变频供水设备

变频供水设备是一种直接与市政管网相连，而不会对市政管网产生影响的成套供水设备。该设备在变频恒压的基础上，将市政管网压力和提升水泵的压力进行叠加，使生活供水更加节能和环保，是传统二次供水理想的更新换代产品。该设备由变频控制柜、无负压装置，自动化控制系统及远程监控系统、水泵机组、稳压补偿器、负压消除器、压力传感器、阀门、仪表和管路系统等组成。

1概述

变频供水设备

给水体系是由相互联络的一系列构筑物和输配水管网组成。给水体系的使命是从水源取水，无负压供水设备按用户对水质的需求进行处置，然后将水运送到用水区，井向用户配水，以满足用户对水质、水量、水压的需求。依照各有些的功用将其分红以下几有些。

(1)取水构筑物。开封无负压供水设备用以从水泥(地表水和地下水)取水，并送往水厂。它包含取水头部和一级泵站。取水构筑物通常坐落给水体系的首部。

(2)水处置构筑物。无塔供水器用以处置从取水构筑物运送来的原水，以满意用户对水质的需求。它包含水处置厂、管网二次消毒设备。这些构筑物常会集安排在水厂计划内。

(3)泵站。用以将所需水量提升到需求的高度．可分抽取原水的一级泵站、运送清水的二级泵站和设于管网中的增压泵站等。

(4)输水管渠和配水管网。用以联接取水构筑物、立式无塔供水、水处置构筑物、用户，运送和分配水。它包含从一级泵站到水厂的原水输水管渠、二级泵站、从二级泵站到用水区的清水输水管和用水区配水管网。

(5)调度构筑物。用以贮存和调度供水量与用水量在时刻上的散布不均，当供水量大于用水量时贮存剩余的水，当用水量大于供水量时抵偿供水量的短少。它包含清水池、高地水他、水塔。高地水池、水塔还有包管水压的效果。

标明以地表水为水源的给水体系。相应的无塔供水工程设备为：取水构筑物从江河取水，经一级泵站2送往水处置构筑，处置后的清水贮存在清水池中。二级泵站5从清水池取水，经扬水管送往管网供应用户。有时，为了调度水量和坚持管网的水压，可依据需求缔造水库泵站、高地水池或水塔。通常情况下，从取水构筑物到二级泵站都同于水厂的计划。

给水管网遍布整个给水区内，变频供水设备依据管道的功用，可划分为干管和分配管。前者首要用以输水，管径较大，后者用于配水到用户，管径较小。

地下水为水泥的给水体系。地下水经过管井群集水至储水池，变频无塔供水由泵站经输水管、水塔和配水管网供应用户。因地下水水质超卓，通常可省去水处置构筑物而只带在储水池加氯消毒。[1]

核心技术

变频无塔供水设备是将交流变频调速技术和微机控制技术应用于水泵自动控制设备之中，并与水泵机组相结合的机电一体化供水装置。其核心设备交流变频调速控制柜融合了先进的微机控制变频调速技术，先进的微机控制PID调节技术和先进的微机可编程控制器等国际上先进技术。本设备依据供水管网中瞬时变化的压力和流量参数，自动改变水泵的台数和运行转速，实现恒压变量供水的闭环调节，从而达到提高公司质量和高效节能的目的。

随着二次供水加压技术的发展，变频供水设备从根本上解决了这些问题。变频供水设备不需建造水塔，投资小、占地少，采用水气自动调节、自动运转、节能与自来水自动并网，停电后仍可供水，调试后不需看管。比建造水塔节约投资70%，比建造高位水箱节约投资60%，大大节约土建投资。

变频供水设备广泛用于企事业单位、住宅区及农村的生产、生活、办公用水。供水户在20－2000户。日供水量在20－50000m3，供水高度达150米，即50层楼房。

处理方法

生物预处置

无负压供水设备微污染原水在向水中加氯之前[2]，先有效地去掉水中的有机物，是控制出厂水三卤甲烷含量的底子方法。原水先进行生物预处置，就是仿照天然界天然充氧再生的进程，对微污染原水用人工充氧和培养好氧微生物，在水厂中强化再生水资源的可行处置方法。

微污染原水中的有机物浓度与污水比拟是很低的，但水的生物可处置性是邻近的，又因有机物浓度低，微生物生长缓慢，因此微污染原水只适合用生物膜法进行生物预处置。常用的是陶粒生物滤池和生物接触氧化池。

微污染原水进入生物滤池后，依托浸没于水下的长满生物膜的滤料载体，在满意的曝气充氧条件下，水流在与生物膜和氧的不断接触中，通过微生物的絮凝、吸附、氧化、生物降解和硝化等概括作用，二次供水水中的有机物和氨氮逐渐被去掉。

深度处置

深度处置主要有臭氧、活性炭、膜处置以及臭氧一生物活性炭等。

臭氧一生物活性炭处置的特点是：

(1)运用O3的强氧化才干，把大分子有机物和腐殖酸氧化成小分子有机物，一同改动分子的某些基团，有利于活性炭吸附且避免不可逆吸附。

(2)O3使水中的有机物和活性炭表面的有机盲能团均处于活化情况，提高了吸附的可能性。

(3)O3使正本不能被生物降解的有机物变为可生物降解的，提高了有机物的可生化性。

(4)O3增加了水中溶解氧含量，变频供水使得好氧茵和硝化茵在活性炭表面构成的生物膜，可以更好地降解吸附活性炭中的有机物和氨氮，然后　延长了活性炭的作业周期，提高了活性炭的吸附功率。对去掉水中的COD、色度与臭味、酚、氨氯、油等均有明显功率。

臭氧一生物活性炭法出资较大．往常工作费用也高。

选择变频供水设备的四大依据：

1、水泵流量总和应大于实际最大供水量；

2、变频控制柜选型；

3、蓄水池容量应大于每小时最大供水量；

4、水泵扬程应大于实际供水高度。

变频供水设备是指管网直接串联水泵增压供水的供水方式所采用之设备。在城镇公用管网上直接装泵抽水一直是供水系统的禁区。其理由：首先是在管网供应能力不足时，个体的超量取水会使管网节点或管段压力下降而影响其它用户的用水安定性。另外，允许用户自由地装泵“入网”有可能带来管网运行安全和水质安全的隐患。

发展历史

（一）变频供水设备第一代（始于80年代初）

名称：重力式上下水位控制供水

特点：系统由水泵、上水池（或水塔）、下水池（或水井）和控制柜组成的供水系统。

（二）变频供水设备第二代（始于80年代末）

名称：气压式供水方式

特点：系统由水泵、气压罐、低位水池（或水井）和自动控制柜组成的供水系统。

（三）变频供水设备第三代（始于90年代中期）

名称：变频恒压供水方式

特点：系统由水泵、气压罐、全自动数控供水控制柜组成的供水系统。

（四）变频供水设备第四代(始于2000年)

前三代产品的共同特点是：需要建水池或水箱，自来水放入水池或水箱，再从零压力启动。

名称：无负压叠压供水方式

特点：由湖南中建供水设备研发出来的变频恒压供水设备无需水池或水箱，与市政管网直连，充分利用市政管网余压，自动增压供水。系统由水泵、气压罐、无负压消除器、变频控制柜组成的新一代供水系统。

（五）变频供水设备第五代（始于2005年）

名称：补水式无负压叠压供水方式

特点：有备用保压水箱，与市政管网直连，充分利用市政管网余压，自动增压供水，即能蓄水也能保压。系统由水泵、保压水箱、气压罐、无负压消除器、变频控制柜组成的高端供水系统。

（六）变频供水设备第六代（始于2008年）

名称：分质补水式无负压叠压供水方式

特点：有备用保压水箱，与市政管网直联，充分利用市政管网余压，自动增压供水，既能蓄水也能保压，还能对水产生净化功能，可以直接饮用。

2最新技术

近几年来，随着经济的快速发展，各地的高楼大厦如雨后春笋，一座座矗立在人们的面前。但是，由于市政管网的压力只能达到2MPa左右，高楼用户的用水水压、水质等问题一直困扰着供水公司的设计人员，随着技术的发展，无吸程管网叠压供水设备（的出现，使得以上问题迎刃而解！无吸程管网叠压供水设备是最新一代供水技术，以投资节省、运行稳定，控制精准受到了广大用户的一致好评！

无吸程管网叠压供水技术特点：

对比传统的供水设备和自然叠压无负压供水给水设备，HGH VI无吸程强制叠压供水给水设备具有以下特点和优势:

1、投资小，无水池，不用消毒。

2、体积小，占地少，安装方便。

3、高效节能，全部充分利用自来水管网压力，三重强制叠压，耗电少，运行费低。

4、全不锈钢流道，全密封带压稳流补偿系统，彻底隔绝污染源，清洁环保。

5、水压稳定，不会造成市政管网压力波动。

6、全自动控制运行，无人值守设计。

7、超强保护，故障自动显示，报警。

8、模拟屏人机对话，可随时查询、设定、调整运行参数。

9、旁通设计，自动切换，停电不停水。

10、高寿命，运行效率高，可提高水泵寿命3倍以上。

11、可完全埋于地下，特别适用于用地紧张地区（特殊研制、特殊工况).

无吸程管网叠压供水设备三大核心技术解析

核心技术之一：全自动智能叠压调配技术：

全自动智能叠压调配技术除了具备真空抑制器和负压消除器的稳流，予压补偿作用外，还采用独有的工艺设计对管网水进行增压调配，实现100%借用管网压力，实现真正意义上的三重增压叠压，达到节能降耗的目的，同时还具有信息处理功能，将这些数据经实时收集和分析系统运算和处理，发送到相应执行单元。

核心技术之二：全自动智能欠压调配技术：

全自动智能欠压调配系统的作用是在自来水管网压力不足的情况下，可根据管网工况随时通过调配系统（包括压力，水位反馈，流量，压力调节等运行状态）实现设备正常供水，满足管网压力最不利点的用水要求。

核心技术之三：全封闭带压稳流补偿技术：

自然叠压是通过与大气接触来消除负压，而本系统是采用符合饮用水要求的全封闭部件，饮用水不与任何成分的气体接触，严格保证饮用水的卫生安全。其本身是承压设备，保证任何情况下始终带压运行，从根本上杜绝了管网出现负压的可能性。

工作原理

变频供水设备工作原理图[1]

由长沙市博永机电科技有限公司研发出来的变频无负压供水设备投入使用，自来水管网的水进入稳流流罐，罐内空气从真空消除器排出，待水充满后，真空消除器自动关闭。当自来水管网压力能够满足用水要求时，系统由旁通止回阀向用水管网直接供水；当自来水管网压力不能满足用水要求时，系统压力信号由远传压力表反馈给变频控制器，水泵运行，并根据用水量的大小自动调节转速恒压供水，若运转水泵达到工频转速时，则启动另一台水泵变频运转。

水泵供水时，若自来水管网的水量大于水泵流量，系统保持正常供水：用水高峰时，若自来水管网水量小于小泵流量量，稳流罐内的水作为补充水源仍然能正常供水，此时，空气由真空消除器进入稳流罐，罐内真空遭到破坏，确保了自来水管网不产生负压，用水高峰过后，系统又恢复到正常供水状态。当自来水管网停水，造成稳流罐液位不断下降，液位探测器将信号反馈给变频控制器，水泵自动停机，以保护水泵机组。夜间小流量供水且自来水管网压力不能满足要求时，气压罐可以贮存并释放能量，避免了水泵频繁启动。[3]

设备原理

的基本工作原理是根据用户用水量变化自动调节运行水泵台数和一台水泵转速，使水泵出口压力保持恒定。当用户用水量小于一台水泵出水量是，系统根据用水量变化有一台水泵变频调速运行，当用水量增加时管道系统内压力下降，这时压力传感器把检测到的信号传送给微机控制单元，通过微机运行判断，发出指令到变频器，控制水泵电机，使转速加快以保证系统压力恒定，反之当用水量减少时，使水泵转速减慢，以保持恒压。当用水量大于一台泵出水时，第一台泵切换到工频运行，第二台泵开始变频调速运行，当用水量小于两台泵出水量时，能自动停止一台或二台泵运行。在整个运行过程中，始终保持系统恒压不变，使水泵始终工作在高效区，既保证用户恒压供水，又节省电能。设备不需配备专职操作人员。

设备特点

1、 经济效益显著：使用该设备，可不建造水塔、不设楼顶水箱，既减少工程的施工周期，又解决了工程造价费用高的缺点，还克服了气压波动大，水泵启动频繁等不足之处。

2、 设计严谨：该设备采用水泵变频恒压控制，无论系统用水量怎样变化，均能使管道出口压力保持恒定。

3、 运行可靠：该设备采用变频调速器和国内优质水泵，具有完善的保护功能和自动、手动转换功能，使运行非常可靠。 并且性能良好、控制方式灵活、抗干扰能力强

4、 高效节能：该设备能根据用户用水量的变化来调节水泵转速，使水泵始终工作在高效区，节电效果明显，比恒速水泵可节电35%。

5、 操作简单：该设备采用全自动控制，PID调节，键盘操作，人机界面（文本、数字）显示。操作人员只需转换电控柜开关，就可以实现用户所需工况，实现全自动无人值守。

6、 保护功能齐全：具有完美的过载、短路、过压、欠压、缺相、过流、短路、水源缺水等自动保护功能。在异常情况下能进行信号报警、自检、故障判断等。

7、 占地少安装方便：整套设备只有一组供水控制柜和水泵机组，安装非常简单方便。

8、 延长水泵及电机的使用寿命：对多台泵组均能可靠的实现软启动，使电网和管网免冲击，并且轮流运转，大大延长了水泵及电机的使用寿命。[4]

适用范围

1、有水池的高层建筑、宾馆、学校、城镇居民小区、企事业单位、新农村建设农村的生活用水。

2、工厂、工矿企业的生活或者生产用水。[5]

3、各类水厂、供水站、污水废水厂、农业排灌站等供排水。

4、高楼、小区、企事业单位热水集中供水。

5、生产、生活中的冷却水、循环水的加压。

6、油田输油管道、油库、油站等的恒压输油。

3选型说明

变频供水设备主要由变频控制柜、压力传感器、水泵等组成。变频控制柜由断路器、变频器、接触器、中间继电器、PLC等组成。

供水系统

（1）蓄水池容量应大于每小时最大供水量。

（2）水泵扬程应大于实际供水高度。

（3）水泵流量总和应大于实际最大供水量。

（4）变频控制柜选型：

用户可根据供水量和供水高度确定水泵型号及台数，然后对控制柜进行选型。

变频器

根据工艺要求，建议配用ABB ACS600系列变频器。ACS 600系列变频器是ABB公司采用直接转矩控制（DTC）技术，结合诸多先进的生产制造工艺推出的高性能变频器。它具有很宽的功率范围，优良的速度控制和转矩控制特性,完整的保护功能以及灵活的编程能力，较高的可靠性和较小的体积。

主要技术数据：

功率范围：1.8-3000kW

电源电压：380/400/415/440/460/480/500VAC 3相±10%；

电源频率：35-50Hz

控制连接：2个可编程的模拟输入（AI）；1个可编程的模拟输出（AO）；5个可编程的数字输入（DI）；2个可编程的数字输出（DO）。

连续负载能力：150% In，每10分钟允许1分钟

串行通讯能力：标准的RS—485接口可使变频器方便地与计算机连接。

保护特性：过流保护、I2t、过压保护、欠压保护、过热保护、短路保护、接地保护、欠压缓冲、电机欠/过载保护、堵转保护、串行通讯故障保护、AI信号丢失保护等。

外型结构紧凑，安装方便。产品经过多种电气安全规范认证，符合GE、UL及质量认证体系ISO9001和ISO4001等。

变频器独特的直接转矩控制（DTC）功能是目前最佳的电机控制方式，它可以对所有交流电机的核心变量进行直接控制，无需速度反馈就可以实现电机速度和转矩的精确控制。

ACS600变频器内置PID、PFC、预磁通等八种应用宏，只需选择需要的应用宏，相应的所有参数都自动设置，输入输出端子也将自动配置，这些预设的应用宏配置大大节约了调试时间，减少出错。

PLC选型

PLC建议采用西门子S7-200型。SIMATIC S7-200 可编程序控制器是模块化中小型PLC系统，能满足中等性能要求的应用；大范围的各种功能模块可以非常好的满足和适应自动控制任务，各种单独的模块之泛组合以用于扩展；简单实用的分散式结构和多界面网络能力，使得应用十分灵活；方便用户和简易的无风扇设计；当控制任务增加时，可以自由扩展；大范围的集成功能使得它的功能非常强劲。

多种的性能递增的CPU和丰富的且带有许多方便功能的I/O扩展模块，使用户可以完全根据实际应用选择合适的模块。当任务规模扩大，可随时使用附加模块对PLC进行扩展。

4使用操作

1.设备使用前手盘水泵转子.应无摩擦.卡滞现象;

变频供水设备

2.用500V低压插表检测电机绝缘。应为0.5M O以上:3.控制仪表及线路无损坏:

4.全开水泵进口阀.关闭出口阀.逐一打开泵的排气阀.待液体充满泵腔后关闭排气阀:

5.将转换开关置于手动位置.空载点动水泵.其运转方向与标注箭头一致;

6.手动逐台启停水泵.检查水泵运转无异常现象。

5无负压系统

传统的供水方式离不开蓄水池，蓄水池中的水一般由自来水管网供给，这样，原来有压力的水进入水池后变成了零，然后从零开始加压，造成大量的电力能源浪费。

变频供水设备

无负压供水设备是以市政管网为水源，充分利用了市政管网原有的压力，形成密闭的连续接力增压供水方式，节能效果好，没有水质的二次污染，是变频恒压供水设备的发展与延伸。在市政管网压力的基础上直接叠压供水，节约能源，并且还具有全封闭、无污染、占地量小、安装快捷、运行可靠、维护方便等诸多优点。

运行环境

1、供水设备相对湿度≤90%(20℃)，室外答应59%，无水珠凝露；

2、无负压供水设备环境温度的范围在4℃-40℃这件；

3、无负压供水设备的流量范围在0到600m3/h；

4、无负压供水系统采用的电源为三相五线制的，电压380V（±10%），频率50HZ（±5%）；

5、无负压供水设备运行地点应无导电或爆炸性尘埃，无侵蚀金属或破坏绝缘的气体或蒸汽。

6、振动应该是<0.5g，振动频率10HZ-150HZ最大振动加速不应超过5m/s2

7、无负压供水设备的压力调节精度小于即是0.01 MPa；

8、无负压供水设备的压力范围在0～2.0MPa之间。