第一篇：無負壓變頻供水的工作原理

無負壓變頻供水的工作原理

一、無負壓變頻供水設備概述

隨著我國社會主義現(xiàn)代化建設事業(yè)的持續(xù)發(fā)展，給排水設備也在不斷提高，從過去老式的水泵加屋頂水箱到現(xiàn)在變頻供水（節(jié)能、去掉了易污染的屋頂水池）。近年來又一新型的供水設備出現(xiàn)——無負壓變頻恒壓供水，它是在變頻恒壓供水設備上發(fā)展起來的，它主要由無負壓調(diào)節(jié)罐、水泵、氣壓罐、智能控制系統(tǒng)等組成。就它的工作原理介紹如下：

自來水管網(wǎng)的水直接進入調(diào)節(jié)罐，罐內(nèi)的空氣從真空消除器內(nèi)排出，待水充滿后，真空消除器自動關閉。當自來水能夠滿足用水壓力及水量要求時，設備通過旁通止回閥向用水管網(wǎng)直接供水；當自來水管網(wǎng)的壓力不能滿足用水要求時，系統(tǒng)通過壓力傳感器（或壓力控制器、電接點壓表）給出起泵信號起動水泵運行。水泵供水時，若自來水管網(wǎng)的水量大于水泵流量，系統(tǒng)保持正常供水；用水高峰期時，若自來水管網(wǎng)水量小于水泵流量時，調(diào)節(jié)罐內(nèi)的水作為補充水源仍能正常供水，此時，空氣由真空消除器進入調(diào)節(jié)罐，消除了自來水管網(wǎng)的負壓，用水高峰期過后，系統(tǒng)恢復正常的狀態(tài)。若自來水管網(wǎng)停水而導致調(diào)節(jié)罐內(nèi)的水位不斷下降，液位探測器給出水泵停機信號以保護水泵機組。

二、無負壓變頻供水設備設備特點

1、節(jié)電節(jié)水

采用變頻進行軟件起動，避免了電流沖擊。同時是實現(xiàn)恒壓控制，也避免了對管網(wǎng)的沖擊，延長了管路及閥門的壽命。傳統(tǒng)的水池二次加壓供水方式將自來水放入水池，使原有的自來水壓力釋放為零，浪費可自來水原有壓力能。該設備利用調(diào)節(jié)裝置與自來水管網(wǎng)聯(lián)結可充分利用管網(wǎng)的壓力能，節(jié)電可達50%～90%。

2、消除了地下水池的二次污染

傳統(tǒng)的水池二次加壓供水方式將自來水放入水池，水池的水易于被贓物甚至動物尸體所污染，尤其在夏天易產(chǎn)生藻類或滋生蚊蟲，直接影響到用戶的身體健康。該設備利用調(diào)節(jié)裝置采用封閉式供水方式，消除了二次污染。

3、節(jié)省投資，減少占地，安裝、使用、檢修方便

建造水池，工程總投資大，并且使用過程中要定期清洗，不但增加了工程的總投資，還增加了日常的維護費用。該設備利用調(diào)節(jié)裝置供水，節(jié)省投資，減少占地，根據(jù)用戶的現(xiàn)場情況可以采用立式或臥式不同的安裝方式，檢修方便。

4、采用PID閉環(huán)調(diào)節(jié)，恒壓精度高，水壓波動小。

5、具有過載，短路，過流等各種自動保護功能。

6、自動化程度高，運行可靠，管理方便。

三、無負壓變頻供水設備與變頻恒壓供水的比較

四、無負壓變頻供水設備的應用與缺陷

無負壓變頻供水本身是一種供水設備，根據(jù)它自身的特點應用如下：

1、適用于任何自來水壓力不足地區(qū)的加壓給水。

2、新建改建擴建的住宅小區(qū)、寫字樓、綜合樓生活用水。

3、自來水廠的給水中間加壓泵站。

4、工礦企業(yè)的生、生產(chǎn)用水等。

5、各種循環(huán)水系統(tǒng)。

盡管無負壓變頻供水設備有它自身的優(yōu)點（節(jié)能、衛(wèi)生等）但有它明顯不足的一面。首先，它的供水可靠性不高。由于它缺少畜水池，市政供水一有故障，整個設備癱瘓,用戶沒水用。因此對用水要求高的建筑物和消防用水是不適應。其次，由于它一種新型的設備，技術不是很成熟，技術參數(shù)并不很規(guī)范，如選型水

泵（H、Q），調(diào)節(jié)罐（V）的確定等等。第三，由于它是從市政管網(wǎng)中直接抽水，盡管可以解決負壓問題，但還得取得主管部門批準。（《城市供水條例》規(guī)定：禁止在城市公共管道上直接裝泵抽水）最后是該設備技術還有待進一步完善。如技術應用的前提是什么？城市給水管供水量與二次供水用戶最大用水量的匹配關系；無負壓變頻供水設計流量如何取值，泵要否備用；穩(wěn)流罐起何作用？是密閉的嗎？容積如何取值；如何保證空氣不污染二次供水水質(zhì)？還有待大家共同去探討。

總之，一種新的產(chǎn)品不可能解決所有問題，能解決一些問題就是一種進步，我們應該去支持它，發(fā)展它。

五、無負壓變頻供水設備

為解決傳統(tǒng)生活供水系統(tǒng)中，水泵的直接接入自來水管網(wǎng)對自來水管網(wǎng)產(chǎn)生的負壓問題，我公司創(chuàng)新研制開發(fā)可新一代ZBW系列無負壓給水設備(管網(wǎng)調(diào)節(jié)增壓設備)。該產(chǎn)品不但解決了地下水池的二次污染問題，還可以和純凈水設備配套，直接作為飲用水的增壓設備，可以在任何一個需要管網(wǎng)增壓的供水系統(tǒng)中使用。該系列產(chǎn)品獲得多項使用新型國家專利。

六、無負壓供水設備工作原理

微機設定給水泵工作壓力，既用戶用水壓力。生活給水時，設備運行在低壓變頻狀態(tài)，有變頻器時刻監(jiān)控管網(wǎng)壓力，對反饋值和設定值進行運算和比較計算，若管網(wǎng)壓力高于用戶所需壓力(設定壓力)則自動減少輸出頻率，從而使泵的轉(zhuǎn)速減少，出水量減少。若管網(wǎng)壓力低于用戶所需壓力(設定壓力)則自動增加輸出頻率，從而是泵的轉(zhuǎn)速增加，出水量增加，當一臺泵運行滿足不了用戶需要時，其他各臺泵自動投入，以保證用戶的使用壓力。

當自來水管網(wǎng)的壓力升高到達與用戶使用壓力時候，變頻器經(jīng)過一段延時后便降低轉(zhuǎn)速直到停機。只有當壓力降到某一設定壓力值時，變頻器才重新開始工作。變頻泵組的工作知識滿足擁護的用水壓力與管網(wǎng)壓力之差。大大節(jié)約了電能。

當流量調(diào)節(jié)器內(nèi)壓低于一個大氣壓時，安裝在流量調(diào)節(jié)器頂?shù)呢搲合髯詣哟蜷_，使氣體進入流量調(diào)節(jié)器內(nèi)，消除負壓。當流量調(diào)節(jié)器內(nèi)壓力升高時，又可以將多余的氣體排除流量調(diào)節(jié)器外，使流量調(diào)節(jié)器內(nèi)蓄滿水，以備下次用水高峰期時使用。當流量調(diào)節(jié)器內(nèi)蓄滿水后，安裝在流量調(diào)節(jié)器頂?shù)呢搲合髯詣雨P閉，防止溢流。

七、無負壓變頻供水設備工作過程

1、管網(wǎng)壓力高于或等于用戶壓力時

當自來水壓力高于用戶使用壓力時，旁路止回閥導通，由自來水直接供給用戶用水。用戶壓力高于或等于設定壓力，變頻設備不運行，水泵處于停機狀態(tài)。

2、管網(wǎng)壓力低于用戶壓力時

變頻設備開始運行，水泵處于開始運轉(zhuǎn)。

3、管網(wǎng)流量大于等于用戶用水量時

若流量調(diào)節(jié)器內(nèi)有空氣則壓力升高，又可以將多余的氣體排出流量調(diào)節(jié)器外。使流量調(diào)節(jié)器內(nèi)蓄滿水以備下次用水高峰期時使用。當流量調(diào)節(jié)器內(nèi)蓄滿水后，安裝在流量調(diào)節(jié)器頂?shù)呢搲合髯詣雨P閉，防止溢流。流量調(diào)節(jié)器內(nèi)壓力恢復至自來水管網(wǎng)壓力。

若流量調(diào)節(jié)器內(nèi)沒有空氣，流量調(diào)節(jié)器內(nèi)壓力保持自來水管網(wǎng)內(nèi)壓力。

水泵提升壓力為用戶用水壓力與管網(wǎng)里之差。

即水泵提供揚程=用戶用水壓力-管網(wǎng)壓力

管網(wǎng)流量小雨用戶用水量時流量調(diào)節(jié)器內(nèi)壓力降低，當流量調(diào)節(jié)器內(nèi)壓力低于一個大氣壓時，安裝在流量調(diào)節(jié)器頂?shù)呢搲合髯詣哟蜷_，使氣體進入流量調(diào)節(jié)器內(nèi)，消除負壓。

流量調(diào)節(jié)器內(nèi)壓力降為零。流量調(diào)節(jié)器內(nèi)的水與自來水的流入共同提供給用戶用水。流量調(diào)節(jié)器內(nèi)儲備水補償?shù)氖怯脩粲盟c管網(wǎng)流量之差。水泵提升壓力為用戶用水壓力。

真空消除器

真空消除器它是本設備的核心，依靠它消除管網(wǎng)中負壓，從而不影響周圍用水，保護管網(wǎng)與設備，達到市政供水的要求。它的工作原理比較簡單，跟一個復合排氣閥如出一轍。它主要由一個浮球來工作的，根據(jù)無負壓調(diào)節(jié)罐罐內(nèi)水位的升降帶動浮球的垂直上下移動控制閥門的開和關，從而達到調(diào)節(jié)罐吸氣和排氣，同時實現(xiàn)了罐內(nèi)真空（罐內(nèi)水未滿的時候）的消除。真空消除器是一個新名詞，所以很多廠家在它的身上大做文章，做得有一點的神秘（包裝得很好）。其實它只是一個能自動進出空氣的閥門，而且造價也不高。

八、無負壓變頻供水設備產(chǎn)品性能指標

ZBW系列ZBW系列無負壓變頻供水設備(管網(wǎng)調(diào)節(jié)增壓設備)主要指標如下：

流量范圍：2.4m3/h-300m3/h；

壓力范圍：0MPa-1.6MPa；(可調(diào))

轉(zhuǎn)速范圍：0-1450r/min或0-2950r/min；(可調(diào))(管網(wǎng)調(diào)節(jié)增壓設備)是采用先進的設計技術自行開發(fā)研制的新型供水設備。具有變量恒壓，供水壓力精度高的顯著特點，即在壓力不變的前提下，流量從零到最大工作流量范圍內(nèi)，供水壓力變化范圍在±0.01MPa以內(nèi)，可消除對自來水管網(wǎng)產(chǎn)生負壓的現(xiàn)象，提高了生活給水系統(tǒng)的可靠性；占地面積小，節(jié)省建設投資，安裝使用維護方便；是適合用于工業(yè)及民用建筑生活系統(tǒng)的理想給水設備。

ZBW系列無負壓變頻供水設備(管網(wǎng)調(diào)節(jié)增壓設備)主要指標如下：

流量范圍：2.4m3/h-300m3/h；

壓力范圍：0MPa-1.6MPa；(可調(diào))

轉(zhuǎn)速范圍：0-1450r/min或0-2950r/min；(可調(diào))

無負壓供水設備的選型是根據(jù)用戶自來水管線、壓力與流量，用戶實際用水量、建筑物的高度等數(shù)據(jù)來確定的，設備表用的調(diào)節(jié)器容積是按照自來水流量滿足要求的情況下估算的，如果自來水管路很細，流量不能滿足擁水高峰期的用水要求，需要重新計算調(diào)節(jié)器的容積，推薦公司如下：

V容積=(Q出-Q進)△t

Q進=一天作高用水高峰期自來水進水量

Q出=一天最高用水高峰期用戶用水量

t=最大用水高峰持續(xù)時間

第二篇：無負壓罐工作原理

無負壓罐工作原理

不銹鋼無負壓罐（無負壓穩(wěn)流罐）是一種用于無負壓供水設備的罐體。無負壓罐通過罐體頂部設置真空補償器（又稱為真空預置器、真空抑制器，無負壓閥），進水口連接自來水管路，出水口與水泵的進水口連接。

由于真空補償器的作用，罐體內(nèi)部在任何工作狀態(tài)下都保持正壓，避免了水泵直接抽取自來水管網(wǎng)的水，保護了水泵，避免了用戶缺水。主要是通過以下過程來實現(xiàn)的：自來水不斷進入罐體時，隨著水位不斷升高，罐體內(nèi)的空氣經(jīng)真空補償器自動排出。當水位上升到一定水位時，真空補償器自動關閉，此時自來水仍不斷進入，罐體內(nèi)部壓力逐漸增大，直至最終罐體內(nèi)的壓力等于自來水管網(wǎng)的壓力。當用戶用水增大或者自來水管網(wǎng)流量壓力變小時，罐體內(nèi)部水位會逐漸下降，當水位下降到一定值時真空補償器自動打開，接通大氣，罐體內(nèi)無負壓，水泵抽取罐體內(nèi)的水。當用戶用水量大，自來水管量小或者自來水停水時，罐體上的液位控制器控制水泵的?；蜷_。

無負壓供水設備工作原理

無負壓供水設備投入使用，自來水管網(wǎng)的水進入供水罐，罐內(nèi)空氣從真空消除器排除，待水充滿后，真空消除器自動關閉。當自來水管網(wǎng)壓力能夠滿足用水要求時，系統(tǒng)由旁通止回閥向用水管網(wǎng)直接供水；當自來水管網(wǎng)壓力不能滿足用水需求時，系統(tǒng)壓力信號由遠傳壓力表反饋給變頻控制器，水泵運行，并根據(jù)用水量的大小自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速恒壓供水，若運轉(zhuǎn)水泵達到工頻轉(zhuǎn)速時，則啟動另一臺水泵變頻運轉(zhuǎn)。水泵供水時，若自來水管網(wǎng)的水量大于水泵流量，系統(tǒng)保持正常供水；用水高峰時，若自來水管網(wǎng)的水量小于水泵流量時，供水罐內(nèi)的水作為補充水源仍能正常供水，此時，空氣由真空消除器進入供水罐，罐內(nèi)真空遭到破壞，確保了自來水管網(wǎng)不產(chǎn)生負壓，用水高峰過后，系統(tǒng)又恢復到正常供水狀態(tài)。當自來水管網(wǎng)停水，造成供水罐液位不斷下降，液位探測器將信號反饋給變頻控制器，水泵自動停機，以保護水泵機組，供水罐可以儲存并釋放能量，避免了水泵頻繁啟動。

第三篇：無負壓變頻供水設備工作原理以及其優(yōu)缺點

無負壓變頻供水設備工作原理

無負壓變頻供水設備投入使用，自來水管網(wǎng)的水進入穩(wěn)流罐，罐內(nèi)空氣從真空消除器排出，待水充滿后，真空消除器自動關閉。當自來水管網(wǎng)壓力能夠滿足用水要求時，系統(tǒng)由旁通止回閥向用水管網(wǎng)直接供水；當自來水管網(wǎng)壓力不能滿足用水時，系統(tǒng)壓力信號由遠傳壓力表反饋給變頻控制器，水泵運行，并根據(jù)用水量的大小自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)數(shù)恒壓供水，若運轉(zhuǎn)水泵達到公頻轉(zhuǎn)速時，則啟動另一臺水泵變頻運轉(zhuǎn)。水泵供水時，若自來水管網(wǎng)大于水泵流量，系統(tǒng)保持正常供水，用水高峰時，若自來水管網(wǎng)小于水泵流量，穩(wěn)流罐內(nèi)的水作為補充進行供水。

長沙奔宇機電研制開發(fā)了無負壓變頻供水設備，克服了水池、水箱的諸多缺點，成功的解決了高層居民用水難的問題。它有如下獨到之處：

1、不用建水池或設水箱，與自來水管網(wǎng)直接連接，可以充分利用自來水管網(wǎng)原有壓力，差多少補多少，自來水壓力能滿足負荷要求時，設備便停止工作。系統(tǒng)大部分時間在低頻率下運行，耗電較少，因此節(jié)能效果顯著，可達到50％以上。

2、自來水經(jīng)設備加壓后直接供給用戶，全程密封運行，水源不易受污染，供水質(zhì)量好，是環(huán)保型供水設備，采用微機變頻軟啟動恒壓控制，水壓平穩(wěn)，水壓質(zhì)量好。

3、施工周期短，占地面積小，安裝方便，工程總投資可減少60％以上，使用該無負壓設備水質(zhì)沒有二次污染，不需要凈化設備，進一步節(jié)省了投資；因為利用了自來水自身的壓力，能耗小，節(jié)省日常的用電開支。因為沒有水池和水箱，同時又節(jié)省了定期清洗消毒的費用。

4、運行成本低。由于加壓泵選型較小，而且采用多泵制，在用水低峰期，一臺泵足以滿足用水需求。用水高峰期時，才會啟動其它水泵，因此設備運行能耗非常低。

5、物業(yè)管理方便、簡單，該供水設備為數(shù)字控制全自動運行。停電停水自動停機，來電來水自動開機。

6、設備自動化程度高，具有過流、過熱、缺相、缺水等多種保護功能，使用壽命長。且有一條公共供水管路與用戶管網(wǎng)直接相通，在停電時加壓泵雖停止工作，但建筑低層用戶依舊可維持供水。

第四篇：株洲無負壓變頻泵技術員對無負壓變頻供水設備原理的介紹

株州無負壓變頻泵技術員對無負壓變頻供水設備原理的介紹:

湖南通德無負壓變頻水泵軸封采用耐磨機械密封,無泄露且壽命長,適用于自來水,空調(diào)系統(tǒng),冷卻塔,高層建筑,浴室等冷熱水加壓,也適用于塑料機冷卻水循環(huán)加壓,化工流程冷卻塔上水及國民經(jīng)濟各部門輸送淡水,咸水或物理性質(zhì)似水的液體,液體溫度小于等等100度,如高溫請選用高溫型管道泵，材質(zhì).泵體,泵蓋,葉輪,泵軸用不銹鋼制造.無負

而且泵吸力強勁,不銹鋼（AISI304）的泵體,封套和調(diào)節(jié)環(huán),鑄鋁的電機底座,合成聚合物葉輪,不銹鋼泵軸,碳/陶瓷機械密封.異步封閉式電機,過熱和超載保護,單相電機的永恒電容保護；對三相電機的保護,可選用一個合適超載保護裝置.運行范圍,最大流量為5.7m3/min 最高揚程為45米

液體溫度范圍,0℃－35℃ 采用標準（ITL）,EN60335-2-41

最高環(huán)境溫度,40℃ 最大自吸深度：8米

最大工作壓力,8bar（800Kpa）保護系數(shù),IP44 絕緣等級.F

無負壓變頻水泵產(chǎn)品優(yōu)點:

--體積小,重量輕,易于安裝和維護,葉輪為工程塑料,其余部分均為不銹鋼.--性價比極高；

--先進的水力模型設計,浮動式葉輪和中心密封,效率高,有利于降低運行成本.--高強度的工程塑料葉輪,可在雜質(zhì)顆粒較小的介質(zhì)中,使用壽命長；

--內(nèi)置止回閥,能有效的減小水錘對水泵和電機的損害.--電機接頭均為NEMA標準。Taco（塔克）或Franklin（富蘭克林）電機可選.--流量范圍:0.5-20M3/H,功率范圍:0.25-7.5KW.無負壓變頻水泵產(chǎn)品用途：

無負壓變頻水泵廣泛應用于深井取水,樓宇供水,農(nóng)業(yè)灌溉,園林和噴泉等系統(tǒng),及其他工業(yè)取水.無負壓變頻水泵安裝指導：

--安裝前應仔細檢查無負壓變頻水泵體流產(chǎn)內(nèi)有無硬質(zhì)物,以免運行時損壞葉輪和泵體.--安裝時管路理量不允許加在無負壓變頻水泵上,以免使泵變形,影響正常運行.--擰緊地腳螺栓,以免起動時振動對無負壓變頻水泵性能產(chǎn)生影響.--在泵的進,出口管路上安裝調(diào)節(jié)閥,在泵出口附近安裝壓力表,以控制泵在額定工況內(nèi)運行,確保泵的正常使用.--排出管路如裝逆止閥應裝在閘閥的外面.--無負壓變頻水泵的安裝方式分為硬性聯(lián)接安裝和柔性聯(lián)接安裝.

第五篇：變頻水泵工作原理

變頻水泵的變頻節(jié)能

由流體力學可知，P（功率）=Q（流量）╳

H（壓力），流量Q與轉(zhuǎn)速N的一次方成正比，壓力H與轉(zhuǎn)速N的平方成正比，功率P與轉(zhuǎn)速N的立方成正比，如果水泵的效率一定，當要求調(diào)節(jié)流量下降時，轉(zhuǎn)速N可成比例的下降，而此時軸輸出功率P成立方關系下降。即水泵電機的耗電功率與轉(zhuǎn)速近似成立方比的關系。例如：一臺水泵電機功率為55KW，當轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的4/5時，其耗電量為28.16KW，省電48.8％，當轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的1/2時，其耗電量為6.875KW，省電87.5％.變頻水泵的功率因數(shù)補償節(jié)能

無功功率不但增加線損和設備的發(fā)熱，更主要的是功率因數(shù)的降低導致電網(wǎng)有功功率的降低，大量的無功電能消耗在線路當中，設備使用效率低下，浪費嚴重，由公式

P=S╳COSФ，Q=S╳SINФ，其中S－視在功率，P－有功功率，Q－無功功率，COSФ－功率因數(shù)，可知COSФ越大，有功功率P越大，普通水泵電機的功率因數(shù)在0.6-0.7之間，使用變頻調(diào)速裝置后，由于變頻器內(nèi)部濾波電容的作用，COSФ≈1，從而減少了無功損耗，增加了電網(wǎng)的有功功率。

變頻水泵的軟啟動節(jié)能

由于電機為直接啟動或Y/D啟動，啟動電流等于（4-7）倍額定電流，這樣會對機電設備和供電電網(wǎng)造成嚴重的沖擊，而且還會對電網(wǎng)容量要求過高，啟動時產(chǎn)生的大電流和震動時對擋板和閥門的損害極大，對設備、管路的使用壽命極為不利。而使用變頻節(jié)能裝置后，利用變頻器的軟啟動功能將使啟動電流從零開始，最大值也不超過額定電流，減輕了對電網(wǎng)的沖擊和對供電容量的要求，延長了設備和閥門的使用壽命。節(jié)省了設備的維護費用。淺談水泵選型及調(diào)速引言根據(jù)gbj13-86室外給水設計規(guī)范，取水泵站選泵設計時應考慮供水保證率達到90~99%[1]的最低原水水位和泵站供水規(guī)模的最大出水量。然而由于自然界的規(guī)律，我國冬季12~3月為河流的枯水期，屆時江河水位最低，水泵所需的靜揚程高，泵站供水量小，如圖1、2中a點所示;7~9月夏季高峰供水時，江河水位由于豐水期的來臨而上升，雖然泵站供水量增大了不少，但水泵的靜揚程有所下降，如圖1、2中b點所示。室外給水設計規(guī)范依據(jù)的最大供水量和最低水位這兩個因素存在著明顯的季節(jié)差異，同時出現(xiàn)的概率很小，照搬教條按規(guī)范設計的取水泵站的揚程和流量參數(shù)選擇會非常不合理，造成泵站絕大部分時間的實際運行工況與設計參數(shù)存在較大的差別，運行能耗和基建投資的浪費較大[2]。但若只考慮正常年份的水位水量變化而不按規(guī)范要求設計，萬一在夏季高峰供水時出現(xiàn)干旱，江河水位下降至最低，而此時供水量又要求最大;或冬季枯水期時由于某種特殊情況而需要最大供水量，如圖1、2中c點所示，那么投資巨大的取水泵站將不能發(fā)揮應有的作用。水位、水量的變化以及存在問題以南京地區(qū)的長江水位變化為例，夏季豐水期平均高水位為9.50m(吳淞標高，下同)。冬季枯水期平均低水位為2.50m，而設計時考慮的極限低水位

1.42m，幾乎很難出現(xiàn)。一年中供水量較大的時間集中在7、8、9月份，此時江河的水位較高，而低水位時的12、1、2、3月份需水量比較少。在很多場合，設計人員往往偏重考慮安全供水因素，一般都按規(guī)范要求進行選泵設計，即按供水保證率達到90~99%[1]的最低取水水位和泵站供水規(guī)模的最大出水量(圖1、2中c點工況)設計。水廠反應池標高是恒定的，但江河水位隨季節(jié)更迭而變化且幅度比較大時，水泵的靜揚程也發(fā)生較大的變化。理想狀態(tài)的設計認為可以做到僅靠調(diào)節(jié)水泵并聯(lián)運行臺數(shù)來適應實際運行中的流量、揚程的變化，如圖1、2中a、b、c點所示。但據(jù)筆者調(diào)查大多數(shù)的取水泵站需要調(diào)節(jié)管路閥門的開度配合水泵并聯(lián)運行臺數(shù)的增減來適應流量及揚程的變化.如圖3中a1，b1點所示，那么a1-a,b1-b之間剩余揚程的能量消耗在閥門上，長年累月能量的浪費是十分驚人的。

圖1 江河枯/豐水期水位變化及冬/夏季源水泵站供水量變化1圖2 江河枯/豐水期水位變化及冬/夏源水泵站供水量變化2圖3 大多數(shù)泵站的實際工況曲線

因此按百年一遇(即供水保證率90~99%)的極限低水位和最大供水量來選擇水泵的取水泵站肯定會出現(xiàn)閑置的水泵臺數(shù)較多，水泵絕大部分時間不在工況點運行而需依靠關小閥門開度來調(diào)節(jié)。大量閑置的固定資產(chǎn)和日常運行的高能耗使取水泵站的經(jīng)濟性無從談起。經(jīng)濟性水泵選型和調(diào)速設計的原則水泵額定數(shù)據(jù)是對應于水泵效率最高點的各項參數(shù)，在該點左右兩側(cè)不低于最高效率10%的一定范圍內(nèi)，都屬于效率較高的區(qū)段[3]。最理想的設計方案應該是泵站的流量、揚程變化范圍在所選水泵的高效區(qū)內(nèi)，但實際上不一定能選擇到滿足理想條件的水泵。而且在工程實際中，經(jīng)常遇到單臺水泵的高效區(qū)無法覆蓋泵站流量、揚程變化范圍的情況，這時就需要依靠多臺水泵并聯(lián)運行來完成。水泵并聯(lián)時按揚程不變，流量疊加的原理工作(如圖4所示)。水泵q-h曲線變得越來越平緩，因而更適應流量變化比較大而揚程變化比較小的泵站。

圖4 水泵并聯(lián)工況圖圖5 水泵調(diào)速的特性變化與江河水位變化之管道特性曲線變化

江河水位的升高，表現(xiàn)在水泵靜揚程的減少，管道特性曲線平行下移。此時工況點往往會移出水泵的高效區(qū)。如果能同時改變水泵轉(zhuǎn)速，水泵特性曲線q-h同時平行下移，那么水泵特性曲線q-h和管路特性曲線這兩族曲線就能在abcd(如圖5所示)的區(qū)域內(nèi)相交，在這塊區(qū)域內(nèi)的各個工況點上，無論是流量還是揚程，水泵都能適應它們的變化。從而充分利用了水位的勢能，節(jié)省電耗。按水泵相似工況定律, 有:qn/ q0= nn/n0(1)hn/ h0=(nn/n0)2(2)pn/ p0=(nn/n0)3(3)式中:n0，q0，h0，p0分別為全速泵之轉(zhuǎn)速，流量、揚程、功率。nn，qn，hn，pn分別為變速泵之轉(zhuǎn)速，流量、揚程、功率。所以調(diào)速恰恰能彌補水泵并聯(lián)運行時q-h曲線變得平緩而不能適應原水水位變化大但流量變化小的短處。從圖1、2的兩種情況可以看出，取水泵站的常規(guī)運行是在夏季高水位低揚程大水量的b點和冬季低水位高揚程小水量的a點及其區(qū)間里。則經(jīng)濟性選泵和調(diào)速原則的出發(fā)點可以分為兩種1)以圖1中b點為選泵的基準點，且水泵在b點運行適應位于其相應高效區(qū)的右側(cè)，若b點水量是單臺水泵是可以滿足的，而a點及a-b之間區(qū)域的經(jīng)濟運行可以依靠降低水泵機組運行速度來解決;若b點水量必須數(shù)臺泵并聯(lián)運行才能達到時，則a點及a-b之間區(qū)域的經(jīng)濟運行可以用減少并聯(lián)水泵臺數(shù)[2]、降低水泵機組速度的組合方法來解決。(2)以圖2中a點作為選泵的基準點，且水泵在a點運行適應位于其相應高效區(qū)的左側(cè)，若a點水量是單臺水泵可以滿足的，則b點及a-b之間區(qū)域的經(jīng)濟運行可以依靠降低水泵機組運行速度來解決;若a點水量必須數(shù)臺泵并聯(lián)運行才能達到時，則b點及a-b之間區(qū)域的經(jīng)濟運行可以用減少并聯(lián)水泵臺數(shù)[2]、降低水泵機組速度的組合方法來解決?？煽啃运眠x型和調(diào)速設計的對策根據(jù)gbj13-86的設計規(guī)范，取水泵站選泵設計時應考慮供水保證率達到90~99%的最低水位和泵站供水規(guī)模最大時的出水量，即圖1、2中c點的要求。但正如本文前面分析所述，取水泵站由于自然界的規(guī)律而經(jīng)常運行于a-b之間的區(qū)

域內(nèi)，只有在夏季高溫干旱或冬季出現(xiàn)特大供水量需求的特殊條件下，才會出現(xiàn)c點的情況，這就是源水泵站選泵設計的可靠性所在。水泵機組采用變頻調(diào)速技術，并且在a-b之間正常運行區(qū)域內(nèi)時均采用低于50hz的變頻運行狀態(tài)，按實際情況需要時將運行頻率上調(diào)至55hz甚至更高一點的超工頻運行狀態(tài)，則根據(jù)式(1)、(2)、(3)的規(guī)律，可以滿足c點的運行工況。需要注意的事項(1)電動機功率的匹配由于式(3)的關系，在采用調(diào)高頻率進行超過額定轉(zhuǎn)速運行時，必須對水泵和電動機的功率進行校核。因為水泵的軸功率是隨著流量、揚程的變化而變化，水泵配置的電動機功率均按水泵單機運行的最大軸功率選擇。由圖4可見，兩臺水泵并聯(lián)運行時的工況點f，其流量為q1+2，揚程為h2。折算到單臺水泵時的揚程仍為h2，流量為q1，2。該流量小于單臺水泵工作時的流量q1;其軸功率p1，2也小于單泵工作時的軸功率p1。多臺水泵在并聯(lián)運行時的功率更小于單泵運行時的功率[3]。所以在選配電動機時，其功率按常規(guī)配置就足夠了。但應校核水泵在并聯(lián)且調(diào)速運行時，其電動機的輸出功率一般不小于75%的額定值。以保證調(diào)速狀態(tài)下的電動機也處于高效區(qū)內(nèi)。在多臺水泵并聯(lián)運行還不能滿足最大流量最高揚程(即c點)的工況，而需要將頻率調(diào)至55hz時按式

(3)pp=(55/50)3 p1=1.13 p1=1.331 p1(4)反之，p1=0.751 pp(5)所以當水泵并聯(lián)運行時，可在電動機功率不超載的前提下，實現(xiàn)前述超速的安全運行。(2)水泵汽蝕余量的校核由于水泵的npsh(必需的汽蝕余量)在實行超速運行工況時，會隨著轉(zhuǎn)速的上升而上升，但水泵的安裝高度是恒定的，c點的工況條件是最低水位時的最大流量，所以在為滿足c點要求采取的對策時，npsh的校核是保證泵站安全運行的必備條件。(3)電動機功率因數(shù)當水泵并聯(lián)運行時電動機處于輕載狀態(tài)，其功率因數(shù)cosф有一定的下降，這可以通過電容補償?shù)姆椒▉斫鉀Q。在為實現(xiàn)c點運行要求而進行超速運行時，電動機功率會隨著負載的加重而逐漸向滿載甚至輕微超載的狀態(tài)靠攏，功率因數(shù)也逐漸上升，就有可能出現(xiàn)功率因數(shù)過補償而不經(jīng)濟的狀況。但因為c點是非正常的極端情況，發(fā)生的機會很少，即使功率因數(shù)不經(jīng)濟也同樣作為小概率事件可以忽略不計。(4)機械強度的考慮目前國內(nèi)水泵、電動機的機械強度能滿足上述小范圍超速運行的需要。因為在為50hz的工況條件下生產(chǎn)水泵及電動機時，制造者僅需改變工藝參數(shù)設計而保持原有的機械結構不變。結束語當江河水位變化較大時，水泵靜揚程變化也較大。冬季低水位時供水量小，夏季高水位時供水量大，這是自然界的規(guī)律。取水泵站選泵設計應分別根據(jù)實際情況按正常年份冬季水位水量和夏季水位水量來選取合適的泵型再配以變頻調(diào)速，以確保泵站的高效運行，這才符合選泵和調(diào)速設計的經(jīng)濟性的要求;同時還應校核設計規(guī)范要求的在最低水位情況下，泵站能否滿足最大供水量的要求，這是選泵和調(diào)速設計的可靠性所要求的。

參考文獻[1] gbj13-86.室外給水設計規(guī)范.[2] 錢健,吳志成.自來水廠取水設計流量合理性的探討.中國給水排水,2001(8).[3] 姜乃昌.水泵和泵站(第2版).北京:中國建筑工出版社,1987.