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關鍵詞：深井泵   小流量供水   節能  無塔供水設備

摘要：當前深水井采用變頻調速控制的非常廣泛，由于存在生活用水小流量期間的“費電”問題，不少村鎮在改用變頻供水模式后，千噸水能耗指標較高。本文結合新密市超化鎮東店村深水井小流量變頻恒壓穩壓供水系統，介紹了深水井小流量變頻供水系統的方案設計及運行情況。

變頻設備深井無塔供水設備無塔設備簡介：   

 隨著變頻調速技術的發展和人們對生活飲用水品質的要求不斷提高，變頻供水設備已廣泛應用于城市住宅小區的生活二次加壓供水系統。近年來，深水井潛水泵采用變頻調速控制的也已非常廣泛，由于不需再建水塔，設備占地小，建設周期短，另外水質無二次污染，水泵軟啟動軟停車，故障率低，設備大修周期延長，使用壽命提高。但是，變頻恒壓供水系統在實際應用中若選型及控制不當，不但達不到節能目的，反而“費電”，尤其深水井變頻系統問題更為突出。為此，不少村鎮在采用變頻供水模式后，感到并不像傳統宣傳的那樣“用變頻就節電”，使得對變頻模式產生“懷疑”和“信任危機”，甚至有些地方人畜飲水項目干脆不采用變頻供水模式。難道國家一直在推廣的變頻節電技術真的有問題嗎？其根本原因在于變頻供水系統存在的小流量能耗問題。

變頻設備深井無塔供水設備無塔設備廣泛應用于廠礦、公共建設、工地施工等水源是機井的情況。   

變頻設備深井無塔供水設備無塔設備主要分為不設上水池（水箱）的井水直供式（圖1）和設上水池（水箱）的井水加壓式（圖2）兩種。不設上水池（水箱）方式又可叫做無塔供水設備。

變頻設備深井無塔供水設備無塔設備核心技術：保持管網壓力恒定，防止管網壓力過大，管網破裂。

許多深井泵沒有選用恒壓控制，而是水泵直接供水，當用水負荷減少時（用戶用水少），管網壓力會升高，常常引起閥門和接頭等處爆裂，讓費大量的水，也增加了維修成本，特別是很多農村采用的是增強塑料管，更加容易造成爆管的可能。恒壓供水的方式有水塔供水和氣壓供水及變頻恒壓供水三種方式，變頻恒壓供水控制方式是投資最少，也是最省電的控制方式，沒有水塔供水的占地問題和氣壓供水水泵頻繁啟停問題，實踐檢驗，變頻恒壓供水控制方式是最好的恒壓控制方式。

能夠節省電能，降低供水成本。     

變頻控制可以讓深井泵在用水量小的時候，降低水泵的轉速，從而消耗的電能也隨之降低，深井泵是平方轉矩負載，其功率和轉速的三次方成正比，當轉速降為額定轉速的60%時，其功率是額定的21.6%，可節省78%的電能，此外，采用變頻調速，可以提高功率因數，把無功的電能轉化為有功的電能，實踐證明，采用變頻控制節電率至少在30%，提高水泵的使用壽命                                            

變頻器具有很強的保護功能，水泵過載、過流、失速、欠電壓、過電壓等引起水泵損壞的因素及時保護，不引起水泵燒壞。變頻器使水泵啟動時軟啟動，即水泵由0轉速按照加速時間，緩慢地增加轉速，這樣，減少了水泵啟動時大電流的沖擊，也減少了啟動時水泵極聯間迅速啟動時的磨損。水泵停機時變頻器讓水泵按照減速時間，逐步停機，這樣，減少了因為突然停機，滯留在管網的水形成水錘，對水泵造成很大的損傷。實踐證明，采用變頻恒壓控制能使水泵的使用壽命提高一倍以上，也能有效地減少水泵的維護次數。

智能化控制，全自動運行：                                      

供水設備采用PID閉環調節，恒壓精度高，水壓波動小。具有過載、短路、過流等各種自動保護功能，設備運行穩定、可靠，方便使用和維護。具有缺水停泵、定時自動切換水泵運轉等功能，可以實現無人職守?？山⑦h程監控系統，實時監控設備的運行情況。變頻設備深井無塔供水設備無塔設備平滑控制和壓力補償技術:                                  

平滑控制技術:控制系統擁有壓力平滑控制技術。如果沒有平滑控制技術，設備往往會出現壓力過調的情況。在加減泵或出現水量變化較大的情況下，壓力波動比較大。采用平滑控制技術后，系統可以根據實際反饋壓力自動控制加減速速度，使系統的壓力更加穩定。

壓力自動補償技術根據系統阻力特性，當流量越大時，系統的阻力越大。為了滿足系統在最大用水量時有足夠的揚程來克服系統阻力。一般廠家在設定系統壓力時只能按最大流量所需的壓力來設置，當小流量用水時壓力過剩造成能量浪費。長沙中崛供水設備有限公司的無負壓控制系統擁有壓力平滑控制技術，可以根據系統用水量的變化自動調節系統的設定壓力，在小流量用水時運行在低壓力值，隨著用水量的增大，系統按照水力特性，逐漸增大系統的使用壓力。從而最大限度地節省了電能。

變頻設備深井無塔供水設備無塔設備詳細說明：

變頻設備深井無塔供水設備無塔設備介紹：    

當前，我國已初步具備了建設新農村的條件：一方面，經過改革開放以來的快速發展，綜合國力顯著增強，有了支持保護農業、加大農村基礎設施建設投入的經濟基礎；另一方面，近年來，在起點較高的基礎上，黨中央、國務院為改善農村生產生活條件出臺了一系列更直接更有力的政策措施，特別是農村“六小工程”建設進展順利，成效顯著，為新農村建設積累了有益的經驗。新密市超化鎮東店村變頻供水工程的實施就是當地新農村建設的一個亮點。新密市超化鎮東店村位于超化鎮政府東800米，現有人口900多戶。當地煤炭資源豐富，同時也是全國耐火材料的生產集中地。隨著經濟的快速發展，尤其煤炭資源的開發，也對當地人民群眾的飲水問題造成一定影響，可飲用水層水位日益降低。新密市各級政府非常重視東店村的飲水問題，結合該村的實際問題，國家劃撥專項資金，村子自籌部分資金，各戶收取到戶水表費、入戶費，總共投資約100萬元，建成現在日最大供水量800噸的深水井變頻調速供水系統。

變頻設備深井無塔供水設備無塔設備節能節資分析：

根據流體力學理論，當水泵調速時，水泵電機軸功率P和流量Q、壓力H與轉速N之間的關系為：Q1/Q2= N1/N2                                     (1-1)H1/H2=（N1/N2）2                                 (1-2)P1/P2=（N1/N2）3                                  (1-3)即水泵的流量與其轉速成正比，揚程（壓力）與其轉速的平方成正比，軸功率與其轉速的立方成正比。按以上關系，在其它運行條件不變的情況下，通過下調電機的運行速度，其電耗是與轉速成立方關系降低的，節電效果應非常明顯。例如如果工況只需要50％的水量，則可以將電機的轉速調節為額定的一半，此時電機消耗的功率僅為額定的12.5％，即理論上節能可達87.5％。但以上結論只是理論分析，而且以上關系滿足的前提是水泵的總效率η恒定，實際上當調速范圍很大時，水泵的總效率η變化（降低）較大，根據水泵電機軸功率P和流量Q、揚程（壓力）H之間的關系：P=K?H?Q/η                                   (1-4)其中K為常數，η為水泵的總效率。一般當水泵調速70%以下時，水泵效率η急劇降低，而且，實際的供水系統并不是開環狀態，而是恒壓閉環控制系統，速度調節范圍不能很大，否則就滿足不了設定壓力的要求，所以，實際的變頻恒壓閉環供水控制系統小流量甚至“零流量”時水泵轉速并不很低，管路壓力設定越高，“零流量”頻率越高。根據經驗知道，對多層供水系統“零流量”頻率約為25~30Hz，對高層、深水井供水系統“零流量”頻率約為30~35Hz，若水泵揚程（選型不當）富裕量小，“零流量”頻率會更大。所以水泵在70%以下調速時，其電機軸功率P降低平緩，并不是完全與轉速成立方的關系降低，這一點已由實踐得以證實?？梢哉f公式(1-1)~(1-3)僅當速度調節范圍不大時成立，因此相對于水塔、高位水箱等的工頻供水模式，當水泵速度調節范圍很大時，變頻供水模式就存在小流量“費電”問題。隨著人民生活水平的提高，一般生活供水系統都要求24小時不間斷供水，村鎮供水系統同樣有此要求。而對于純生活供水系統，供水高峰主要集中在早中晚三個時段約8個小時，其余時間供水量較小（甚至相差很大），若水泵功率較大，盡管采用變頻器調速，但由上知調速泵在小流量下運行效率很低，因而造成小流量供水時間段內較大的能量浪費。一般潛水泵功率較大，因而深水井變頻系統小流量“浪費”問題更為突出。假如深水井潛水泵功率為30KW，小流量頻率按30Hz計算，每天夜間近6個小時內約有50~70KWh電能被“浪費”，實際白天也有近8個小時用水量較小，綜合考慮，保守估計一年就多耗費30000~40000KWh！因此，不少村鎮在使用變頻供水模式后，感到電能消耗很大。下面就結合東店村的變頻供水系統，介紹使用恒壓穩壓變頻供水的方案解決小流量供水的耗能問題。變頻設備深井無塔供水設備無塔設備案例：  新密市超化鎮東店村變頻供水工程采用深水井變頻調速并配套小流量囊式氣壓罐恒壓穩壓供水的方案。深水井由新密市水利局負責勘探鉆井，井深650米，水井凈水位約65米，動水位81米，配套潛水泵型號為200QJ40-204/16，額定出水量40m3/h，額定楊程204米，額定功率37KW，電機額定電流79A。配套PCS-BP-1R-45KW型變頻柜，主器件變頻器采用日本東芝原裝VF-P7-45KW型變頻器，為保證可靠供水，還備用一套西安西普STR軟起動器作為備用工頻起動回路。為更好節約電耗，考慮了小流量供水節電方案，在供水主干管上安裝一臺NZG1600-0.6MPa囊式氣壓罐。水壓信號由安裝在供水主干管上的耐震遠傳壓力表YZT-1.0MPa和耐震電接點壓力表YX-1.0MPa提供。變頻柜控制核心為西門子可編程控制器LOGO 230RCo，開機運行時首先進入變頻恒壓供水模式，當系統用水量減小，運行頻率降至小流量頻率fL時，系統進入小流量變頻穩壓狀態，同時LOGO自動計算潛水泵穩壓運行時間Tb和停泵保持時間Tt，若Tb超過T0(設為6分鐘)或Tt超過Te（設為3分鐘），系統則回到潛水泵變頻恒壓供水模式。變頻設備深井無塔供水設備無塔設備調試運行情況   

 變頻控制設備調試按以下步驟進行：

1）先檢查潛水電機絕緣情況，結果應符合廠家說明書要求。

2）連接變頻柜電源主進線，空轉運行變頻器，檢查變頻器顯示及變頻器參數設置，并先設置小流量頻率為50Hz。

3）連接潛水電機電纜。關小出水總閥，將雙向閘刀投向工頻側，起動水泵，用鉗形表檢測三相運行電流，觀察三相電流是否平衡，逐步打開總閥，觀察電流變化及其他情況是否正常。

4）停機后，檢查壓力表傳感器連線，調整電節點壓力表上下限，按實際需求設置，本工程可設置為0.24MPa~0.50MPa。

5）關小出水總閥，帶負荷運行變頻控制設備，利用變頻器面板上升、下降鍵調整恒壓設定值，使總管出口水壓恒定為0.3MPa（按實際需要設定）。適當調節總閥，觀察壓力變化及響應情況，如需要還要對變頻器內部PID參數進行整定（參看相關說明）。

6）關死出水總閥，測試本系統的“零流量”頻率f0，根據該頻率值設置小流量頻率fL，一般比“零流量”頻率高3~5Hz。

7）稍稍打開出水總閥，模擬小流量供水工況，觀察由變頻恒壓模式進入小流量變頻穩壓模式情況。逐步打開出水總閥，觀察小流量變頻穩壓模式返回變頻恒壓模式的切換運行情況。

8）記錄相關運行參數，可編程設置和變頻器參數，備案歸檔。有關變頻器參數設置見表1。實際調試過程順利，達到設計要求，這里不再詳細介紹，至今設備已正常運行近2個月，實際運行試驗表明，按當前供水規模，沒有小流量功能時平均日耗電400KWh，有小流量功能時平均日耗電200KWh。

變頻設備深井無塔供水設備無塔設備社會意義：    

在當前開展的新農村建設中，各級政府非常關注和加大農村基礎設施建設投入，尤其切實解決農民群眾的飲水問題，新密市超化鎮東店村變頻供水工程的實施就是新農村建設的一個亮點，通過近兩個月的正式運行，證明了深水井并配套變頻調速小流量恒壓穩壓供水方案的可行性。系統的成功運行，也為各地新農村建設中的人畜飲水工程建設積累了有益的經驗。

變頻設備深井無塔供水設備無塔設備保養及檢修：

1、電氣部分(1) 經常監視電源電壓，工作電壓為380V±1 0％．50Hz±2Hz。如果電源電壓超過了正 常的波動范圍，容易使電氣元件發生老化而降低設備的使用壽命。當電源電壓不正常時，應停止設備運行并切斷電源，待電源恢復正常后 再重新啟動。(2) 設備檢修須由專業人員操作，在切斷主電源5分鐘以后方可進行維修操作。(3) 要定期清理電控柜中的灰塵，保持電控柜的清潔。定期檢查電控柜中的接線螺絲． 確保接線可靠。

2、機械部分(1) 經常檢查管道，做好防腐工作。發現滲漏部位，及時予以更換。(2) 手動操作的各種閥門，經常性閉合開啟，防止因長期不動造成閥板銹死或橡膠閥座變形。(3) 水泵如發現過熱、振動或噪音過大等情況，應按照水泵說明書的要求及時進行處理。 3、其他(1) 泵房內應保持干燥、清潔、衛生、通風，以延長設備的使用壽命。(2) 冬季泵房低于0℃請做防凍措施。 

變頻設備深井無塔供水設備無塔設備適用范圍：

1、無塔變頻供水設備用于新建的住宅小區或辦公樓等生活用水。 

2、低層自來水壓力不能滿足要求的消防用水。 

3、改造原有的氣壓變頻給水設備 ，可以充分利用原有的氣壓罐。 

4、已經建好水池的，可以采用智能型管網接力升壓（無負壓）設備與水池共用的供水方式。 

5、自來水廠的大型供水中間加壓泵站。 

6、工礦企業的生產、生活用水等。 

7、各種循環水系統

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