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變頻調(diào)速給水的基本原理

目前，變頻調(diào)速生活給水在建筑給水中應(yīng)用越來越廣，其主要原因是：

（1）變頻調(diào)速給水的供水壓力可調(diào)，可以方便地滿足各種供水壓力的需要。在設(shè)計階段可以降低對供水壓力計算準(zhǔn)確度的要求，因為隨時可以方便地改變供水壓力。但在選泵時應(yīng)注意 ，泵的揚程宜大一些，因為變頻調(diào)速其最大壓力受水泵限制 。最低使用壓力也不應(yīng)太小，因為水泵不允許在低揚程大流量下長期超負(fù)荷工作，否則應(yīng)加大變頻器和水泵電機的容量， 以防止發(fā)生過載。

（2）目前，變頻器技術(shù)已很成熟，在市場上有很多國內(nèi)外品牌的變頻器，這為變頻調(diào)速供水提供了充份的技術(shù)和物質(zhì)基礎(chǔ)。變頻器已在國民經(jīng)濟各部門廣泛使用。任何品牌的變頻器與 變頻供水控制器配合，即可實現(xiàn)多泵并聯(lián)恒壓供水。因為建 筑供水的應(yīng)用廣泛，有些變頻器設(shè)計生產(chǎn)廠家把變頻供水控制器直接做在供水專用變頻器中；這種變頻器具有可靠性好，使用方便的優(yōu)點。

（3）變頻調(diào)速恒壓供水具有優(yōu)良的節(jié)能效果。

由水泵－管道供水原理可知，調(diào)節(jié)供水流量，原則上有二 種方法；一是節(jié)流調(diào)節(jié)，開大供水閥，流量上升；關(guān)小供水閥 ，流量下降。調(diào)節(jié)流量的第二種方法是調(diào)速調(diào)節(jié)，水泵轉(zhuǎn)速升高，供水流量增加；轉(zhuǎn)速下降，流量降低，對于用水流量經(jīng) 常變化的場合（例如生活用水），采用調(diào)速調(diào)節(jié)流量，具有優(yōu)良 的節(jié)能效果。我國國家科委和國家經(jīng)貿(mào)委在《中國節(jié)能技術(shù)政策大綱》中把泵和風(fēng)機的調(diào)速技術(shù)列為國家九五計劃重點推廣的節(jié)能技術(shù)項目。應(yīng)當(dāng)指出，變頻恒壓供水節(jié)能的效果主 要取決于用水流量的變化情況及水泵的合理選配，為了使變頻 恒壓供水具有優(yōu)良的節(jié)能效果，變頻恒壓供水宜采用多泵并聯(lián)的供水模式。由多泵并聯(lián)恒壓變頻供水理論可知多泵并聯(lián)恒 壓供水，只要其中一臺泵是變頻泵，其余全是工頻泵，可以實現(xiàn)恒壓變量供水 。在變頻恒壓變量供水當(dāng)中，變頻泵的流量是變化的，當(dāng)變頻泵是各并聯(lián)泵中最大，即可保證恒壓供水。

多泵并聯(lián)恒壓供水，在設(shè)計上可做到在恒壓條件下各工頻泵的效率不變（因工況不變），并使之處于高效率區(qū)工作，變頻泵的流量是變化的，其工作效率隨流量而改變。因為采用多泵并聯(lián)恒壓供水，變頻泵的功率降低，從而可以降低多泵并聯(lián)變頻恒壓供水系統(tǒng)的能耗，改善節(jié)能狀況。

當(dāng)多泵并聯(lián)恒壓供水系統(tǒng)采用具有自動睡眠功能的變頻器，當(dāng)用水流量接近于零，變頻泵能自動睡眠停泵，從而可以做 到不用水時自動停泵而沒有能量損耗，具有最佳的節(jié)能效果。

多泵并聯(lián)變頻恒壓變量供水的工作模式通常是這樣的：當(dāng)用水流量小于一臺泵在工頻恒壓條件下的流量，由一臺變頻泵 調(diào)速恒壓供水；當(dāng)用水流量增大，變頻泵的轉(zhuǎn)速自動上升；當(dāng)變頻泵的轉(zhuǎn)速上升到工頻轉(zhuǎn)速，為用水流量進(jìn)一步增大，由變頻供水控制器控制，自動啟動一臺工頻泵投入，該工頻泵提供的流量是恒定的（工頻轉(zhuǎn)速恒壓下的流量），其余各并聯(lián)工頻泵按相同的原理投入。

在多泵并聯(lián)變頻恒壓變量的供水情況下，當(dāng)用水流量下降，變頻調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速下降（變頻器供電頻率下降）；當(dāng)頻率下降到零流量的時候，變頻供水控制器發(fā)出一個指令，自動關(guān)閉一臺工頻泵使之超出并聯(lián)供水。為了減少工頻泵自動投入或超出時的沖擊（水力的或電流的沖擊）。在投入時，變頻泵的轉(zhuǎn)速自動下降，然后慢慢上升以滿足恒壓供水的要求。在超出時，變頻泵的轉(zhuǎn)速應(yīng)自動上升，然后慢慢下降以滿足恒壓供水的 要求。上述頻率自動上升，下降由供水變頻控制器控制。

另一種變頻供水模式通常叫做恒壓變量循環(huán)狀啟動并先開先停的工作模式。在這種供水模式中，當(dāng)供水流量少于變頻泵 在恒壓工頻下的流量時，由變頻泵自動調(diào)速供水，當(dāng)用水流量增大，變頻泵的轉(zhuǎn)速升高。當(dāng)變頻泵的轉(zhuǎn)速升高到工頻轉(zhuǎn)速，由變頻供水控制器控制把該臺水泵切換到由工頻電網(wǎng)直接供電（不通過變頻器供電）。變頻器則另外啟動一臺并聯(lián)泵投入工作。隨用水流量增大，其余各并聯(lián)泵均按上述相同的方式軟啟動投入。這就是循環(huán)軟啟動投入方式。

     變頻恒壓供水系統(tǒng)采用一電位器設(shè)定壓力（也可采用面板內(nèi)部設(shè)定壓力），采用一個壓力傳感器（反饋為4~20mA）檢測管網(wǎng)中壓力，壓力傳感器將信號送入變頻器PID回路，PID回路處理之后，送出一個水量增加或減少信號，控制馬達(dá)轉(zhuǎn)速。如在一定延時時間內(nèi)，壓力還是不足或過大，則通過變頻器作工頻/變頻切換起動另一臺水泵，使實際管網(wǎng)壓力與設(shè)定壓力相一致。隨著用水量的減少，變頻器自動減少輸出頻率或切除水泵，達(dá)到了節(jié)能的目的。