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關(guān)鍵詞：深井泵 小流量供水 節(jié)能 無塔供水設(shè)備
摘要：當(dāng)前深水井采用變頻調(diào)速控制的非常廣泛，由于存在生活用水小流量期間的“費(fèi)電”問題，不少村鎮(zhèn)在改用變頻供水模式后，千噸水能耗指標(biāo)較高。本文結(jié)合新密市超化鎮(zhèn)東店村深水井小流量變頻恒壓穩(wěn)壓供水系統(tǒng)，介紹了深水井小流量變頻供水系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)及運(yùn)行情況。
變頻設(shè)備深井無塔供水設(shè)備無塔設(shè)備簡(jiǎn)介：
隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展和人們對(duì)生活飲用水品質(zhì)的要求不斷提高，變頻供水設(shè)備已廣泛應(yīng)用于城市住宅小區(qū)的生活二次加壓供水系統(tǒng)。近年來，深水井潛水泵采用變頻調(diào)速控制的也已非常廣泛，由于不需再建水塔，設(shè)備占地小，建設(shè)周期短，另外水質(zhì)無二次污染，水泵軟啟動(dòng)軟停車，故障率低，設(shè)備大修周期延長，使用壽命提高。但是，變頻恒壓供水系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中若選型及控制不當(dāng)，不但達(dá)不到節(jié)能目的，反而“費(fèi)電”，尤其深水井變頻系統(tǒng)問題更為突出。為此，不少村鎮(zhèn)在采用變頻供水模式后，感到并不像傳統(tǒng)宣傳的那樣“用變頻就節(jié)電”，使得對(duì)變頻模式產(chǎn)生“懷疑”和“信任危機(jī)”，甚至有些地方人畜飲水項(xiàng)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(jié)電技術(shù)真的有問題嗎？其根本原因在于變頻供水系統(tǒng)存在的小流量能耗問題。
變頻設(shè)備深井無塔供水設(shè)備無塔設(shè)備廣泛應(yīng)用于廠礦、公共建設(shè)、工地施工等水源是機(jī)井的情況。
變頻設(shè)備深井無塔供水設(shè)備無塔設(shè)備主要分為不設(shè)上水池（水箱）的井水直供式（圖1）和設(shè)上水池（水箱）的井水加壓式（圖2）兩種。不設(shè)上水池（水箱）方式又可叫做無塔供水設(shè)備。
變頻設(shè)備深井無塔供水設(shè)備無塔設(shè)備核心技術(shù)：保持管網(wǎng)壓力恒定，防止管網(wǎng)壓力過大，管網(wǎng)破裂。
許多深井泵沒有選用恒壓控制，而是水泵直接供水，當(dāng)用水負(fù)荷減少時(shí)（用戶用水少），管網(wǎng)壓力會(huì)升高，常常引起閥門和接頭等處爆裂，讓費(fèi)大量的水，也增加了維修成本，特別是很多農(nóng)村采用的是增強(qiáng)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(shí)踐檢驗(yàn)，變頻恒壓供水控制方式是最好的恒壓控制方式。
能夠節(jié)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(shí)候，降低水泵的轉(zhuǎn)速，從而消耗的電能也隨之降低，深井泵是平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其功率和轉(zhuǎn)速的三次方成正比，當(dāng)轉(zhuǎn)速降為額定轉(zhuǎn)速的60%時(shí)，其功率是額定的21.6%，可節(jié)省78%的電能，此外，采用變頻調(diào)速，可以提高功率因數(shù)，把無功的電能轉(zhuǎn)化為有功的電能，實(shí)踐證明，采用變頻控制節(jié)電率至少在30%，提高水泵的使用壽命
變頻器具有很強(qiáng)的保護(hù)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(shí)保護(hù)，不引起水泵燒壞。變頻器使水泵啟動(dòng)時(shí)軟啟動(dòng)，即水泵由0轉(zhuǎn)速按照加速時(shí)間，緩慢地增加轉(zhuǎn)速，這樣，減少了水泵啟動(dòng)時(shí)大電流的沖擊，也減少了啟動(dòng)時(shí)水泵極聯(lián)間迅速啟動(dòng)時(shí)的磨損。水泵停機(jī)時(shí)變頻器讓水泵按照減速時(shí)間，逐步停機(jī)，這樣，減少了因?yàn)橥蝗煌C(jī)，滯留在管網(wǎng)的水形成水錘，對(duì)水泵造成很大的損傷。實(shí)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(hù)次數(shù)。
智能化控制，全自動(dòng)運(yùn)行：
供水設(shè)備采用PID閉環(huán)調(diào)節(jié)，恒壓精度高，水壓波動(dòng)小。具有過載、短路、過流等各種自動(dòng)保護(hù)功能，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，方便使用和維護(hù)。具有缺水停泵、定時(shí)自動(dòng)切換水泵運(yùn)轉(zhuǎn)等功能，可以實(shí)現(xiàn)無人職守。可建立遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行情況。變頻設(shè)備深井無塔供水設(shè)備無塔設(shè)備平滑控制和壓力補(bǔ)償技術(shù):
平滑控制技術(shù):控制系統(tǒng)擁有壓力平滑控制技術(shù)。如果沒有平滑控制技術(shù)，設(shè)備往往會(huì)出現(xiàn)壓力過調(diào)的情況。在加減泵或出現(xiàn)水量變化較大的情況下，壓力波動(dòng)比較大。采用平滑控制技術(shù)后，系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)際反饋壓力自動(dòng)控制加減速速度，使系統(tǒng)的壓力更加穩(wěn)定。
壓力自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)根據(jù)系統(tǒng)阻力特性，當(dāng)流量越大時(shí)，系統(tǒng)的阻力越大。為了滿足系統(tǒng)在最大用水量時(shí)有足夠的揚(yáng)程來克服系統(tǒng)阻力。一般廠家在設(shè)定系統(tǒng)壓力時(shí)只能按最大流量所需的壓力來設(shè)置，當(dāng)小流量用水時(shí)壓力過剩造成能量浪費(fèi)。長沙中崛供水設(shè)備有限公司的無負(fù)壓控制系統(tǒng)擁有壓力平滑控制技術(shù)，可以根據(jù)系統(tǒng)用水量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)定壓力，在小流量用水時(shí)運(yùn)行在低壓力值，隨著用水量的增大，系統(tǒng)按照水力特性，逐漸增大系統(tǒng)的使用壓力。從而最大限度地節(jié)省了電能。
變頻設(shè)備深井無塔供水設(shè)備無塔設(shè)備詳細(xì)說明：
變頻設(shè)備深井無塔供水設(shè)備無塔設(shè)備介紹：
當(dāng)前，我國已初步具備了建設(shè)新農(nóng)村的條件：一方面，經(jīng)過改革開放以來的快速發(fā)展，綜合國力顯著增強(qiáng)，有了支持保護(hù)農(nóng)業(yè)、加大農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投入的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)；另一方面，近年來，在起點(diǎn)較高的基礎(chǔ)上，黨中央、國務(wù)院為改善農(nóng)村生產(chǎn)生活條件出臺(tái)了一系列更直接更有力的政策措施，特別是農(nóng)村“六小工程”建設(shè)進(jìn)展順利，成效顯著，為新農(nóng)村建設(shè)積累了有益的經(jīng)驗(yàn)。新密市超化鎮(zhèn)東店村變頻供水工程的實(shí)施就是當(dāng)?shù)匦罗r(nóng)村建設(shè)的一個(gè)亮點(diǎn)。新密市超化鎮(zhèn)東店村位于超化鎮(zhèn)政府東800米，現(xiàn)有人口900多戶。當(dāng)?shù)孛禾抠Y源豐富，同時(shí)也是全國耐火材料的生產(chǎn)集中地。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，尤其煤炭資源的開發(fā)，也對(duì)當(dāng)?shù)厝嗣袢罕姷娘嬎畣栴}造成一定影響，可飲用水層水位日益降低。新密市各級(jí)政府非常重視東店村的飲水問題，結(jié)合該村的實(shí)際問題，國家劃撥專項(xiàng)資金，村子自籌部分資金，各戶收取到戶水表費(fèi)、入戶費(fèi)，總共投資約100萬元，建成現(xiàn)在日最大供水量800噸的深水井變頻調(diào)速供水系統(tǒng)。
變頻設(shè)備深井無塔供水設(shè)備無塔設(shè)備節(jié)能節(jié)資分析：
根據(jù)流體力學(xué)理論，當(dāng)水泵調(diào)速時(shí)，水泵電機(jī)軸功率P和流量Q、壓力H與轉(zhuǎn)速N之間的關(guān)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(zhuǎn)速成正比，揚(yáng)程（壓力）與其轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與其轉(zhuǎn)速的立方成正比。按以上關(guān)系，在其它運(yùn)行條件不變的情況下，通過下調(diào)電機(jī)的運(yùn)行速度，其電耗是與轉(zhuǎn)速成立方關(guān)系降低的，節(jié)電效果應(yīng)非常明顯。例如如果工況只需要50％的水量，則可以將電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)為額定的一半，此時(shí)電機(jī)消耗的功率僅為額定的12.5％，即理論上節(jié)能可達(dá)87.5％。但以上結(jié)論只是理論分析，而且以上關(guān)系滿足的前提是水泵的總效率η恒定，實(shí)際上當(dāng)調(diào)速范圍很大時(shí)，水泵的總效率η變化（降低）較大，根據(jù)水泵電機(jī)軸功率P和流量Q、揚(yáng)程（壓力）H之間的關(guān)系：P=K?H?Q/η (1-4)其中K為常數(shù)，η為水泵的總效率。一般當(dāng)水泵調(diào)速70%以下時(shí)，水泵效率η急劇降低，而且，實(shí)際的供水系統(tǒng)并不是開環(huán)狀態(tài)，而是恒壓閉環(huán)控制系統(tǒng)，速度調(diào)節(jié)范圍不能很大，否則就滿足不了設(shè)定壓力的要求，所以，實(shí)際的變頻恒壓閉環(huán)供水控制系統(tǒng)小流量甚至“零流量”時(shí)水泵轉(zhuǎn)速并不很低，管路壓力設(shè)定越高，“零流量”頻率越高。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)知道，對(duì)多層供水系統(tǒng)“零流量”頻率約為25~30Hz，對(duì)高層、深水井供水系統(tǒng)“零流量”頻率約為30~35Hz，若水泵揚(yáng)程（選型不當(dāng)）富裕量小，“零流量”頻率會(huì)更大。所以水泵在70%以下調(diào)速時(shí)，其電機(jī)軸功率P降低平緩，并不是完全與轉(zhuǎn)速成立方的關(guān)系降低，這一點(diǎn)已由實(shí)踐得以證實(shí)?？梢哉f公式(1-1)~(1-3)僅當(dāng)速度調(diào)節(jié)范圍不大時(shí)成立，因此相對(duì)于水塔、高位水箱等的工頻供水模式，當(dāng)水泵速度調(diào)節(jié)范圍很大時(shí)，變頻供水模式就存在小流量“費(fèi)電”問題。隨著人民生活水平的提高，一般生活供水系統(tǒng)都要求24小時(shí)不間斷供水，村鎮(zhèn)供水系統(tǒng)同樣有此要求。而對(duì)于純生活供水系統(tǒng)，供水高峰主要集中在早中晚三個(gè)時(shí)段約8個(gè)小時(shí)，其余時(shí)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(diào)速，但由上知調(diào)速泵在小流量下運(yùn)行效率很低，因而造成小流量供水時(shí)間段內(nèi)較大的能量浪費(fèi)。一般潛水泵功率較大，因而深水井變頻系統(tǒng)小流量“浪費(fèi)”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(jì)算，每天夜間近6個(gè)小時(shí)內(nèi)約有50~70KWh電能被“浪費(fèi)”，實(shí)際白天也有近8個(gè)小時(shí)用水量較小，綜合考慮，保守估計(jì)一年就多耗費(fèi)30000~40000KWh！因此，不少村鎮(zhèn)在使用變頻供水模式后，感到電能消耗很大。下面就結(jié)合東店村的變頻供水系統(tǒng)，介紹使用恒壓穩(wěn)壓變頻供水的方案解決小流量供水的耗能問題。變頻設(shè)備深井無塔供水設(shè)備無塔設(shè)備案例： 新密市超化鎮(zhèn)東店村變頻供水工程采用深水井變頻調(diào)速并配套小流量囊式氣壓罐恒壓穩(wěn)壓供水的方案。深水井由新密市水利局負(fù)責(zé)勘探鉆井，井深650米，水井凈水位約65米，動(dòng)水位81米，配套潛水泵型號(hào)為200QJ40-204/16，額定出水量40m3/h，額定楊程204米，額定功率37KW，電機(jī)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(dòng)器作為備用工頻起動(dòng)回路。為更好節(jié)約電耗，考慮了小流量供水節(jié)電方案，在供水主干管上安裝一臺(tái)NZG1600-0.6MPa囊式氣壓罐。水壓信號(hào)由安裝在供水主干管上的耐震遠(yuǎn)傳壓力表YZT-1.0MPa和耐震電接點(diǎn)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(jī)運(yùn)行時(shí)首先進(jìn)入變頻恒壓供水模式，當(dāng)系統(tǒng)用水量減小，運(yùn)行頻率降至小流量頻率fL時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入小流量變頻穩(wěn)壓狀態(tài)，同時(shí)LOGO自動(dòng)計(jì)算潛水泵穩(wěn)壓運(yùn)行時(shí)間Tb和停泵保持時(shí)間Tt，若Tb超過T0(設(shè)為6分鐘)或Tt超過Te（設(shè)為3分鐘），系統(tǒng)則回到潛水泵變頻恒壓供水模式。變頻設(shè)備深井無塔供水設(shè)備無塔設(shè)備調(diào)試運(yùn)行情況
變頻控制設(shè)備調(diào)試按以下步驟進(jìn)行：
1）先檢查潛水電機(jī)絕緣情況，結(jié)果應(yīng)符合廠家說明書要求。
2）連接變頻柜電源主進(jìn)線，空轉(zhuǎn)運(yùn)行變頻器，檢查變頻器顯示及變頻器參數(shù)設(shè)置，并先設(shè)置小流量頻率為50Hz。
3）連接潛水電機(jī)電纜。關(guān)小出水總閥，將雙向閘刀投向工頻側(cè)，起動(dòng)水泵，用鉗形表檢測(cè)三相運(yùn)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(jī)后，檢查壓力表傳感器連線，調(diào)整電節(jié)點(diǎn)壓力表上下限，按實(shí)際需求設(shè)置，本工程可設(shè)置為0.24MPa~0.50MPa。
5）關(guān)小出水總閥，帶負(fù)荷運(yùn)行變頻控制設(shè)備，利用變頻器面板上升、下降鍵調(diào)整恒壓設(shè)定值，使總管出口水壓恒定為0.3MPa（按實(shí)際需要設(shè)定）。適當(dāng)調(diào)節(jié)總閥，觀察壓力變化及響應(yīng)情況，如需要還要對(duì)變頻器內(nèi)部PID參數(shù)進(jìn)行整定（參看相關(guān)說明）。
6）關(guān)死出水總閥，測(cè)試本系統(tǒng)的“零流量”頻率f0，根據(jù)該頻率值設(shè)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(jìn)入小流量變頻穩(wěn)壓模式情況。逐步打開出水總閥，觀察小流量變頻穩(wěn)壓模式返回變頻恒壓模式的切換運(yùn)行情況。
8）記錄相關(guān)運(yùn)行參數(shù)，可編程設(shè)置和變頻器參數(shù)，備案歸檔。有關(guān)變頻器參數(shù)設(shè)置見表1。實(shí)際調(diào)試過程順利，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，這里不再詳細(xì)介紹，至今設(shè)備已正常運(yùn)行近2個(gè)月，實(shí)際運(yùn)行試驗(yàn)表明，按當(dāng)前供水規(guī)模，沒有小流量功能時(shí)平均日耗電400KWh，有小流量功能時(shí)平均日耗電200KWh。
變頻設(shè)備深井無塔供水設(shè)備無塔設(shè)備社會(huì)意義：
在當(dāng)前開展的新農(nóng)村建設(shè)中，各級(jí)政府非常關(guān)注和加大農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投入，尤其切實(shí)解決農(nóng)民群眾的飲水問題，新密市超化鎮(zhèn)東店村變頻供水工程的實(shí)施就是新農(nóng)村建設(shè)的一個(gè)亮點(diǎn)，通過近兩個(gè)月的正式運(yùn)行，證明了深水井并配套變頻調(diào)速小流量恒壓穩(wěn)壓供水方案的可行性。系統(tǒng)的成功運(yùn)行，也為各地新農(nóng)村建設(shè)中的人畜飲水工程建設(shè)積累了有益的經(jīng)驗(yàn)。
變頻設(shè)備深井無塔供水設(shè)備無塔設(shè)備保養(yǎng)及檢修：
1、電氣部分(1) 經(jīng)常監(jiān)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(dòng)范圍，容易使電氣元件發(fā)生老化而降低設(shè)備的使用壽命。當(dāng)電源電壓不正常時(shí)，應(yīng)停止設(shè)備運(yùn)行并切斷電源，待電源恢復(fù)正常后 再重新啟動(dòng)。(2) 設(shè)備檢修須由專業(yè)人員操作，在切斷主電源5分鐘以后方可進(jìn)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(jī)械部分(1) 經(jīng)常檢查管道，做好防腐工作。發(fā)現(xiàn)滲漏部位，及時(shí)予以更換。(2) 手動(dòng)操作的各種閥門，經(jīng)常性閉合開啟，防止因長期不動(dòng)造成閥板銹死或橡膠閥座變形。(3) 水泵如發(fā)現(xiàn)過熱、振動(dòng)或噪音過大等情況，應(yīng)按照水泵說明書的要求及時(shí)進(jìn)行處理。 3、其他(1) 泵房?jī)?nèi)應(yīng)保持干燥、清潔、衛(wèi)生、通風(fēng)，以延長設(shè)備的使用壽命。(2) 冬季泵房低于0℃請(qǐng)做防凍措施。
變頻設(shè)備深井無塔供水設(shè)備無塔設(shè)備適用范圍：
1、無塔變頻供水設(shè)備用于新建的住宅小區(qū)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(shè)備 ，可以充分利用原有的氣壓罐。
4、已經(jīng)建好水池的，可以采用智能型管網(wǎng)接力升壓（無負(fù)壓）設(shè)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(yè)的生產(chǎn)、生活用水等。
7、各種循環(huán)水系統(tǒng)
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