1.引言

   為了節(jié)能，降低造價(jià)，變頻調(diào)速給水通常采用多泵并聯(lián)恒壓變量供水方式。這是因?yàn)椋孩僖慌_(tái)變頻泵與多臺(tái)工頻泵并聯(lián)，可經(jīng)實(shí)現(xiàn)恒壓變流量供水，但要求變頻泵是其中zui大的一臺(tái)泵；②變頻器的價(jià)格與其功率成正比，多泵并聯(lián)供水使每臺(tái)泵的功率下降，變頻器的功率相應(yīng)降低，從而可以降低造價(jià)；③多泵并聯(lián)供水使單泵的功率下降，當(dāng)一臺(tái)泵變頻供水時(shí)，能顯著改善其節(jié)能效果。

    2.變頻調(diào)速給水停泵控制的*方案

    從國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)報(bào)道及產(chǎn)品樣本來(lái)看，*的多泵并聯(lián)恒壓供水泵解決控制方案是：

   當(dāng)用水流量小于一臺(tái)泵的額定流量時(shí)，同一臺(tái)泵恒壓供水。按離心泵理論，在相似工況下，水泵的水力功率與三次方轉(zhuǎn)速成正比。當(dāng)用水流量接近為零（但恒壓）時(shí)，泵轉(zhuǎn)速zui低，其功率也zui小。對(duì)于常用的離心泵而言，變頻恒壓供水在零流量下消耗的功率約為相同大小恒速泵額定功率的1/4或更?。ㄅc水泵的Q、H外特性、恒壓值等有關(guān)），但變頻泵長(zhǎng)期在零流量下運(yùn)轉(zhuǎn)并白白消耗能量終究是一個(gè)缺點(diǎn)，當(dāng)泵的功率較大時(shí)，此缺點(diǎn)更為突出。

   為了使變頻泵在不用水時(shí)能夠停泵，以便節(jié)能，減少泵的磨損，現(xiàn)在國(guó)外變頻器（具有多泵并聯(lián)恒壓供水控制功能）采用這樣的一種控制方案：當(dāng)變頻泵轉(zhuǎn)速（頻率）降低至接近零流量閾值時(shí)，變頻器發(fā)出一個(gè)指令，使變頻泵停泵休息。管網(wǎng)系統(tǒng)中接有一個(gè)小氣壓罐，當(dāng)變頻泵停泵后，由氣壓罐維持供水；當(dāng)供水壓力降低至某一設(shè)定值時(shí)，變頻器接受此壓力信息，使變頻泵啟動(dòng)并恢復(fù)恒壓供水。在實(shí)際供水中，并不希望當(dāng)變頻泵轉(zhuǎn)速降低至零流量閾值就立即停泵，而是經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，經(jīng)判斷并確認(rèn)沒有用水后才停泵。為此，可在電腦控制程序中設(shè)置判斷程序，以達(dá)到此目的。具體方法：當(dāng)變頻泵轉(zhuǎn)速（頻率）降低至零流量閾值并持續(xù)T時(shí)間（T為判斷時(shí)間，可按需設(shè)定）電腦才發(fā)出停變頻泵的指令，使變頻泵自停，此功能稱為變頻泵自動(dòng)睡眠功能。在停泵期間，如有人用水并引起管網(wǎng)壓力下降，當(dāng)下降至開泵壓力（壓力值可按需設(shè)定）時(shí)，電腦接受此壓力信息，下達(dá)指令使變頻泵自動(dòng)啟動(dòng)并恢復(fù)恒壓供水，此功能稱為變頻泵自動(dòng)喚醒功能。

   據(jù)了解，國(guó)內(nèi)大多數(shù)生產(chǎn)變頻給水設(shè)備的廠家為了使變頻給水機(jī)在小流量供水時(shí)能更好地節(jié)約電能和不用水時(shí)停泵，在給水系統(tǒng)中設(shè)置了一個(gè)小氣壓罐和一個(gè)小工頻泵。

   筆者認(rèn)為，采用小工頻泵和小氣壓罐的方案存在問題較多，不如采用變頻泵自動(dòng)睡眠和自動(dòng)喚醒方案。我公司研制生產(chǎn)的智能型變頻給水設(shè)備已成功應(yīng)用了變頻泵自動(dòng)睡眠和自動(dòng)喚醒方案，經(jīng)試驗(yàn)和交付用戶使用證明十分成功。

  當(dāng)變頻恒壓供水泵的功率很大，例如一臺(tái)泵的功率為120kW，在接近零流量供水時(shí)，變頻泵實(shí)際的耗能約1/4×120=30kW。此時(shí)，當(dāng)小流量用水時(shí)，變頻大泵會(huì)消耗相當(dāng)多的電能。從節(jié)能考慮，在小流量用水時(shí)宜由小泵供水。為了節(jié)能可就用一臺(tái)變頻小泵。其控制系統(tǒng)就這樣設(shè)計(jì)：

    （1）小流量用水時(shí)，求出大泵在恒壓小流量供水時(shí)的頻率，設(shè)為（Hz）Qmin。

   （2）大泵在恒壓小流量供水時(shí)，當(dāng)Hz≤（Hz）Qmin，則變頻器的一個(gè)輸出繼電器（可編程的）工作，向PLC發(fā)出一個(gè)信息。

    （3）PLC接受上述信息后：

    （a）控制變頻器停止工作；

   （b）變頻器停止后在其輸出側(cè)進(jìn)行切換操作：首先使變頻大泵交流接觸器脫開，然后使小功率（如30kW）小泵接入；

    （c）在變頻器輸出側(cè)切換好后，重新啟動(dòng)變頻器，恢復(fù)恒壓變量供水。

   （4）由變頻器帶動(dòng)小泵（如30kW）進(jìn)行小流量恒壓供水，此時(shí)小泵具有自動(dòng)睡眠與自動(dòng)喚醒功能，具有小流量供水的*節(jié)能效果。

   （5）當(dāng)用水流量增加，變頻器的輸出頻率上升，當(dāng)Hz=（Hz）Qmin，變頻器的一個(gè)可編程輸出繼電器工作。整個(gè)供水系統(tǒng)的工作（2）、（3）所述，水機(jī)仍由小泵變頻恒壓供水不變。

   （6）當(dāng)用水流量繼續(xù)增大，變頻器的輸出頻率繼續(xù)上升，當(dāng)Hz=（Hz）Qmin+ΔQ變頻器的另一個(gè)可編程輸出繼電器工作，并向PLC發(fā)出一個(gè)信息。

    （7）PLC接受上述信息后

    （a）控制變頻器停止工作；

   （b）變頻器停止后在其輸出側(cè)進(jìn)行以下切換操作：先使小泵的變頻交流接觸器脫開，然后使120kW大泵接入變頻；

    （c）在變頻器輸出側(cè)切換好后，重新啟動(dòng)變頻器，恢復(fù)恒壓變量供水。

   （8）由變頻器帶動(dòng)120kW大泵進(jìn)行小流量恒壓供水，例如由3臺(tái)大泵并聯(lián)，則zui大供水功率可達(dá)120×3=360kW。

    3.ABB智能型變頻供水設(shè)備的應(yīng)用

   變頻泵的自動(dòng)睡眠和自動(dòng)喚醒控制方案已經(jīng)在具有PFC宏（泵和風(fēng)機(jī)控制）的ABB變頻器上應(yīng)用。在自動(dòng)睡眠時(shí)，水泵自停，*不消耗電能，具有*的節(jié)能效果。在停泵期間，為了維持供水，系統(tǒng)中設(shè)有一個(gè)小氣壓罐，在變頻泵自動(dòng)睡眠期間，由小氣壓罐維持供水。當(dāng)氣壓罐壓力降低至某一設(shè)定值時(shí)，變頻泵自動(dòng)喚醒，恢復(fù)恒壓供水。

    利用ABB變頻器的上述功能可以設(shè)計(jì)成以下系列的智能型變頻給水設(shè)備：

    （1）YLD-BP-S系列智能型生活變頻給水設(shè)備。

   當(dāng)用水流量小于一臺(tái)泵的額定流量時(shí)，由變頻泵B1變頻恒壓變量供水；當(dāng)用水流量大于一臺(tái)泵在工頻情況下的額定流量時(shí)，工頻泵B21自動(dòng)投入與變頻泵B1并聯(lián)恒壓變量供水（當(dāng)準(zhǔn)變壓變量供水時(shí)，則每投入一臺(tái)工頻泵，恒壓值上升一個(gè)臺(tái)階ΔP，ΔP可按需設(shè)定）。

   當(dāng)用水流量進(jìn)一步減少時(shí)，變頻泵B1的轉(zhuǎn)速自動(dòng)下降以維持恒壓供水。當(dāng)用水流量接近于零（接近的程度由調(diào)試者確定）時(shí)，變頻泵以接近零流量的低速運(yùn)行。當(dāng)?shù)退龠\(yùn)行T時(shí)間（T值可設(shè)定，改變）時(shí)，變頻泵自停（睡眠），由氣壓罐維持供水；當(dāng)氣壓罐壓力降至某一設(shè)定值時(shí)，變頻泵自動(dòng)啟動(dòng)（喚醒）以維持恒壓供水。

   具有恒壓（準(zhǔn)恒壓）供水控制功能的ABB變頻器（具有PFC應(yīng)用宏的ABB變頻器）具有以上控制功能。該變頻器的一個(gè)可編程輸出繼電器可帶動(dòng)一臺(tái)工頻泵。當(dāng)工頻泵的數(shù)量多于可編程輸出繼電器的數(shù)目時(shí)，可用ND10模塊進(jìn)行擴(kuò)展。

    （2）YLD-BP-X系列智能型變頻穩(wěn)壓工頻消防給水設(shè)備。

    B0為變頻穩(wěn)壓泵，由具有恒壓供水控制功能的變頻器控制

    B1、B2、B3為工頻消防泵，由PLC控制

   平時(shí)由變頻穩(wěn)壓泵向消防管網(wǎng)充水穩(wěn)壓使之處于準(zhǔn)備消防狀態(tài)。當(dāng)管網(wǎng)穩(wěn)壓至設(shè)定壓力時(shí)，穩(wěn)壓泵的流量接近于零并維持時(shí)間T（T可設(shè)定），變頻穩(wěn)壓泵自動(dòng)停泵（睡眠）休息，由氣壓罐維持穩(wěn)壓；當(dāng)消防管網(wǎng)的壓力下降至某一設(shè)定值時(shí)，變頻穩(wěn)壓泵自動(dòng)啟動(dòng)恢復(fù)恒壓穩(wěn)壓（自動(dòng)喚醒）。變頻穩(wěn)壓是間歇工作的，停歇的時(shí)間很長(zhǎng)，沒必要設(shè)置備用泵，以降低造價(jià)。

   當(dāng)接到消防信號(hào)后，由PLC控制主消防泵（*臺(tái)）工頻啟動(dòng)，投入消防。其他各臺(tái)消防泵（含消防備用泵）由裝在消防管網(wǎng)上的電接點(diǎn)壓力表控制自動(dòng)投入或自動(dòng)退出。具體控制方式如下：在主消防泵已投入運(yùn)行的條件下，如管網(wǎng)壓力不足（低于電接點(diǎn)壓力表設(shè)定的zui低消防壓力），則由PLC控制，下一臺(tái)消防泵（包括備用泵）自動(dòng)投入以提供充足的消防流量。

    消防結(jié)束，PLC可以接受人工指令，停止消防（所有消防泵停泵）。

    3.ABB智能型變頻供水設(shè)備的應(yīng)用

   變頻泵的自動(dòng)睡眠和自動(dòng)喚醒控制方案已經(jīng)在具有PFC宏（泵和風(fēng)機(jī)控制）的ABB變頻器上應(yīng)用。在自動(dòng)睡眠時(shí)，水泵自停，*不消耗電能，具有*的節(jié)能效果。在停泵期間，為了維持供水，系統(tǒng)中設(shè)有一個(gè)小氣壓罐，在變頻泵自動(dòng)睡眠期間，由小氣壓罐維持供水。當(dāng)氣壓罐壓力降低至某一設(shè)定值時(shí)，變頻泵自動(dòng)喚醒，恢復(fù)恒壓供水。

    利用ABB變頻器的上述功能可以設(shè)計(jì)成以下系列的智能型變頻給水設(shè)備：

    （1）YLD-BP-S系列智能型生活變頻給水設(shè)備。

   當(dāng)用水流量小于一臺(tái)泵的額定流量時(shí)，由變頻泵B1變頻恒壓變量供水；當(dāng)用水流量大于一臺(tái)泵在工頻情況下的額定流量時(shí)，工頻泵B21自動(dòng)投入與變頻泵B1并聯(lián)恒壓變量供水（當(dāng)準(zhǔn)變壓變量供水時(shí)，則每投入一臺(tái)工頻泵，恒壓值上升一個(gè)臺(tái)階ΔP，ΔP可按需設(shè)定）。

   當(dāng)用水流量進(jìn)一步減少時(shí)，變頻泵B1的轉(zhuǎn)速自動(dòng)下降以維持恒壓供水。當(dāng)用水流量接近于零（接近的程度由調(diào)試者確定）時(shí)，變頻泵以接近零流量的低速運(yùn)行。當(dāng)?shù)退龠\(yùn)行T時(shí)間（T值可設(shè)定，改變）時(shí)，變頻泵自停（睡眠），由氣壓罐維持供水；當(dāng)氣壓罐壓力降至某一設(shè)定值時(shí)，變頻泵自動(dòng)啟動(dòng)（喚醒）以維持恒壓供水。

   具有恒壓（準(zhǔn)恒壓）供水控制功能的ABB變頻器（具有PFC應(yīng)用宏的ABB變頻器）具有以上控制功能。該變頻器的一個(gè)可編程輸出繼電器可帶動(dòng)一臺(tái)工頻泵。當(dāng)工頻泵的數(shù)量多于可編程輸出繼電器的數(shù)目時(shí)，可用ND10模塊進(jìn)行擴(kuò)展。

    （2）YLD-BP-X系列智能型變頻穩(wěn)壓工頻消防給水設(shè)備。

    B0為變頻穩(wěn)壓泵，由具有恒壓供水控制功能的變頻器控制

    B1、B2、B3為工頻消防泵，由PLC控制

   平時(shí)由變頻穩(wěn)壓泵向消防管網(wǎng)充水穩(wěn)壓使之處于準(zhǔn)備消防狀態(tài)。當(dāng)管網(wǎng)穩(wěn)壓至設(shè)定壓力時(shí)，穩(wěn)壓泵的流量接近于零并維持時(shí)間T（T可設(shè)定），變頻穩(wěn)壓泵自動(dòng)停泵（睡眠）休息，由氣壓罐維持穩(wěn)壓；當(dāng)消防管網(wǎng)的壓力下降至某一設(shè)定值時(shí)，變頻穩(wěn)壓泵自動(dòng)啟動(dòng)恢復(fù)恒壓穩(wěn)壓（自動(dòng)喚醒）。變頻穩(wěn)壓是間歇工作的，停歇的時(shí)間很長(zhǎng)，沒必要設(shè)置備用泵，以降低造價(jià)。

   當(dāng)接到消防信號(hào)后，由PLC控制主消防泵（*臺(tái)）工頻啟動(dòng)，投入消防。其他各臺(tái)消防泵（含消防備用泵）由裝在消防管網(wǎng)上的電接點(diǎn)壓力表控制自動(dòng)投入或自動(dòng)退出。具體控制方式如下：在主消防泵已投入運(yùn)行的條件下，如管網(wǎng)壓力不足（低于電接點(diǎn)壓力表設(shè)定的zui低消防壓力），則由PLC控制，下一臺(tái)消防泵（包括備用泵）自動(dòng)投入以提供充足的消防流量。

    消防結(jié)束，PLC可以接受人工指令，停止消防（所有消防泵停泵）。