时,则会依照启动的顺序,依次将水泵停止,当只有一台水泵运行时,则会使其恢复恒压。


而在实际运行过程中,为了避免水泵出现超负荷运行的情况,往往会对水泵运行时间进行设定,而这个时间并不具有确定性,会根据实际的需求来进行调整,从而确保系统运行的稳定性,而且有效的避免水泵超负荷运行情况的发生,确保了设备使用寿命的延长。


另外利用变频器在供水设备上应用,还可以有效的实现节能的目的,而在变频器实现节能的关键部位则取决于双恒压的接口,这是实现节能的特殊结构,所以可以说双恒压供水功能是实现节能的关键和基础,通常应用于用水流量变换不大的区域,在林区具有较好的适用性,而且通常会采用循环水系统。



2、带小流量泵的循环软启动变频供水设备的原理


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。


这就涉及供水系统在小流量或零流量时的节电问题,一般可以采取四种方案 :


(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。


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。


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。



3 全流量高效变频供水设备的原理


对比较大的林区用水,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。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。



4 深水井变频供水设备的原理


目前在深水井供水设备上应用变频调速技术来进行控制也较为普遍,在深水井潜水泵上应用变频调速技术,有效的节约了成本,不需要建水塔就可以满足供水的要求,设备不需要占有多大的土地,建设周期较短,水质不会产生二次污染,水泵在启动和停车时都采用软启动和软停车,有效的降低了故障发生率,确保了设备使用寿命的延长。


但在深水井潜水泵上应用变频供水设备对于需要夜间供水的系统还会存在小流量费电的问题。



5 生活消防合用变频供水设备的原理


在目前建筑设计时,为了确保消防安全的需求,则规定多层建设消防纷呈可以与生产和生活给水管道合用,但对于高层,则需要将室内消防给水管道与生产和生活用水管道分开,分别独立进行管道的设置。


目前在高层建筑中,一些小高层建筑也越来越多,对于12层以下的小高层,其供水压力不大,所以对于这类小高层可以在规定上适当放宽,在确保选择合适管材的基础上,同时还要采取科学有效的水防管路防倒流措施,利用变频技术,也可以将消防用水管道与生产和生活用水管道进行合用。


生活消防合用变频供水设备有以下优点 :


(1)当生活和消防供水设备合用时,水泵可以处于轮换运行状态下,有效的避免了消防水泵长期不用而出现锈死的情况,有效的提升了供水设备的利用率。


(2)而且生活消防供水设备合用时,只需要设置一套供水设备即可,有效的降低了成本,而且易于实现对设备的管理和维护。


(3)在合用的情况下,有效的提升供水设备的自动化水平,确保了供水设备运行的可靠性,而且不会发生水质二次污染的情况。


(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。


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