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：通過在住宅區供水系統中采用變頻調速恒壓供水技術，對原有的供水設施進行了技術改造。投入運行一年來，節電率達38.5％，節水率達20.5％，實現24h全天供水，改善了水泵電機的機械特性，供水系統運行無沖擊、無水錘，平穩可靠。
　　關鍵詞：變頻調速；恒壓供水；住宅區；節電；節水
　　中圖分類號：TU821.5 文獻標識碼：B 文章編號：1009-2455(2004)03-0049-02

1 系統概況

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

　　當時是按照傳統的設計習慣，重點考慮的是水泵應滿足住宅區最不利工況點的要求，也就是以住宅區供水管網系統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系統、室內衛生潔具的安全造成威脅，形成一個不安全、不可靠、不經濟、不合理的供水模式。盡管也采用人工根據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。隨著變頻調速技術在水泵領域的推廣應用，經過對原供水系統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 變頻系統的節能原理

　　變頻系統的節能原理見圖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，管網流量為Q₁，此刻對應的耗能大小可用面積表示為：A₁=OH₁P_lQ_l (1)
　　若管網流量由Q₁下降至Q₂時，因采用工頻運轉，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，此刻對應的耗能大小可用面積表示為：A₃=OH₃P₃Q₂ (2)
　　據實測，A₁與A₃的差值不是很大，但因水泵產生了剩余壓頭△P₃P₀較大，對系統運行極不安全，尤其是夜間為甚。采用變頻調速恒壓供水后，變頻系統能根據管網流量Q的變化自動改變水泵運轉和水泵工作特性曲線N₂，并使H₂=H₁，此刻對應的耗能大小可用面積表示為：A₂=OH₁P₂Q₂ (3)
　　顯然，節能面積為：△A=A₃-A₂=H₁H₃P₃P₂
　　節能效率為：η=△A/A₃·100%
　　根據一年運行實測計算：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的產生不是恒定值。但△P₂P₀＜△P₃P₀，故其壓力波動在許可范圍內，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，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-△）；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,故變頻系統采用兩個時間段的恒定壓力值控制（亦可任意調整）。
　　②電流與時間的運行工況見圖5。

　　③住宅區分區減壓措施：
　　鑒于本集團公司住宅區南北方向地域狹窄，南北兩端地平高差20m，故將住宅區分為高壓區和低壓區。高壓區供水壓力由變頻器控制（0.6-0.35MPa)；低壓區供水壓力由可調式減壓穩壓閥自動控制（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壓的技術缺陷。

4 結語

　　自本住宅區供水系統投入運行一年來，節電效率38.5%，節水效率20.5%。實現了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，供水系統運行無沖擊、無水錘，平穩可靠。

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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。