王建民
(陜西烽火通信集團有限公司 能源動力公司，陜西 寶雞 721006)

　　摘要：通過在住宅區(qū)供水系統(tǒng)中采用變頻調(diào)速恒壓供水技術(shù)，對原有的供水設(shè)施進行了技術(shù)改造。投入運行一年來，節(jié)電率達38.5％，節(jié)水率達20.5％，實現(xiàn)24h全天供水，改善了水泵電機的機械特性，供水系統(tǒng)運行無沖擊、無水錘，平穩(wěn)可靠。
　　關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速；恒壓供水；住宅區(qū)；節(jié)電；節(jié)水
　　中圖分類號：TU821.5 文獻標識碼：B 文章編號：1009-2455(2004)03-0049-02

1 系統(tǒng)概況

　 陜西烽火通信集團公司是一個無線電通信設(shè)備整機生產(chǎn)大型企業(yè)。住宅區(qū)有住戶2800戶(9000人)，還有二星級賓館、醫(yī)院、公共浴池、學(xué)校等。住宅區(qū)的供水設(shè)施是1984年投建，原來泵站工藝流程見圖1。

　　當(dāng)時是按照傳統(tǒng)的設(shè)計習(xí)慣，重點考慮的是水泵應(yīng)滿足住宅區(qū)最不利工況點的要求，也就是以住宅區(qū)供水管網(wǎng)系統(tǒng)的最高日最高時的用水量和壓力來選擇水泵的流量、揚程，忽略了選擇水泵對能耗的考慮，因住宅區(qū)每天只有在三個用水高峰段的最不利工況點運行，而大部分時間在低流量(100m³／h)高揚程(0.85MPa)非最不利工況點運行。顯然，水泵長時間在偏離高效區(qū)間外運行，不但造成電能、水資源浪費，過高的供水壓力還對整個管網(wǎng)系統(tǒng)、室內(nèi)衛(wèi)生潔具的安全造成威脅，形成一個不安全、不可靠、不經(jīng)濟、不合理的供水模式。盡管也采用人工根據(jù)用水量的大小來控制大泵55 kW和小泵30kW水泵之間簡單的切換，但效果不理想。隨著變頻調(diào)速技術(shù)在水泵領(lǐng)域的推廣應(yīng)用，經(jīng)過對原供水系統(tǒng)流量和揚程變化充分的論證，于2002年9月份，將原泵站工藝流程改造為圖2。

2 變頻系統(tǒng)的節(jié)能原理

　　變頻系統(tǒng)的節(jié)能原理見圖3。

　　假定合理的供水恒壓值為H₁時，管道阻力曲線為R，工況點為P₁，管網(wǎng)流量為Q₁，此刻對應(yīng)的耗能大小可用面積表示為：A₁=OH₁P_lQ_l (1)
　　若管網(wǎng)流量由Q₁下降至Q₂時，因采用工頻運轉(zhuǎn)，電機功率一定，水泵工作特性曲線N₁不變，工況點由P₁到P₃點，此刻對應(yīng)的耗能大小可用面積表示為：A₃=OH₃P₃Q₂ (2)
　　據(jù)實測，A₁與A₃的差值不是很大，但因水泵產(chǎn)生了剩余壓頭△P₃P₀較大，對系統(tǒng)運行極不安全，尤其是夜間為甚。采用變頻調(diào)速恒壓供水后，變頻系統(tǒng)能根據(jù)管網(wǎng)流量Q的變化自動改變水泵運轉(zhuǎn)和水泵工作特性曲線N₂，并使H₂=H₁，此刻對應(yīng)的耗能大小可用面積表示為：A₂=OH₁P₂Q₂ (3)
　　顯然，節(jié)能面積為：△A=A₃-A₂=H₁H₃P₃P₂
　　節(jié)能效率為：η=△A/A₃·100%
　　根據(jù)一年運行實測計算：η_電=38.5%，η_水=20.5%
　　另外需要指出的是，恒壓的定義是指水泵站出口（壓力傳感器）的壓力不變，而對于末端的用戶壓力，因有剩余壓頭△P₂P₀的產(chǎn)生不是恒定值。但△P₂P₀＜△P₃P₀，故其壓力波動在許可范圍內(nèi)，可視為恒壓供水。

3 運行工況分析及運行效果

　　①壓力與時間的運行工況見圖4。

　　在23：00→6：00夜間段內(nèi)，3^#或4^#小泵（30kW)變頻運行，每天自動交替切換一次。期間若電機的頻率小于25Hz,5^#睡眠泵（15kW）延時40s變頻啟動投入運行。喚醒時40s后停止，3^#或4^#小泵自動投入變頻運行。在6：00→23：00晝夜段內(nèi)1^#或2^#大泵（55kW)變頻運行，每天自動交替切換一次。期間若單臺大泵不足時，3^#或4^#延時600s后自動投入共頻運行（啟動方式Y(jié)-△）；若壓力超高時，3^#或4^#小泵自動延時60s后退出運行。
　　因本集團公司住宅區(qū)的供水在晝夜間的流量變化范圍為：120m³/h-185m³/h；在夜間的流量變化范圍為；45m³/h-100m³/h,故變頻系統(tǒng)采用兩個時間段的恒定壓力值控制（亦可任意調(diào)整）。
　　②電流與時間的運行工況見圖5。

　　③住宅區(qū)分區(qū)減壓措施：
　　鑒于本集團公司住宅區(qū)南北方向地域狹窄，南北兩端地平高差20m，故將住宅區(qū)分為高壓區(qū)和低壓區(qū)。高壓區(qū)供水壓力由變頻器控制（0.6-0.35MPa)；低壓區(qū)供水壓力由可調(diào)式減壓穩(wěn)壓閥自動控制（0.35MPa），解決了以往用普通閘閥只能減動壓而不能減靜壓和穩(wěn)壓的技術(shù)缺陷。

4 結(jié)語

　　自本住宅區(qū)供水系統(tǒng)投入運行一年來，節(jié)電效率38.5%，節(jié)水效率20.5%。實現(xiàn)了24h全天供水（原來每天只供水16h），改善了水泵電機的機械特性，供水系統(tǒng)運行無沖擊、無水錘，平穩(wěn)可靠。

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作者簡介：王建民（1963-），男，山西芮城人，工程師，電話（0917）3624411-6355。