變頻供水系統(tǒng)原理

流量調(diào)節(jié)器是密封容器，能夠根據(jù)用戶用水量變化自動調(diào)節(jié)運行水泵臺數(shù)和一臺水泵轉(zhuǎn)速，使水泵出口壓力保持恒定。當用戶用水量小于一臺水泵出水量是，系統(tǒng)根據(jù)用水量變化有一臺水泵變頻調(diào)速運行，當用水量增加時管道系統(tǒng)內(nèi)壓力下降，這時壓力傳感器把檢測到的信號傳送給微機控制單元，通過微機運行判斷，發(fā)出指令到變頻器，控制水泵電機，使轉(zhuǎn)速加快以保證系統(tǒng)壓力恒定，反之當用水量減少時，使水泵轉(zhuǎn)速減慢，以保持恒壓。當用水量大于一臺泵出水時，第一臺泵切換到工頻運行，第二臺泵開始變頻調(diào)速運行，當用水量小于兩臺泵出水量時，能自動停止一臺或二臺泵運行。在整個運行過程中，始終保持系統(tǒng)恒壓不變，使水泵始終工作在高效區(qū)，既保證用戶恒壓供水，又節(jié)省電能。設(shè)備不需配備專職操作人員。

1、有水池的高層建筑、賓館、學(xué)校、城鎮(zhèn)居民小區(qū)、企事業(yè)單位、新農(nóng)村建設(shè)農(nóng)村的生活用水。

2、工廠、工礦企業(yè)的生活或者生產(chǎn)用水。[5]

3、各類水廠、供水站、污水廢水廠、農(nóng)業(yè)排灌站等供排水。

4、高樓、小區(qū)、企事業(yè)單位熱水集中供水。

5、生產(chǎn)、生活中的冷卻水、循環(huán)水的加壓。

6、油田輸油管道、油庫、油站等的恒壓輸油。

★ 節(jié)能：節(jié)約電能高達30%-80%

★ 環(huán)保：過流部件均采用食品級不銹鋼，杜絕用水二次污染

★ 安全：防空轉(zhuǎn)，防低水位，防凍裂，防水錘，防回流，防電流過載

★ 美觀：采用高品質(zhì)材料和專業(yè)的設(shè)計使產(chǎn)品更加美觀

★ 省錢：無需建設(shè)水池和水箱，不需經(jīng)常清洗、消毒，節(jié)省50%以上的建設(shè)費 和后期清潔維護費

★ 水壓穩(wěn)定：通過實時傳感器檢測出水口壓力，利用變頻控制，保證用水壓力恒定

★ 占地少：設(shè)備成套出廠，體積小，安裝占地空間小

★ 噪音低，震動小，適用范圍廣

★ 內(nèi)置專用變頻器，智能化程度高

★ 斷電前變頻器記錄當前狀態(tài)，斷電10s后自動重啟

★ 具有自動報警功能，出現(xiàn)故障時可采取應(yīng)急措施

★ 操作簡單，使用壽命長，安裝、維修和管理方便

一、恒壓變頻供水系統(tǒng)的變頻器選用芬蘭產(chǎn)ABB供水專用型，投標文件完全響應(yīng)招標文件的規(guī)定： 一臺變頻器驅(qū)動控制一臺水泵，即變頻器一用一備，循環(huán)交替使用。兩臺變頻器都設(shè)有手動控制模式，且能快速切換。這樣恒壓變頻供水系統(tǒng)在一臺水泵損壞需要維修，或一臺變頻控制器發(fā)生故障，或一臺水泵和變頻器都發(fā)生故障的情況下依然有足夠的供水能力。

二、水下2臺潛水泵(功率11kw)也采用變頻控制，壓力信號取自于第二級供水的多級離心泵與潛水泵之間的管道中的壓力，泵房內(nèi)多級離心泵(第二級供水泵功率90kw)采用變頻供水，它的壓力信號取自于第二級供水與第三級供水之間的管道中的壓力，第三級供水泵功率55kw，安裝在離隧道洞口11km處，仍采用變頻控制，其壓力反饋信號取自于其泵的出口端。水泵采用優(yōu)質(zhì)名牌的博通水泵，該水泵供貨周期短，配件全國各地都能買到,電機適配性強,與全國各地的電機能直接對接。

三、其它的管件閥門皆采用耐壓值為2.5kg/㎡且可靠性強的名優(yōu)產(chǎn)品。

四、供水形式：本系統(tǒng)采用三級接力供水方式；首先，大口井中安裝潛水泵，它的流量要大于或等于泵房地面上的多級離心泵的流量，第一啟動的是潛水泵，當水被送到泵房地面時，水流指示器動作，控制二級供水的多級離心泵的變頻控制系統(tǒng)便對其發(fā)出開泵指令，由它將帶壓的水送到隧道的作業(yè)面上。當施工點推進至隧道的11km處，水降至低0.5Mpa時，再裝兩臺功率是55kw的多級離心泵，一直將水送到隧道的施工末端，保證施工末端的用水流量為60m3/h,用水壓力為0.5Mpa。

五、采用接力供水方式的好處：

(1) 節(jié)能：潛水泵及二級供水泵輸送的水的動能并沒有浪費，而是與下一級多級離心泵輸出水的動能相疊加，于是水會被送得更高、送得更遠,從而保證最終出水口的水壓不會低于0.5MPa.

(2) 為大型的潛水泵找到一個小功率的替身，大功率的潛水泵的功率大、耗能多，而且可靠性差，運行不夠穩(wěn)定，一旦出現(xiàn)故障，吊起十分困難，且泵房必須加高，吊裝梁必須加強，才能滿足正常運行與維護的要求，而且配件稀罕難買，供貨周期長，影響維修進度，因維修時零件個兒大、笨重、所以維修難度也加大。

(3) 采用接力供水的方式用小規(guī)格的潛水泵，制泵技術(shù)相對成熟得多，運行起來也較穩(wěn)定，可靠性也好，縱使發(fā)生故障，吊起也相當便捷，泵房的高度相應(yīng)可以降低，吊裝橫梁用強度相對較小的槽鋼即可。泵房地面上的多級離心泵的維修因為不在水下，麻煩少得多。

(4) 因為控制單位的功率減小，所以設(shè)備的控制難度減小，穩(wěn)定性增加，可靠性提高。

(5) 采用三級接力供水的方式，地面上的兩組多級離心泵兩頭都加了可曲繞軟接頭，有效地減小對輸水管道的擾動。

(6) 三級接力式供水，在用電安全性上也遠遠優(yōu)于大功率潛水泵供水。且節(jié)能效果明顯，以原設(shè)計180kw水泵，現(xiàn)改用90kw 11kw水泵，每小時節(jié)電79度，一晝夜節(jié)電1896度，以0.8元/度的電價，一天節(jié)約電費1519元，一年節(jié)約電費553632元整，可以把變頻設(shè)備全部全換回來，這里還沒有計算休眠功能的節(jié)電費用。

六、恒壓變頻供水的運行模式：

(1) 建議在供水距離為2Km-5Km時，恒壓變頻供水系統(tǒng)的壓力設(shè)定值應(yīng)為10Kg/cm2;

(2) 在供水距離為5Km-10Km時，恒壓變頻供水系統(tǒng)的壓力設(shè)定值應(yīng)為15Kg/cm2；

(3) 在供水距離為10Km-15Km時，恒壓變頻供水系統(tǒng)的壓力設(shè)定值應(yīng)為10Kg/cm2；

(4) 在供水距離為15Km-20Km時，恒壓變頻供水系統(tǒng)的壓力設(shè)定值應(yīng)為15Kg/cm2.

上述壓力設(shè)定值為理論設(shè)定值，具體設(shè)定方案可以根據(jù)現(xiàn)場的具體情況決定。按照上面的設(shè)計，可以有效的保證盾構(gòu)機掘進用水及沿途砌襯用水，這樣設(shè)定水壓值，既可節(jié)省電能，又可保護沿途用水設(shè)備不因為水壓過高而損壞。

根據(jù)現(xiàn)場的考察盡管恒壓變頻供水系統(tǒng)必須24小時不間斷供水，但是據(jù)現(xiàn)場操作工人的反映仍有很多休息的間隙，所以需要啟用休眠功能。所謂休眠功能是指恒壓變頻供水系統(tǒng)，在用水負荷等于零或趨近零，電機低速運轉(zhuǎn)維持一定時間時，恒壓變頻供水系統(tǒng)便進入休眠狀態(tài)，電機停止轉(zhuǎn)動，一旦負荷出現(xiàn)，系統(tǒng)又重新開始工作。如此循環(huán)往復(fù)。若招標方在盾構(gòu)機故障時，或節(jié)假日期間，作業(yè)面停止施工又要恒壓變頻供水系統(tǒng)能自動停車，則有必要啟動該功能。而且每年可以節(jié)省10萬元左右的電費。

七、建議在隧道的沿途用水口加裝減壓閥，它的好處是：

(1) 減少水壓損失， 保證下游用水流量與用水壓力；

(2) 高壓對用水設(shè)備沖擊力大，破壞力強，加裝減壓閥便可保護用水設(shè)備；

(3) 可保障人身安全。

八、泵房頂設(shè)置吊泵橫梁，以方便泵的維護。 因為水泵運行時有較大震動，泵房安裝樓板要用槽鋼或工字鋼加強。

九、因為離泵站0-10Km段壓力大，若采用DN200的焊管作為輸水管道，其耐壓性能差，可能會給施工留下隱患，出現(xiàn)泄漏。一旦事故發(fā)生，必須停泵檢修，損失巨大