摘要：随着人民生活水平不断地提高，高级智能建筑不断地涌现在我们面前，在人们充分享受着智能建筑带来便利的同时，能源供应紧张问题也日益凸显，夏季用电高峰时的拉闸限电严重影响到日常的生产生活，为此，本文就结合多年的实践经济，详细剖析了无负压变频供水设备等方面，以增进各专业相关人员对无负压变频供水设备的了解。
关键词：无负压；变频设备；
一、无负压供水设备的工作原理
无负压管网增压变频供水系统，是采用微机变频技术、负压处理技术实现无负压供水，通过电子屏显示运行状态，通过真空补偿系统及全封闭结构实现了与自来水管网的直接连接，克服了对管网的不良影响。
无负压变频供水设备的工作原理
通过微机检测管网压力，用负压反馈来调节变频器的频率。首先根据实际情况设定用水点工作压力，检测出水管实际压力并与设定压力进行比较，然后调整变频器频率。微机随时检测管网压力。计算速度很快。调节速度也是瞬时完成，使管网压力始终保持在设定数值上。全封闭结构及负压反馈抑制系统使本系统可以和自来水直接串接，利用水泵工作的叠加原理，使设备可以充分利用自来水原有的压力，增加了变频调速给水设备的点。当自来水压力不足致使压力下降时，本设备通过真空抑制器及稳流补偿器中的检测装置采集稳流补偿器内的真空度及水位信号，通过微机控制真空抑制器及稳流补偿器中的特殊装置动作，抑制负压产生，保证本系统不对城市管网产生任何影响。
当市政管网的自来水供水压力P1低于用户所需压力P2时，控制系统会自动控制变频泵的运行，直到能够满足用户的压力需求，并控制水泵以一恒定转速运行进行恒压供水。当用水量增加时转速提高，当用水量减少时转速降低，时刻保证用户的用水压力恒定。自来水的压力越低，水泵的转速越高；自来水的压力越高，水泵的转速越低。当自来水的压力不小于用户所需的压力时，水泵停止运转。当多台泵控制时，控制器会自动启动第二台水泵，第三台水泵……直至达到用户水压设定值再保持恒压供水。停电时可恢复自来水的常压供水。
供水时，若自来水管网的水量大干水泵流量时，设备正常供水。用水高峰期时，若自来水管网的水量小于水泵流量时，无负压稳流罐内的水作为补充水源仍能正常供水，此时，空气由真空调节器进入罐内，罐内真空遭到破坏，确保了自来水管网不产生负压用水后，系统又恢复正常供水状态。
二、无负压变频供水设备原理及方式
2.1无负压变频供水设备原理
通过安装在出水管网上的压力传感器，把出口压力信号变成4-20mA的标准信号送入PID调节器，经运算与给定的压力进行比较，得出一比较参数，送给变频器，由变频器控制电机的转速，调节系统的供水量，使供水管网上的压力保持在给定的压力上，当用水量超过一台泵的供水量时，通过PLC控制切换器进行加泵。根据用水量的大小由PLC控制工作泵的数量增减及变频器对水泵的调速，实现恒压供水。当供水负载变化时，输入电机的电压和频率也随之变化，这样就构成了以设定压力为基准的闭环控制系统。此外，系统还设有多种保护功能，充分保证了水泵地及时维修和系统的正常供水。
2.2无负压变频供水设备供水方式
无负压变频供水是在变频供水基础上发展起来的新型供水方式，由于该方式封闭运行无污染、节省占地面积、可利用管网压力叠压供水达到的目的，深受房地产开发商的青睐，该方式因不产生负压对市政管网不造成任何危害，也得到了建设部和主要大中城市供水部门的认可。因此我们可以把无负压变频供水列为供水设备发展的新阶段。
三、无负压供水设备的应用范围
无负压管网增压供水设备的应用范围还是比较广泛的，具体如下：
3.1 自来水压力不足地区的加压供水
3.2 新建的住宅小区或办公楼等生活用水
3.3 低层自来水压力不能满足要求的消防用水
3.4 各种循环水系统
3.5 自来水厂的大型供水中间加压泵站
3.6 工矿企业的生产、生活用水等。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
但是该设备在应用上也存在局限性，有些区域或用户不得采用，具体如下：
3.6.1 经常性停水的区域；供水干管可资利用的水头过低的区域；供水干管压力波动过大的区域；会对周边现有（或规划）用户用水造成严重影响的区域
3.6.2 用水时间过于集中，瞬间用水量过大且无有效调储措施的用户；供水保证率要求高，不允许停水的用户；对有毒物质、药品等危险化学物质进行制造、加工、贮存的工厂、研究单位和仓库等用户
四、无负压供水设备的优劣性分析
4.1无负压供水设备与传统设计变频加压供水方式相比具有如下优越性如下：
4.1.1供水方式先进可靠
传统设计通常采用“地下生活水池+水泵”的普通变频加压供水方式。其供水方式如下：
该供水方式由市政外网供水至地下生活水池，再利用水泵的二次加压后直接向各用水点供水。采用变频调速供水方式虽然能够利用微机的变频技术来调节水泵的转速，从而达到的目的。但由于自来水全部被放入水池中，原有的自来水压力全部变为零，不能利用自来水原有压力，系统电耗大；安装维护麻烦；同时因需修建生活水池而带来的如一次性投资高，占地面积大，易造成二次污染、漏水等一系列弊病。
无负压供水设备的供水方式，其加压设备可直接串接在自来水输送管网上，采用全密闭的预压平衡式稳流补偿器、真空抑制及补偿系统，利用微电脑控制，自动调节，使自来水管道不产生负压；同时可充分利用自来水管网压力，由泵组进行补压式供水，以满足用户供水压力的要求。当自来水管网压力满足要求时，设备即可停止工作，而由自来水管网直接供水。采用无负压供水方式时，系统不需设水箱等调节构筑物；采用100%全密闭结构，不与空气接触；并且可充分利自来水剩余压力。故无负压方案较传统设计加压供水方式比较，具有占地面积小、一次性投资省、运行费用低、便于安装维护管理、水质卫生环保，杜绝了水资源的“跑、冒、滴、漏”等浪费现象。因此，无负压设备不仅不会影响周围用户的用水，而且可充分利用自来水原有的压力，达到的目的。
4.1.2节省一次性综合投资
无负压管网增压稳流供水设备可直接串接到任何自来水压力不足的管网上进行加压供水，不需设水池，同时也可省去因二次污染而投入的消毒设备。
4.1.3运行费用低
将饮用水源放入地下生活水池中，再用水泵加压向各用水点供水的原设计加压供水方式存在着自来水原有供水压力被白白浪费。而无负压供水设备与自来水输水管网直接串接，可以充分利用自来水管网原有的压力；设备的电机泵在微机控制的控制下，根据自来水的压力来调节电机的转速，只对自来水的进水压力和所需压力的差进行补压，不做无用功；在用水量大时，用水全由加压设备直接供至用户，在小流量或不用水时，由微机控制中心检测信号，控制系统自动停机并保压。
4.1.4自动化程度高
无负压管网增压稳流供水设备完全模拟人脑智能技术对设备进行全自动控制，并具有过压、过流、过载、水源无水、语音报警等多种保护功能；而且该设备可根据用户需要配备远程监控、监测系统，实时监测监控，也可协助用户建立一套集中监控中心，监测水泵电流、电压、进出水管的压力、水泵频率等，一旦出现异常，设备立即报警，一些软故障（如突然的电磁干扰、电压的波动等引起的故障），可通过远程监控来消除；另外在监控中心还可远程控制设备的启停等。
4.1.5管理维护费用低
传统水池加压供水方案中，水池需定期清洗（扫）和处理，按国家城市供水条例明文规定，水池（箱）应每半年清洗一次，而且还要停水1天。同时，在管理上还存在着对供水安全的担忧，并需要相应增加必要的安全防护措施费用。选用无负压方案时无需水池等调节构筑物，减少了相应的清洗费用。另外，无负压管网增压稳流供水设备，采用全自动运行，不需专人值守，在设备设定的供水压力下，系统全智能运行，水泵自动切换，设备质量可靠，维护管理运行极为简单方便。
4.1.6节省水资源
采用无负压管网增压稳流供水设备时，系统采用全密闭结构，彻底防治了有水池的跑、冒、滴、漏等浪费水资源的现象，同时也节省了定期清洗而造成对水资源的浪费。
4.1.7设计、施工及安装等方面
传统设计中需加设地下生活水池，相应地增加了供水系统中管路的复杂性和安装维护的不方便性，因为水池需设有浮球阀，溢水、泄水管等复杂的管路系统。而无负压方案中减少了水池等主要构筑物，简化了供水系统的设计和安装，并且大大缩短了安装工期。
4.2无负压产品的劣势
4.2.1对市政管网的要求较高 无负压产品的工作条件要求市政供水管网能够保持较稳定的压力和流量。
4.2.2供水系数低 因为取消水箱，在停水时保障供水正常的能力不如变频恒压供水。
4.2.3旁通管路水质下降.无负压供水设备的旁通管用于市政管网水压能满足用水要求或停电时水泵机组不工作的情况下，将自来水直接通过旁通管供给用户.由于旁通管在较长时间不启用，停滞在管路中的水流将腐化变质，再次启用旁通管时造成对管网水质的二次污染。
4.2.4无负压设备因设计原理及形式，不适于作为大流量公建类的高层供水设备。
结束语：
逐步推广无负压供水设备，从而可以减少用水单位供水管网中间的诸多环节，解决水源的二次污染。但任何事物的完善都是有个过程的，在国家相关行业的规范作用下，使无负压变频供水设备能够得到很好的推广，造福于人民。
参考文献：
[1]陈卫国，张于辉.试论无负压设备在城市供水中的应用 2017
[2]张 炜.无负压供水技术在城市自来水供水系统中的应用分析与比较 2016
论文作者:黄永超
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第22期
论文发表时间:2019/5/29
标签：负压论文; 管网论文; 自来水论文; 压力论文; 设备论文; 水泵论文; 用水论文; 《建筑细部》2018年第22期论文;