高层建筑无负压供水设备

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1、水设备沃尔特高层建筑无负压供水设备中多台交替运行水泵的起动在所有用电设备中。水泵的用电量占电力负荷的一半以上。节约能源对我国乃至全世界都非常重要，作为用电大户——水泵的节能一直是许多专家学者研究的重点，有一项非常成熟的技术现已经广泛应用于水泵：变频调速控制。在这里要讨论的是高层建筑无负压供水设备中的起动与切换以及多台水泵的轮番运行。 　　高层建筑无负压供水设备运行的现状　　现在多数厂家生产的高层建筑无负压供水设备组成形式为两台以上的水泵并联运行，一台水泵作变额运行，其他水泵为工频运行。　　由于变频水泵一直在运行，考虑到整台设备的运

2、行质量和使用寿命，几乎所有的厂家都将设备中的水泵轮番运行，目前主要有两种方式：　　①第1种：固定一台水泵变频工作，其他的水泵为工频运行。当变频泵起动运行到50Hz时，工频运行的水泵起动，在起动到正常运行的在段时间内。变频泵的频率急速降低，使得水泵出水流量为零。此种方式缺点在于变额泵24h不间断运行，使得水泵的使用极不均匀。如果假设水泵的平均寿命为1万h，那么变频泵不到420天就要进行维修或者报废，而工频泵可能完好无损。　　②第2种：将一台水泵先变频起动。当变频泵起动运行到50Hz时，切换成工频运行，然后将二台水泵再变频起动，以此类

3、推;然后停泵时先停第一台工频运行泵，再停第二台工频运行泵。直到剩下一台最后起动的变频泵运行。 　　高层建筑无负压供水设备冲击现象　　从表面上来讲，第2种方式不仅保留了变频泵独特的控制方式，还使得水泵的使用时间均匀，是个很好的方案。然而在实际运行中，却隐藏了极大的风险和隐患。　　(1)供水的压力有冲击现象　　由于变频器从正在运行的水泵(假设1#)切换到另一台水泵(假设2#)时，需要以下步骤。如图1所示。变频切换步骤图水设备沃尔特　　水压变化主要在第一和第三步之问产生。当1#水泵脱离变频器时，水压下降，当水泵工频运行时水压上升。中间过

4、程时问越长，水压变化越大。 　　(2)电液、电压有冲击现象一般的电动机起动，起动电流有冲击现象。为正常运行的7倍左右。为减小对供电电网冲击，采用降压起动。如星一三角方式，自耦降压方式，软起动方式。在高层建筑无负压供水设备里，变频器与主接触器分离后，主接触器直接合E，类似直接起动，当然由于电动机在转动，冲击电流显然没有7倍。然而在实际中发现有时冲击电流远远超过7倍。特别用在大功率设备时，影响非常大。 　　高层建筑无负压供水设备变频器原理分析　　分变频器工作原理如图2所示。变频器工作原理　　虽然在经变频器变频输出5OHz时，频率与市电

5、频率相同，但是如果将两个图形重叠可以看到两个U、V、W相都不吻合，如图3所示。电源三相相位图对比 　　从图3分析，相位吻合的可能性很小，如果电器(如电动机、接触器等等)有残余电势存在，那么电压就会叠加。残余电势是由于电器的设计制造工艺形成的。随着电源脱离的时间的延长而衰减，从另一个角度讲，脱离时间短对变频器冲击的风险大，许多变频器厂家要求延长脱离时间，这样必将使水泵有一段时间没有能量(电源)输入，但存在能量(水流)输出，这就存在能量不平衡，水泵转速会降低，降低的幅度随水流的输出与水泵的转动部分惯性的比率有关联。而水设备沃尔特将市电

6、加在水泵电动机上时，需要克服负载(下降部分)，叠加电动机内部的残余电势，所以电网承受的负荷为上述两个数值的乘积。这个数值是个不确定值，然而确实存在，造成的后果是经常跳闸。 　　这种方式不仅风险太大，会引起一联串故障的发生，而且为确保变频器安全运行时，恒压的效果也没有前一种方式好。 　　在欧洲，生产高层建筑无负压供水设备以及专门制造变频控制箱的厂家也多不用第二种控制方式，多采用多台变频器分别对应控制几台水泵。但变频器价格昂贵，未能在我国普及应用。 　　解决水泵使用不均匀现象就是让变频器轮流带动水泵运行，加一个可编程序控制器(PLC)

7、即可解决，比如可以设定24h后，变频水泵进入睡眠状态(外部没有用水，水泵停止运行)，变频器脱离第一台水泵，结合第二台水泵，这样也实现了平均水泵使用寿命的目的。为避免电流电压的冲击现象，采用固定一台水泵变频工作，其他水泵为工频运行。在一些项目中运用了这样的方式，取得了较好的效果。