恒压变量全自动供水技术的应用

恒压变量全自动供水技术的应用
摘要：本文畅述了变频调速供水机组的节能原理，并对变频调速供水机组的节能、对卫生设备及消防系统在使用上的优点以及日常运行管理上的方便进行了分析。

关键词：变频调速；节能；恒压；日常管理
一、小区概况
某局第九生活区，是目前某局最大的一个生活小区，总占地面积为345.6亩。

本工程于
二零零六年设计，二零零八年竣工。

该小区包括办公区和生活区两大部分，总建筑面积为34.17万平方米,其中住宅部分为28.06万平方米，局办公楼和其它公共总建筑面积为6.1 1万
平方米。

共有住户近2500户。

根据小区总体规划。

设置了中心水厂，其中1000立方米蓄水
池三座，400平方米水泵房一座（内设高、低压变频调速给水机组各一套及其他配套设施）。

二、变频调速供水机组介绍
变频调速恒压变量供水技术，由于其在工程上有显著的节能及稳定的供水效果，在八十
年代初，不少发达国家和地区，已经用交流变频调速逐渐取代了直流调速，广泛应用于水泵（风机）调速领域。

我国国家经贸委在1994年[763号文]下达了《关于加快风机、水泵节能
改造意见》的通知，从1995年开始国家对水泵、风机节能改造正式纳入规划。

2006年初, 本工程开始初步设计, 当时，变频调速供水技术虽然在国内已有应用，但规模
很小，多数只用于一栋高层建筑或几栋建筑小区。

通过对生产厂家、用户的社会调查以及向
有关专家的技术咨询, 我们确定了在本小区供水系统中, 采用变频调速恒压变量供水的技术方案。

本生活区水厂, 担负近2500户居民（其中包括11栋高层和23栋多层住宅）和当时拟建
的20层局办公大楼等公共建筑的生活及消防给水。

为满足本生活区生活及消防给水的水量、水压要求，水厂泵房设置了高、低压两套变频
调速给水机组，每套机组各为同型号机泵并联，其中高压变频调速机组为6台 80DL50—20×4
机泵并联，低压变频调速机组为5台 80DL50—20×2机泵并联,。

高压机组担负高层7—18层
住宅的生活及高层建筑室内消火栓和自喷系统的给水，低压机组担负多层建筑和高层1--6层
的生活给水和本生活区室外消火栓系统给水。

三、变频调速供水机组的节能原理
变频调速运行是指水泵在可调速的电机驱动下运行，通过改变转速来改变水泵装置的工
况点。

如果说对定速运行工况，考虑的是离心泵在固定的单一转速条件下，如何充分利用其
Q-H曲线上的高效工作段。

那么，对调速运行工况，将着眼在用水量变动的情况下，如何充
分利用通过变速而形成的离心泵Q-H曲线的高效工作区。

因此，调速运行大大地扩展了离心
泵的高效工作区，使水泵长期处于高效工作区，从而节省大量能量。

根据水泵比例律，流量与水泵的转数成正比，扬程与转数的平方成正比，功率与转数的
立方成正比。

所以，当流量需要调至额定流量的80%时，只要改变频率，使转数降到额定转
数的80%时，即可实现，而此时功率将下降到额定功率的51.2% ，即节约48.8%的功率。

同理，如果流量需要调至额定流量的25%时，则功率将下降到额定功率的1.6% ，相应节约98.4%的功率。

四、变频调速机组节能分析：
本生活区水厂泵房的低压机组，冬季夜间（23点~第二天凌晨5点）用水量，经测算大
约8~14t/h,相当低压机组单机额定流量（Q=50t/h Pn=11kW）的20%。

根据以上测算，冬季夜
间每天可节电65度，每年（按7个月计算，即当年10月~第二年4月）可节电13650度。

冬季白天（凌晨5点~晚上23点）低压机组总有一台处于变频工作状态，经调查变频泵
平均流量为20~30t/h，相当低压机组单机额定流量（Q=50t/h Pn=11kW）的50%，可算出低
压机组冬季白天每天可节电100度，每年（按7个月计算）可节电21000度。

同理可推出低压机组夏季及高压机组的节能情况。

根据以上分析，小区高低压供水机组全年节能如下表：
低压机组潜力（kWh）高压机组潜力（kWh）总节能潜力（kWh）折合人民币（按0.5元
/kWh计算）
夏季（5个月）冬季（7个月）夏季（5个月）冬季（7个月）
白天晚上白天晚上白天晚上白天晚上
127507500210001365039409231826490942190224590112280
从上表可知变频调速供水比传统的供水方式具有显著的节能效果。

五、变频调速机组对卫生设备及消防系统在使用上的优点：
传统供水机组的扬程会随着用水量的减少而升高，当小区处于用水低谷时，扬程会大于
设计扬程，使用水设备损坏及漏水的可能性增大。

当小区采用变频调速恒压变量供水设施，
用水设备基本上处于恒压状态，使用水设备被损坏和漏水的可能性减少。

小区在进行消防设计时，由于考虑20层局办公大楼，室内消防水量达到60l/s，在消防
初期用水量又较小。

传统供水机组会在消防初期扬程会大于设计消防扬程，会对消防人员对
消火栓操作带来一定的困难，采用变频调速恒压变量供水设施后，使消火栓及消防喷头出口
水压基本上保持恒定。

六、日常运行管理上的方便
按过去常规设计，根据本生活区的规模和使用功能要求，高、低压两套给水机组是不可
少的，每套机组机泵的配置将是多种型号，机泵数量增加，操作复杂，管理不便，故障率高，可靠性差。

按传统单一的工频运行方式，管理人员需要根据用水变化去开启关闭水泵，操作烦琐。

变频机组可自动确定并实现电机的运行状态（是变频运行还是工频运行），对于多泵机组，
可根据供水量的变化各电机循环运行，从而既实现了日常管理上的方便也延长了设备的使用
寿命。

此外，变频调速供水，还具有节省投资，占地面积小，自动化程度高，可实现多泵并联，循环软启动避免电气和机械性冲击等特点。

本供水系统，其规模、功能及技术先进性目前仍为首例，从2008年投产以来，运转正常。