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無(wú)吸程變頻恒壓設(shè)備用于二次供水
摘要：在二次加壓供水中采用無(wú)吸程變頻恒壓供水設(shè)備，既能利用自來(lái)水管道的原有壓力，又能利用足夠的儲(chǔ)存水量緩解高峰用水，且不會(huì)對(duì)自來(lái)水管道產(chǎn)生吸力。二次加壓供水設(shè)備廣泛應(yīng)用在自來(lái)水管網(wǎng)壓力不足的場(chǎng)合。按水泵(離心式水泵，下同)與管道連接方式的不同，供水方式可分為2種：①水箱—水泵加壓供水；②管道泵加壓供水。
供水方式①由于水箱能有效地進(jìn)行水量的吞吐，即在非用水高峰時(shí)儲(chǔ)存水量(此時(shí)自來(lái)水管道所能提供的流量q自大于用戶所需要的水量q用，即q自＞q用)，而在用水高峰(q自＜q用)時(shí)開(kāi)釋所儲(chǔ)存的水量，因此能有效地保障用戶用水的可靠性，同時(shí)由于自來(lái)水管是通過(guò)水箱與水泵相接的，故水泵始終不會(huì)對(duì)自來(lái)水管網(wǎng)產(chǎn)生負(fù)壓，但自來(lái)水管網(wǎng)中的原有壓力無(wú)法被水泵利用，勢(shì)必造成能量的浪費(fèi)；供水方式②固然在q自＞q用時(shí)能利用管網(wǎng)原有的壓力，但因沒(méi)有蓄水裝置而不能滿足高峰期用水量，故無(wú)法確保用戶用水的可靠性，并且在用水高峰時(shí)對(duì)自來(lái)水管網(wǎng)產(chǎn)生吸力(這是由水泵本身的性質(zhì)所決定的)，因而無(wú)法被廣泛應(yīng)用。新研制的無(wú)吸程變頻恒壓供水設(shè)備(以下簡(jiǎn)稱無(wú)吸程設(shè)備)見(jiàn)圖1。
無(wú)吸程設(shè)備既能利用自來(lái)水管網(wǎng)的原有壓力，又能動(dòng)用足夠的儲(chǔ)存水量滿足高峰期用水，且不會(huì)對(duì)自來(lái)水管網(wǎng)產(chǎn)生吸力。?
1 工作過(guò)程
① 當(dāng)q自＞q用時(shí)?
此時(shí)水箱蓄水，至設(shè)計(jì)水位則浮球閥封閉(真空壓力表的讀數(shù)為正)。在自來(lái)水壓力的作用下止回閥封閉，由此便構(gòu)成了管道泵供水狀態(tài)，此時(shí)水泵能有效地借用自來(lái)水管道原有的壓力。
② 當(dāng)q自＜q用時(shí)
因水泵的進(jìn)水口直接與自來(lái)水管道相連接，若止回閥未打開(kāi)，則水泵的進(jìn)水口處便會(huì)產(chǎn)生負(fù)壓。由于止回閥的底部壓力小而上部壓力大，故止回閥打開(kāi)時(shí)水箱里的水在重力的作用下流向水泵進(jìn)水口，此時(shí)o點(diǎn)的壓力為：
po=ρg(h-hr)
式中h——水箱水面到止回閥上部的高度
hr——止回閥在額定流量下的局部阻力水頭
?ρ——水的體積質(zhì)量
g——重力加速度
由于止回閥的正向阻力水頭一般小于5kpa，因此只要hmin(水箱水面到止回閥上部的最低高度，這可以在設(shè)計(jì)時(shí)得以保證)＞5 kpa就能使o點(diǎn)的最小壓力始終為正值，也就保證了自來(lái)水管道在水泵對(duì)接處始終不會(huì)出現(xiàn)負(fù)壓。
③ 當(dāng)q自＝q用時(shí)
此為暫時(shí)的平衡點(diǎn)，它保持著系統(tǒng)的原有狀態(tài)。
2 節(jié)能
設(shè)水泵吸水口的自來(lái)水管網(wǎng)壓力為p自，水泵的出口設(shè)計(jì)壓力為p設(shè)，則水泵的出口實(shí)際壓力將降低至p實(shí)=p設(shè)-p自(不計(jì)因水泵阻力等造成的壓頭損失)，但自來(lái)水管網(wǎng)壓力在一日之內(nèi)變幅較大，當(dāng)用戶為24h用水時(shí)，通常按最小自來(lái)水管網(wǎng)壓力p自min考慮，故一般水泵額定壓力按pe=p設(shè)-p自min選用。此時(shí)，水泵額定壓力與實(shí)際壓力之差為pe-p實(shí)=p自-p自min≥0，因此當(dāng)水泵按工頻(50hz)運(yùn)行時(shí)，將造成能量的浪費(fèi)。
若采用變頻器帶動(dòng)水泵，水泵的實(shí)際工作轉(zhuǎn)速是以水泵出口的壓力值為主參數(shù)，即實(shí)際出口的壓力值始終恒定在p設(shè)上而不會(huì)造成壓力水頭的損失。其工作過(guò)程是：
首先微機(jī)檢測(cè)壓力傳感器的實(shí)際壓力值，若p實(shí)＜p設(shè)則微機(jī)控制變頻器帶動(dòng)水泵增速運(yùn)行，于是p變泵升高，直到p自 p變泵=p設(shè)為止(p變泵為水流經(jīng)過(guò)由變頻器帶動(dòng)的水泵時(shí)壓力的提升值)。p設(shè)-p自的差值越大，變頻器帶動(dòng)水泵的轉(zhuǎn)速就越高；反之，p設(shè)-p自的差值越小，變頻器帶動(dòng)水泵的轉(zhuǎn)速就越低。當(dāng)p設(shè)-p自=0(也即自來(lái)水管網(wǎng)的壓力達(dá)到需要的設(shè)定值)時(shí)水泵自動(dòng)停機(jī)。由此可見(jiàn)，采用變頻器來(lái)帶動(dòng)工作在管道泵供水狀態(tài)下的水泵，能充分利用自來(lái)水管道的壓力，使水泵以最合適的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)用戶不產(chǎn)生多余的水頭損失，達(dá)到了明顯節(jié)能的目的。
3 應(yīng)用實(shí)例
青島交運(yùn)團(tuán)體大廈需要水泵出口的設(shè)定壓力為p設(shè)=0.62mpa，自來(lái)水管網(wǎng)的壓力為0.52～0.57mpa。原選用普通的水箱—水泵式變頻恒壓供水設(shè)備時(shí)用電約為1.24
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