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摘要：在建筑给水系统设计中，当室外给水管网的水压不能满足建筑用水水压要求，或要求供水压力稳定、确保供水安全可靠时，应根据需要，在给水系统中设置水泵、气压给水设备和水池、水箱等增压、储水设备，以利用这些增压、储水设备各自功能来保障给水系统的正常运行。随着社会的不断发展，且现代电子技术、自动化控制技术快速发展，运用于给水系统供压稳压的变频恒压供水设备应运而生，并经过十多年的不断改进及完善，现在在建筑给水系统中，采用变频泵组调速恒压供水的方式已成为目前的主流。变频恒压供水系统能够根据管网中的实际用水量及水压，来自动调节水泵的转速而达到供需平衡。变频恒压供水系统解决了水池、水泵、屋顶水箱联合供水方式存在的弊病，如屋顶水箱在建筑立面上不好处理、建筑物最高层的供水压力达不到使用要求压力、屋顶水箱水质遭受二次污染等。 本文过研究变频泵恒压供水系统的应用，重点对其节能性、供水稳定性进行了分析。
关键词：建筑给水系统；变频泵恒压供水；应用
引言
随着人们物质生活水平的提高，人们对于生活用水供应的要求越来越高，原有建筑给水系统中的水塔、高位水箱、恒速泵供水以及气罐供水等供水方式已经无法满足人们的正常需求，相比之下，变频泵恒压供水可以克服传统供水的缺陷，提升供水效率。
1变频泵恒压供水的基本原理与特点
变频泵恒压供水的基本原理
P=Kn3
是非常常见的一个计算公式，该公式说明了泵消耗功率与转速的的关系，式中：P——泵消耗功率；n——泵的运行转速；K——比例系数，从公式中可以看出P与n3成正比关系。通过变频设备的应用，可以为水泵电机提供频率可变的电源，继而实现电机的无极调速，水泵的运行转速可以根据系统流量的变化进行调整，最终实现节能减排的目的。其核心原理是：通过压力变送器的应用进行水管出口压力的测量，将测量数据转换成为电压信号，并通过A/D转换模块将模拟电压信号转换成为数字量发送到可编程序控制器，经过内部PID运算，得出调节参数并将其送入到D/A转换模块，经过数模转换后将得出的模拟量输送到变频器，变频器就会控制电机软启动或者对电机转速进行调节；再通过对比模拟量输出与压力偏差的值，通过I/O端口开关量的输出驱动继电器组，可以选择电机的投运数量，从而实现控制水管出口压力的目的。
2变频泵恒压供水的特点
2.1采用变频泵恒压供水
控制系统可以根据用户的实际用量自动进行检测，并控制马达转速，在节省人力的同时实现节能的目的；
2.2采用变频泵恒压供水
能够避免水泵的频繁启动，还能够减少电机水泵的启动冲击，有效延长了电机水泵的使用寿命，避免了传统供水中水锤现象的发生。
2.3采用变频泵恒压供水
能够全天候维持给水系统压力的稳定，并根据压力的变化进行调整，不仅供水质量良好，还减少了传统供水管网破裂以及开水龙头共振现象等的发生。
2.4变频泵恒压供水具有全面的保护功能
不仅运行可靠，还具有短路、缺相、过热、过载、过流、以及欠压保护等功能。
2.5采用变频泵恒压供水
可以实现多泵循环投运，能够大幅度增加电机水泵的使用寿命。
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3变频泵恒压供水系统的选择
高层建筑的变频泵恒压供水系统主要由离心泵、PID调节器、管网、变频器、压力传感器以及水池等几部分组成。因此在选择变频泵恒压供水系统时，我们主要从以下两个方面进行考虑，分别是：
3.1选择合理的压力控制参数，实现节能目标
为了实现节能目标，我们必须在选取压力控制参数时进行合理选择，特别是要在两个管网压力控制点上进行合理选择，分别是泵出口压力恒压控制点和管网最不利点压力恒压控制点。
3.2准确进行调试
为了减少变频器的跳闸保护，我们在调试阶段延长了绝大多数的变频器加减速时间，变频器无法达到运行的最佳状态，我们却经常由于其外表正常而忽视此问题。因此，我们要在调试的过程中，根据负载性质的不同，计算出负载允许的最短加减速时间，再进行设定。通常来说，水泵电机的加减速时间都在0.1s—20s之间。
4变频泵恒压供水在高层建筑中的应用及注意事项
在智能建筑日益增多的今天，供水问题成为业主比较关心的问题，所以变频恒压自动供水便提上了日程。以前在一般建筑的建设中往往需要建设一个二次加压供水泵房并采用变频器实现恒压自动供水。一般情况下，为保证建筑的供水正常，在设计时往往设计成“一用两备”三台水泵。由一台变频器（附加PID调节器、单片机、PLC等器件构成控制系统）拖动三台水泵循环运转。与空调水泵控制不同，恒压供水自动控制系统通过压力传感器采集管网中的压力并将其转换成模拟信号进行变频控制。这样变频恒压水系统直接取代水塔、高位水箱及传统的气压罐供水装置，为局部加压供水开辟了新的途径。另外由于水泵耗电功率与电机转速的三次方成正比关系，所以水泵调速运行的节能效果非常明显，平均耗电量较通常供水方式节省40％。与可编程控制器结合使用，可实现循环变频，电机软启动，具有欠压保护、过压保护、短路保护、过流保护功能，工作稳定可靠，大大延长了设备的使用寿命。下面以辽宁省某市宝典大厦供水系统为例介绍其原理。
4.1供水中的应用
由于高层建筑的大量建设，传统的供水方式在水压以及流量方面已经无法满足用户需求，而二次供水还会有供水不稳定以及二次污染等问题。因此，现阶段高层建筑中已经广泛采用了变频泵恒压供水系统，该系统由于变频调速器、可编程控制器等的应用，不仅可以保证每个用户都能够使用到压力恒定的生活用水，还能够减少供水过程中的二次污染，在提高了供水系统稳定性和可靠性的同时，节约了大量的电能。
4.2消防中的应用
高层建筑由于取消了楼顶水池，因此通过变频泵恒压供水系统与贮水池的共同使用能够在消防过程中起到关键作用。虽然消防水存放在小区消防蓄水池中，灭火时需要使用泵对其加压才能使用，降低了一定的可靠性，对于灭火工作存在一定障碍，但是从水压角度来说，这种方式能够有效增强水压。
4.3注意事项
为了保证系统的安全平稳运行，需要对各个泵的变频/工频的运行方式间设置互锁。在进行水泵机组运行顺序、控制设置以及控制启停的软件设计时，需要注意在水泵由变频运行切换到工频运行时留下足够的延长时间，确保水泵的变频运行状态的频率已达到工频上限，继而实现减少切换电流冲击的目的。此外，在处理各开关量输入信号时，也要留下一定的缓冲时间，避免电机水泵频繁启动。
结语
通过以上分析，我们知道变频器在智能建筑中的应用非常广泛，也非常有效。这也是笔者在实际工作过程中使用变频器在智能建筑电气自动控制系统中实现节能或控制的具体体会。变频器在智能建筑中的应用还远远不止这些，其它系统如空调、通风、电梯等都有广泛的应用。可以相信，它的应用将随着电子技术的发展与变频器的不断更新会越来越广泛，将会给国家和个人带来巨大的社会效益和经济效益。
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论文作者:孔德艳,李丽娟
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年13期
论文发表时间:2019/10/10
标签：水泵论文; 供水系统论文; 变频器论文; 压力论文; 电机论文; 系统论文; 水压论文; 《建筑学研究前沿》2019年13期论文;