二次供水變頻水泵低效運行的原因分析及對策

金程

摘 要：變頻水泵二次供水技術具有無水箱二次污染、能耗低等特點，但二次供水變頻水泵卻存在能耗高、低效運行的問題，因此，在實際工作中，要對引起二次供水變頻水泵低效運行的主要原因進行認真的分析，并制定相應的對策，從而有效地降低二次供水變頻水泵的能耗。

關鍵詞：二次供水；變頻水泵；低效運行

前言

供水企業是利用給水管網進行供水的，而管網自由水壓的大小是由供水范圍確定的，當管網供水壓力比較小時，不僅能有效地降低供水企業的運行成本，還能避免管網漏水、管道爆炸等安全事故的發生，但管網供水壓力比較小也容易引起建筑高區用水需二次加壓供水的現象，隨著城市的快速發展，城市二次供水的模式也越來越大，二次供水的能耗也越來越多，因此，如何減少二次供水的能耗成為當前思考的重要問題。

1 二次加壓供水方式

目前，在城市二次加壓供水中，常見的供水方式有氣壓給水、水池-水泵-水箱供水、變頻水泵供水等三種方式，下面就這幾種供水方式進行分析。

1.1 氣壓給水方式

氣壓給水方式是采用氣壓罐、恒速水泵、控制器件等幾種設備進行供水的，對于這種供水方式，不管水泵是否處于運行狀態，都能連續、自動的向給水系統供水，氣壓給水方式具有高位水箱維持壓力和水塔的功能，同時這種給水方式具有水質不受二次污染、靈活機動等特點，但這種供水方式的運行成本比較高。

1.2 水池-水泵-水箱供水方式

水池-水泵-水箱供水方式主要采用高位水箱、恒速水泵進行供水，這種供水方式能充分將高位水箱的恒壓作用發揮出來，這也使得恒速水泵在任何時間段都能處于高效工況點，同時這種供水方式可以能將水箱的調節作用充分發揮出來，從而緩解城市用水高峰的用水矛盾。水池-水泵-水箱聯合供水方式的能耗比較低，但這種供水方式很容易污染水質，近年來，人們對用水水質的要求越來越高，這也導致水池-水泵-水箱聯合供水方式越來越不受歡迎。

1.3 變頻水泵供水方式

變頻水泵供水技術是在自動控制技術、計算機技術、PLC技術的基礎上發展起來的，能根據用水變化自動調整水泵的轉速，從而滿足用戶的用水需求，同恒速水泵相比較，變頻水泵具有良好的節能效果。變頻水泵供水方式具有能耗低、無二次污染等特點，逐漸被廣泛的應用在城市供水系統中。目前，我國二次加壓供水系統常采用管網疊壓變頻供水或者變頻驅動水泵加壓供水方式進行供水。

2 二次供水變頻水泵低效運行的原因

2.1 水泵選擇不合理

從理論上看，變頻驅動水泵二次供水系統的水泵其能耗應該比較小，但在實際應用中發現，變頻供水系統的能耗很高，甚至比水泵-水箱聯合供水方式能耗的2倍都高，這說明變頻驅動供水系統并不節能。變頻水泵供水技術雖然在我國建筑二次供水中的應用時間比較長，但很多技術人員對變頻供水系統的認識還不全面，錯誤的認為采用變頻技術就是減少能耗，在進行二次供水設計時，隨意的選擇水泵，從而導致水泵選擇不合理，這就對二次供水變頻水泵運行效率造成很大的影響。在供水系統設計選擇水泵時，設計人員經常會按照供水系統最大設計流量進行組合，而在工程上有“一用一備、二用一備、三用一備、四用一備”等情況，流量匹配有“25%+25%+25%+25%、10%+30%+30%+30%、40%+40%+40%、50%+50%”等情況，設計人員在設計過程中選擇比較廣泛，審查人員很難判斷其泵組設計選配是否合理。

2.2 控制模式不合理

對于變頻調速水泵，其控制模式有變壓控制和恒壓控制兩種情況，其中變壓控制是根據水泵出口處的流量計和壓力傳感器，分析管網用水實際需求，然后對水泵的轉速進行調整，從而滿足用戶的用水需求；恒壓控制是在管網末端或者水泵出口處安裝壓力傳感器，然后設定一個恒定的水壓，對電機轉速、水泵轉速、運行水泵的數量等進行調整，從而滿足用戶用水需求，根據壓力傳感器的安裝位置，可以將恒壓控制分為管網末端壓力恒定控制和水泵出口壓力恒定控制兩種情況。在確定變頻調速水泵控制模式時，設計人員經常會忽略水泵效率調速極限及管網水力特性，從而造成能耗浪費，如用水量小于最大設計流量時，管網實際需求壓力必然小于供水壓力，這時多余的水頭壓力就會造成浪費。

2.3 供水系統內部局部水損比較大

近年來，隨著我國建筑行業的快速發展，二次供水規模越來越大，變頻供水設備的發展也越來越快，目前，很多變頻供水系統是由廠家直接提供的，由于變頻供水系統具有集成組裝的特點，很多廠家都是自主研究主要構件，然后在市場上采購控制元件、閥件等器件，廠家在選購這些器件時，經常會忽略閥件的局部損失，這就會對水泵運行效率造成很大的影響。

3 提高二次供水變頻水泵運行效率的措施

3.1 建立用水負荷模型

在變頻驅動供水技術方面，國內外很多學者已經有了深入的研究，但對二次供水用戶用水量、用水規模等方面的研究還比較少，因此，要加大對用戶用水特性的研究力度。由于變頻供水泵的選配對其運行效率有直接影響，而用戶用水量、用水變化規律、用水規模等對變頻供水泵的選配有很大的影響，因此，在進行二次供水設計時，要針對用戶用水量、用水變化規律、用水規模等進行詳細調查研究，并建立相應的用水負荷模型，從而為變頻供水泵的選配提供依據。

3.2 開發新型控制系統

對控制系統不合理引起的變頻水泵低效運行現象，首先要改變水泵出口壓力恒定低效控制模式，其控制方式改變成水泵出口變壓變流量控制，并將變頻水泵組控制模式改變成單變頻控制方式，從而提高變頻水泵高效運行范圍。在確定二次供水變頻水泵控制方式時，要對水泵效率調速極限因素進行分析，從而為水泵全流量效率運行提供保障。對于管網變化因素多、用水變化大的建筑二次供水，要對水泵效率調速極限、管網特性、控制策略等進行全面分析，推行控制系統的工程化應用，從而確保二次供水變頻水泵的高效運行。

3.3 降低變頻供水設備內部損耗

對于二次供水變頻水泵設備，要注重降低變頻供水設備內部損耗的問題，從而有效地提高二次供水變頻水泵運行效率。變頻供水泵生產廠家在進行設備生產時，要注意加強產品質量控制，根據設備的實際情況，選購配套的控制元件、閥件等器件，從而提高整裝設備的運行效率。

4 結束語

引起二次供水變頻水泵低效運行的主要原因有水泵選擇不合理、控制模式不合理、供水系統內部局部水損比較大，因此，在進行變頻水泵二次供水時，要建立用水負荷模型、開發新型控制系統、降低變頻供水設備內部損耗，從而有效地提高變頻供水系統的運行效率，促進節能型社會的構建。

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