黃海峰
?(蘇州城建環保學院環境保護系，江蘇蘇州215011)

　　摘　要： 對兩種變頻調速給水系統在分別進行節能情況分析后提出了一些改進措施，同時對系統的微流量問題提出了幾種解決方法，并進行了節能比較。
　　關鍵詞：給水系統；變頻調速；節能
　　中圖分類號：TU991.3
　　文獻標識碼：C
　　文章編號：1000-4602(2001)10-0039-02

　　由于變頻調速給水系統不需要建造傳統給水系統的高位水箱、水塔，避免了二次污染并減少了土建投資，而且設計得合理能達到較好的節能效果。?
　　在給水系統中，定速泵只有在其高效段運行才能保證系統正常工作且沒有能量浪費。在設計中，一般以管網的最不利情況(此時流量最大，所需揚程也最大)作為選擇水泵機組的主要依據，但當管網流量減小時，能量的浪費不可避免，而且還可能造成低流量時管道內超壓問題 。水泵根據系統流量實時變化實現無級調速運行，是較好地解決以上問題，達到節能目的的途徑之一。?

1　兩種變頻調速給水系統的節能情況分析

　　水泵調速可以通過很多途徑實現，其中變頻調速是目前較理想的一種。變頻調速是通過給水系統管網上的壓力傳感器對管網的水壓進行采樣，將壓力信號轉換為電信號，并將其送至PID調節器與用戶設置的壓力值進行比較和運算，將結果轉換為頻率調節信號送至變頻器。變頻器根 據傳送過來的頻率調節信號調整水泵電機的電源頻率，從而實現調整水泵的轉速。?
　　變頻調速給水系統根據水泵出口壓力的變化情況可分為兩種：變壓變量給水系統和恒壓變量 給水系統。
1.1　變壓變量給水系統
　　變壓變量給水系統的壓力傳感器設置在給水管網末端，PID調節器設定值為管網末端用戶所需的服務水頭值。系統通過自動調節使管網末端水壓保持恒定，使管路特性曲線和系統靜揚 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，故理論上實現了“系統需要多少，機組提供多少”，不會由于供水量的減小而產生多余的靜揚程，節能效果滿意。但這只是一種理想情況，且系統中僅有變頻泵在單獨工作。由于變頻設備比較昂貴，大型給水系統往往采用變頻泵與定速泵并聯運行的方式供水。
　　現以系統中設置一臺變頻泵和一臺工頻泵并聯運行為例。當管網流量減小時，需要揚程相應降低，變頻泵可以通過減速運行實現。但為保證并聯機組正常工作，工頻泵揚程也必須相應降低，這只能通過增加流量實現，從而造成水量的漏失，且還可能導致工頻泵離開高效段工作，即沒有達到真正節能的目的。遇有以上情況，可以采取以下措施來改善其節能效果：
　　①對于小規模的給水系統，可以僅設一臺變頻泵，并使泵的高效區(其高效范圍比工頻泵運行時的范圍要大)盡可能多地包括出現幾率較大的工況點。
　　②采用多臺泵調速運行，當然，由于變頻調速裝置價格比較昂貴，應綜合考慮其經濟因素而定。
　　③選擇工頻泵時，應使系統在最不利點工作時，工頻泵的工況點盡量靠近其高效區左側；如果最不利情況出現幾率較小，可以使其稍偏離高效區，落在高效區左外側。這樣，當系統揚程降低時，工頻泵仍可在高效區工作。
1.2　恒壓變量給水系統
　　恒壓變量給水系統將壓力傳感器設在水泵機組出水口，旨在使水泵出水口壓力保持恒定，一般設定為最不利工況時水泵出水口所需壓力值。仍以一臺變頻泵與一臺工頻泵并聯運行為例。當管網流量減小時，變頻泵通過減速運行，保持揚程不變而減小出水量。由于出口壓力不變，工頻泵出水量不會改變(即運行工況不變)，仍在高效區工作，從而達到節能目的。需要指出的是，當系統所需流量變小時，水泵出水口壓力(仍為最不利情況下系統所需壓力)大于 管路此時需要的壓力，從而仍會在一定程度上導致靜揚程的浪費。以下兩種措施可以改善其節能效果：
　　①適當放大管網的管徑，使管路特性曲線更趨平緩，但這會增加管網的一次性投資，需要和節能效果作綜合經濟比較。?
②選擇工頻泵時盡量使每臺泵的工況點落在高效區。

2 微流量時的節能措施

　　給水系統在用水低谷時(如夜間)，系統內用水量很小，甚至達到零流量，稱為“微流量”。在這種情況下，若依靠在高效區大流量范圍運行的水泵來維持系統壓力，不僅折損水泵壽命，而且效率低，不能達到節能的目的。理論上，變頻泵的流量在高效范圍可以接近于零，但實際上水泵轉速不可能無限制地減小，僅靠變頻泵往往還難以勝任微流量工況。實際工程一般采用在系統中增設小流量工頻輔泵、小流量變頻輔泵、氣壓罐等設施來維持微流量時的系統壓力。對不同系統的微流量問題應具體情況具體分析，并對一次性投資與長期運行費用 進行綜合考慮才能作出合理的解決方案。表1列出了微流量運行的幾種節能措施并進行了比較。

表1　　微流量時節能措施比較 微流量時維持工作的設備 優點 缺點 適用系統 工頻輔泵 投資少，控制簡單 輔泵啟動頻繁 系統規模大，微流量時流量波動小 工頻輔泵+氣壓罐 避免輔泵啟動頻繁 投資多，占地大 系統規模大，微流量時流量波動大 變頻輔泵+氣壓罐 避免輔泵啟動頻繁 投資多，占地大 系統規模小，主泵功率小 變頻主泵 節省投資 系統規模小 系統規模小，微流量時流量波動小 變頻輔泵 節能效果佳 控制程序復雜 較少采用

3　結語?

　　在變頻調速給水系統的設計過程中，應根據給水管網的特點合理選泵，以達到在滿足使用要求的前提下，既節省投資又節能的目的。

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　　收稿日期：2001-07-05