二次加壓泵站的運行調(diào)節(jié)及節(jié)能分析

潘福喜

（華南農(nóng)業(yè)大學后勤處，廣州 510642）

而隨著城市規(guī)模的不斷擴大，傳統(tǒng)供水系統(tǒng)的壓力不足，難以滿足高樓層用戶的用水需求，分級加壓供水系統(tǒng)可通過二次加壓泵站的設(shè)置提高水壓，提高供水的效率和實效性。用戶不同時間段的用水需求存在較大的差異，為了避免水泵在低負荷的狀態(tài)下長期運行造成設(shè)備的故障以及能源的浪費，同時提高二次加泵機組的運行效率，需要采取恰當?shù)倪\行調(diào)節(jié)策略。

1 二次加壓泵站供水方式概述

對二次加壓泵站的壓力、液位以及流量等運行狀態(tài)調(diào)節(jié)的主要目的是滿足用戶對供水壓力和流量的要求。在科技進步和經(jīng)濟發(fā)展的推動之下，二次加壓泵站的供水方式也日趨多樣化，主要可以分為調(diào)速調(diào)節(jié)和非調(diào)速調(diào)節(jié)兩大類。其中前者有變極調(diào)速、直流電動機調(diào)速、耦合器調(diào)速以及變壓調(diào)速等，而后者主要包括泵并聯(lián)調(diào)節(jié)、分流調(diào)節(jié)、泵串聯(lián)調(diào)節(jié)、汽蝕調(diào)節(jié)和節(jié)流調(diào)節(jié)等。以變頻技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的變頻變速調(diào)節(jié)也屬于調(diào)速調(diào)節(jié)的重要類型。供水方式需要基于水泵運行調(diào)節(jié)技術(shù)，現(xiàn)階段我國二次加壓泵站常用的供水方式有水泵直流變頻調(diào)速變壓變流供水、水泵全速節(jié)流供水、水泵變頻調(diào)速變壓變流供水和恒壓變流供水四種。不同的供水方式的運行調(diào)節(jié)原理不同，調(diào)節(jié)和控制效果以及能耗水平也存在顯著的差異。

2 供水方式運行特點和能耗的對比分析

2.1 水泵直連變頻調(diào)速變壓變流供水

采用該方式進行供水系統(tǒng)的運行調(diào)節(jié)時需要將水泵直接與自來水管網(wǎng)相連，并通過補償裝置以及負壓抑制裝置的使用，對自來水的供水水壓和供水流量進行自動調(diào)節(jié)，從而確保水泵出口管路壓力的穩(wěn)定性，避免進口管路負壓的出現(xiàn)，變頻器是二次加壓水泵機組運行調(diào)節(jié)的重要裝置。水泵直聯(lián)變頻調(diào)速變壓變流供水方式不會產(chǎn)生額外的水力損耗。同時，供水管網(wǎng)系統(tǒng)上一環(huán)節(jié)的殘余壓力可以在該環(huán)節(jié)得到利用，提高了能量的利用效率，降低了設(shè)備運行的能耗。將二次加壓設(shè)備直接連接于自來水管網(wǎng)上可以對用戶需求的反應(yīng)速度，而且不需要高位水箱以及地下水池進行儲水，減產(chǎn)了供水的環(huán)節(jié)，避免了儲水設(shè)施對自來水造成二次污染。在實際的使用中該供水方式在運行效率以及節(jié)能效果上的表現(xiàn)都較為突出，未來的發(fā)展應(yīng)用前景也較為廣闊。

2.2 水泵全速節(jié)流供水

在保持水泵全速運行的狀態(tài)下，對其出口調(diào)節(jié)閥的狀態(tài)進行改變，從而實現(xiàn)對自來水管網(wǎng)系統(tǒng)運行的阻力損失的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)節(jié)流供水的目的。二次加壓泵的功率以及性能特征與自來水管網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)并不存在直接的關(guān)聯(lián)，用戶需水量的變化會影響到二次加壓泵站水泵的流量，根據(jù)用戶需水量呈現(xiàn)出的時間規(guī)律，水泵流量的調(diào)節(jié)也會受到時間的影響。水泵全速節(jié)流供水的運行調(diào)節(jié)方式較為便捷，且安全性和可靠性比較高，裝置的成本也比較低，可以充分滿足自來水管網(wǎng)建設(shè)中初始資金不足的問題。但是該供水方式無法對殘留水力進行充分利用，如果運行表現(xiàn)與設(shè)計出現(xiàn)較大的偏差，或者是變化較大，偏離高效區(qū)時就會造成較大的能量損耗，節(jié)能效果較差，目前漸漸被其它的供水方式所替代。

2.3 水泵變頻調(diào)速變壓變流供水

該方式通過對速度的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)對加壓泵運行狀態(tài)的調(diào)節(jié)控制。水壓會隨著用戶用水量的變化而變化，因而，可以在自來水管網(wǎng)的末端設(shè)置壓力傳感器將壓力的變化情況反饋到供水系統(tǒng)的控制中心，將其與初始值進行比校后發(fā)送變頻指令至變頻器上，通過改變電機的速度來實現(xiàn)對水泵運行工況的調(diào)節(jié)。水泵變頻調(diào)速變壓變流供水方式的運行功率與泵類裝置的性能不存在直接關(guān)系，而與供水流量以及自來水管網(wǎng)的特性在不同時間點上呈現(xiàn)的特點相關(guān)。該方式不會產(chǎn)生額外的水力損耗，相對而言節(jié)能效果更顯著。但是該方式對于自來水管網(wǎng)末端的壓力傳感器的精確性以及壓力變化信號的傳輸反饋時效性要求較高，但是壓力信號和調(diào)速控制信號在傳輸?shù)倪^程中容易受到干擾出現(xiàn)衰減，進而影響到運行調(diào)節(jié)的效果。

2.4 水泵變頻調(diào)速恒壓變流供水

水泵變頻調(diào)速恒壓變流與上述供水方式的運行原理類似，都是利用用戶用水量變化引起的壓力變化作為基礎(chǔ)，該方式的壓力傳感器設(shè)置在水泵機組的出口干管之上，并根據(jù)反饋的壓力變化狀況對電機速度進行改變，調(diào)節(jié)運行工況使水泵機組的出口干管的壓力值恒定，滿足用戶對自來水流量的要求。該方式的運行調(diào)節(jié)時效性和調(diào)節(jié)效率都比較高，相較于水泵全速節(jié)流供水能耗更小。該方式的運行功率會受到流量壓力的影響，因而節(jié)能效果會受到水泵、變頻器和調(diào)速裝置性能的影響。水泵變頻調(diào)速恒壓變流供水可以對機組的啟動和控制性能進行優(yōu)化和改善，二次加壓泵站的相關(guān)設(shè)備的磨損率降低，使用壽命延長。

3 結(jié)語

綜上所述，不同的自來水二次加壓方式的使用效果、運行原理以及能耗等都存在較大的差異，水泵變頻調(diào)速恒壓變流供水憑借其較高的供水效果和節(jié)能性成為目前常用的二次泵站運行調(diào)節(jié)方式。

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