二次加壓泵站的運(yùn)行調(diào)節(jié)及節(jié)能分析

潘福喜

（華南農(nóng)業(yè)大學(xué)后勤處，廣州 510642）

而隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，傳統(tǒng)供水系統(tǒng)的壓力不足，難以滿足高樓層用戶的用水需求，分級(jí)加壓供水系統(tǒng)可通過二次加壓泵站的設(shè)置提高水壓，提高供水的效率和實(shí)效性。用戶不同時(shí)間段的用水需求存在較大的差異，為了避免水泵在低負(fù)荷的狀態(tài)下長期運(yùn)行造成設(shè)備的故障以及能源的浪費(fèi)，同時(shí)提高二次加泵機(jī)組的運(yùn)行效率，需要采取恰當(dāng)?shù)倪\(yùn)行調(diào)節(jié)策略。

1 二次加壓泵站供水方式概述

對二次加壓泵站的壓力、液位以及流量等運(yùn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)的主要目的是滿足用戶對供水壓力和流量的要求。在科技進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動(dòng)之下，二次加壓泵站的供水方式也日趨多樣化，主要可以分為調(diào)速調(diào)節(jié)和非調(diào)速調(diào)節(jié)兩大類。其中前者有變極調(diào)速、直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速、耦合器調(diào)速以及變壓調(diào)速等，而后者主要包括泵并聯(lián)調(diào)節(jié)、分流調(diào)節(jié)、泵串聯(lián)調(diào)節(jié)、汽蝕調(diào)節(jié)和節(jié)流調(diào)節(jié)等。以變頻技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的變頻變速調(diào)節(jié)也屬于調(diào)速調(diào)節(jié)的重要類型。供水方式需要基于水泵運(yùn)行調(diào)節(jié)技術(shù)，現(xiàn)階段我國二次加壓泵站常用的供水方式有水泵直流變頻調(diào)速變壓變流供水、水泵全速節(jié)流供水、水泵變頻調(diào)速變壓變流供水和恒壓變流供水四種。不同的供水方式的運(yùn)行調(diào)節(jié)原理不同，調(diào)節(jié)和控制效果以及能耗水平也存在顯著的差異。

2 供水方式運(yùn)行特點(diǎn)和能耗的對比分析

2.1 水泵直連變頻調(diào)速變壓變流供水

采用該方式進(jìn)行供水系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)時(shí)需要將水泵直接與自來水管網(wǎng)相連，并通過補(bǔ)償裝置以及負(fù)壓抑制裝置的使用，對自來水的供水水壓和供水流量進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而確保水泵出口管路壓力的穩(wěn)定性，避免進(jìn)口管路負(fù)壓的出現(xiàn)，變頻器是二次加壓水泵機(jī)組運(yùn)行調(diào)節(jié)的重要裝置。水泵直聯(lián)變頻調(diào)速變壓變流供水方式不會(huì)產(chǎn)生額外的水力損耗。同時(shí)，供水管網(wǎng)系統(tǒng)上一環(huán)節(jié)的殘余壓力可以在該環(huán)節(jié)得到利用，提高了能量的利用效率，降低了設(shè)備運(yùn)行的能耗。將二次加壓設(shè)備直接連接于自來水管網(wǎng)上可以對用戶需求的反應(yīng)速度，而且不需要高位水箱以及地下水池進(jìn)行儲(chǔ)水，減產(chǎn)了供水的環(huán)節(jié)，避免了儲(chǔ)水設(shè)施對自來水造成二次污染。在實(shí)際的使用中該供水方式在運(yùn)行效率以及節(jié)能效果上的表現(xiàn)都較為突出，未來的發(fā)展應(yīng)用前景也較為廣闊。

2.2 水泵全速節(jié)流供水

在保持水泵全速運(yùn)行的狀態(tài)下，對其出口調(diào)節(jié)閥的狀態(tài)進(jìn)行改變，從而實(shí)現(xiàn)對自來水管網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的阻力損失的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)節(jié)流供水的目的。二次加壓泵的功率以及性能特征與自來水管網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)并不存在直接的關(guān)聯(lián)，用戶需水量的變化會(huì)影響到二次加壓泵站水泵的流量，根據(jù)用戶需水量呈現(xiàn)出的時(shí)間規(guī)律，水泵流量的調(diào)節(jié)也會(huì)受到時(shí)間的影響。水泵全速節(jié)流供水的運(yùn)行調(diào)節(jié)方式較為便捷，且安全性和可靠性比較高，裝置的成本也比較低，可以充分滿足自來水管網(wǎng)建設(shè)中初始資金不足的問題。但是該供水方式無法對殘留水力進(jìn)行充分利用，如果運(yùn)行表現(xiàn)與設(shè)計(jì)出現(xiàn)較大的偏差，或者是變化較大，偏離高效區(qū)時(shí)就會(huì)造成較大的能量損耗，節(jié)能效果較差，目前漸漸被其它的供水方式所替代。

2.3 水泵變頻調(diào)速變壓變流供水

該方式通過對速度的調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)對加壓泵運(yùn)行狀態(tài)的調(diào)節(jié)控制。水壓會(huì)隨著用戶用水量的變化而變化，因而，可以在自來水管網(wǎng)的末端設(shè)置壓力傳感器將壓力的變化情況反饋到供水系統(tǒng)的控制中心，將其與初始值進(jìn)行比校后發(fā)送變頻指令至變頻器上，通過改變電機(jī)的速度來實(shí)現(xiàn)對水泵運(yùn)行工況的調(diào)節(jié)。水泵變頻調(diào)速變壓變流供水方式的運(yùn)行功率與泵類裝置的性能不存在直接關(guān)系，而與供水流量以及自來水管網(wǎng)的特性在不同時(shí)間點(diǎn)上呈現(xiàn)的特點(diǎn)相關(guān)。該方式不會(huì)產(chǎn)生額外的水力損耗，相對而言節(jié)能效果更顯著。但是該方式對于自來水管網(wǎng)末端的壓力傳感器的精確性以及壓力變化信號(hào)的傳輸反饋時(shí)效性要求較高，但是壓力信號(hào)和調(diào)速控制信號(hào)在傳輸?shù)倪^程中容易受到干擾出現(xiàn)衰減，進(jìn)而影響到運(yùn)行調(diào)節(jié)的效果。

2.4 水泵變頻調(diào)速恒壓變流供水

水泵變頻調(diào)速恒壓變流與上述供水方式的運(yùn)行原理類似，都是利用用戶用水量變化引起的壓力變化作為基礎(chǔ)，該方式的壓力傳感器設(shè)置在水泵機(jī)組的出口干管之上，并根據(jù)反饋的壓力變化狀況對電機(jī)速度進(jìn)行改變，調(diào)節(jié)運(yùn)行工況使水泵機(jī)組的出口干管的壓力值恒定，滿足用戶對自來水流量的要求。該方式的運(yùn)行調(diào)節(jié)時(shí)效性和調(diào)節(jié)效率都比較高，相較于水泵全速節(jié)流供水能耗更小。該方式的運(yùn)行功率會(huì)受到流量壓力的影響，因而節(jié)能效果會(huì)受到水泵、變頻器和調(diào)速裝置性能的影響。水泵變頻調(diào)速恒壓變流供水可以對機(jī)組的啟動(dòng)和控制性能進(jìn)行優(yōu)化和改善，二次加壓泵站的相關(guān)設(shè)備的磨損率降低，使用壽命延長。

3 結(jié)語

綜上所述，不同的自來水二次加壓方式的使用效果、運(yùn)行原理以及能耗等都存在較大的差異，水泵變頻調(diào)速恒壓變流供水憑借其較高的供水效果和節(jié)能性成為目前常用的二次泵站運(yùn)行調(diào)節(jié)方式。

[1]馮乃平.基于較大地形高差的城市供水—加壓站設(shè)計(jì)與討論[J].價(jià)值工作,2016（16）.

[2]高仁衛(wèi).分布式二次變頻循環(huán)水泵供熱系統(tǒng)一體化智能控制系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用[J].區(qū)域供熱,2016（02）.