變頻調速給水的基本原理

目前，變頻調速生活給水在建筑給水中應用越來越廣，其主要原因是：

　（1）變頻調速給水的供水壓力可調，可以方便地滿足各種供水壓力的需要。在設計階段可以降低對供水壓力計算準確度的要求，因為隨時可以方便地改變供水壓力。但在選泵時應注意 ，泵的揚程宜大一些，因為變頻調速其最大壓力受水泵限制 。最低使用壓力也不應太小，因為水泵不允許在低揚程大流量下長期超負荷工作，否則應加大變頻器和水泵電機的容量， 以防止發生過載。

　（2）目前，變頻器技術已很成熟，在市場上有很多國內外品牌的變頻器，這為變頻調速供水提供了充份的技術和物質基礎。變頻器已在國民經濟各部門廣泛使用。任何品牌的變頻器與 變頻供水控制器配合，即可實現多泵并聯恒壓供水。因為建 筑供水的應用廣泛，有些變頻器設計生產廠家把變頻供水控制器直接做在供水專用變頻器中；這種變頻器具有可靠性好，使用方便的優點。

　（3）變頻調速恒壓供水具有優良的節能效果。

　　由水泵－管道供水原理可知，調節供水流量，原則上有二 種方法；一是節流調節，開大供水閥，流量上升；關小供水閥 ，流量下降。調節流量的第二種方法是調速調節，水泵轉速升高，供水流量增加；轉速下降，流量降低，對于用水流量經 常變化的場合（例如生活用水），采用調速調節流量，具有優良 的節能效果。我國國家科委和國家經貿委在《中國節能技術政策大綱》中把泵和風機的調速技術列為國家九五計劃重點推廣的節能技術項目。應當指出，變頻恒壓供水節能的效果主 要取決于用水流量的變化情況及水泵的合理選配，為了使變頻 恒壓供水具有優良的節能效果，變頻恒壓供水宜采用多泵并聯的供水模式。由多泵并聯恒壓變頻供水理論可知多泵并聯恒 壓供水，只要其中一臺泵是變頻泵，其余全是工頻泵，可以實現恒壓變量供水 。在變頻恒壓變量供水當中，變頻泵的流量是變化的，當變頻泵是各并聯泵中最大，即可保證恒壓供水。

多泵并聯恒壓供水，在設計上可做到在恒壓條件下各工頻泵的效率不變（因工況不變），并使之處于高效率區工作，變頻泵的流量是變化的，其工作效率隨流量而改變。因為采用多泵并聯恒壓供水，變頻泵的功率降低，從而可以降低多泵并聯變頻恒壓供水系統的能耗，改善節能狀況。

　　當多泵并聯恒壓供水系統采用具有自動睡眠功能的變頻器，當用水流量接近于零，變頻泵能自動睡眠停泵，從而可以做 到不用水時自動停泵而沒有能量損耗，具有最佳的節能效果。

　　多泵并聯變頻恒壓變量供水的工作模式通常是這樣的：當用水流量小于一臺泵在工頻恒壓條件下的流量，由一臺變頻泵 調速恒壓供水；當用水流量增大，變頻泵的轉速自動上升；當變頻泵的轉速上升到工頻轉速，為用水流量進一步增大，由變頻供水控制器控制，自動啟動一臺工頻泵投入，該工頻泵提供的流量是恒定的（工頻轉速恒壓下的流量），其余各并聯工頻泵按相同的原理投入。

　　在多泵并聯變頻恒壓變量的供水情況下，當用水流量下降，變頻調速泵的轉速下降（變頻器供電頻率下降）；當頻率下降到零流量的時候，變頻供水控制器發出一個指令，自動關閉一臺工頻泵使之超出并聯供水。為了減少工頻泵自動投入或超出時的沖擊（水力的或電流的沖擊）。在投入時，變頻泵的轉速自動下降，然后慢慢上升以滿足恒壓供水的要求。在超出時，變頻泵的轉速應自動上升，然后慢慢下降以滿足恒壓供水的 要求。上述頻率自動上升，下降由供水變頻控制器控制。

　　另一種變頻供水模式通常叫做恒壓變量循環狀啟動并先開先停的工作模式。在這種供水模式中，當供水流量少于變頻泵 在恒壓工頻下的流量時，由變頻泵自動調速供水，當用水流量增大，變頻泵的轉速升高。當變頻泵的轉速升高到工頻轉速，由變頻供水控制器控制把該臺水泵切換到由工頻電網直接供電（不通過變頻器供電）。變頻器則另外啟動一臺并聯泵投入工作。隨用水流量增大，其余各并聯泵均按上述相同的方式軟啟動投入。這就是循環軟啟動投入方式。

      變頻恒壓供水系統采用一電位器設定壓力（也可采用面板內部設定壓力），采用一個壓力傳感器（反饋為4~20mA）檢測管網中壓力，壓力傳感器將信號送入變頻器PID回路，PID回路處理之后，送出一個水量增加或減少信號，控制馬達轉速。如在一定延時時間內，壓力還是不足或過大，則通過變頻器作工頻/變頻切換起動另一臺水泵，使實際管網壓力與設定壓力相一致。隨著用水量的減少，變頻器自動減少輸出頻率或切除水泵，達到了節能的目的。