一、概述

　　水是人類生命之源。隨著我國城市化進程的加速，城市規模的膨脹，居民小區不斷增加，高樓大廈鱗次櫛比，致使本來不堪重負的自來水管網更顯不足；很多城市在用水的高峰期樓房高層屢屢出現缺水的現象。目前解決該矛盾的辦法之一是：建水池或設水箱，通過水泵二次加壓保證供水，但是這種方法有如下顯而易見的缺點：

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　　建水池、設水箱，占地面積大，施工周期長，工程總投資大。

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　　原本純凈的自來水全部放入水池（或水箱）中，水池、水箱不是全封閉結構，各種空氣中的粉塵、細菌及小動物極易進入水池、水箱，存在水源被污染的后患。并且自來水在水池、水箱中存留較長的時間，易變質變味；雖然自來水中含有一定數量的余氯用于消毒，但是不能滿足水質要求。被污染的水經過加壓后供給用戶飲用，嚴重影響人體健康。

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　　將自來水*放入水池或水箱，原有壓力全部變為零，再從零開始重新加壓給水，原有能量白白浪費，這種給水方式能耗大，設備運行成本高。

　?。ㄋ模┻\行不經濟

　　管網疊壓供水設備選型大，運行中消耗電能較多，使用不經濟。

　?。ㄎ澹┌惭b麻煩

　　修建水池、設置水箱，工程量大，工序較多，工藝也復雜，一旦出現滲漏現象難以修復，后期維護也困難。

　?。┪飿I管理麻煩。

　　大型蓄水池清洗時費時費力，且清洗時用水受到影響，管理麻煩。

　　我公司研制開發了DWZG系列全自動無負壓管網直聯式供水設備，克服了水池、水箱的諸多缺點，成功的解決了高層居民用水難的問題。它有如下獨到之處：

　　1、不用建水池或設水箱，與自來水管網直接連接，可以充分利用自來水管網原有壓力，差多少補多少，自來水壓力能滿足負荷要求時，設備便停止工作。系統大部分時間在低頻率下運行，耗電較，可達到50％以上。

　　2、自來水經設備加壓后直接供給用戶，全程密封運行，水源不易受污染，供水質量好，是環保型供水設備，采用微機變頻軟啟動恒壓控制，水壓平穩，水壓質量好。

　　云南開遠箱式泵站一體化設備應用范圍

　　管網疊壓供水設備適用于任何自來水壓力不足地區的加壓供水。

　　1、工礦企業的生產、生活用水及各種補水系統；

　　2、新建住宅小區或寫字樓生活用水；

　　3、已建好的水池，可以采用無負壓供水設備與水池共用的供水方式，進一步節能；

　　4、對原有氣壓供水設備進行改造，可以充分利用原有的氣壓罐；

　　5、各種循環系統，自來水廠的中間加壓泵站。

室外一體化箱式泵站工作原理1、當檢測到自來水壓力能滿足用戶用水壓力時，系統直接通過市政管網給用戶供水。 2、當檢測到自來水壓力低于用戶用水壓力時，系統通過疊加、變頻給用戶供水。 3、當檢測到自來水壓力低且接近零時，切斷市政管網，進水，系統通過水箱變頻方式給用戶供水。 4、為防止二次污染，定時通過水箱直接為用戶供水。

大梁莊農村室外一體化箱式泵站在自來水有水的情況下充分利用自來水管網的原有壓力能源，在同樣供水需求的情況下，可以選用功率相對較小的水泵及控制設備，同時在自來水停水或者水壓不足的情況下切換水箱的水供水。

一體化箱式泵站組成1、組合式不銹鋼水箱（帶泵房）。2、智能化電氣控制系統。3、低噪音不銹鋼多級離心泵4、無負壓進水裝置及防倒流裝置。5、不銹鋼成套管路。6、壓力、液位信號采集、反饋設施。

箱式泵站一體化設備節能

箱式泵站一體化設備技術指標：

　　1、供水流量 0—1500 M3/H 揚程

       2、控制電機功率 0.75---1500KW

　　3、供水戶數 10—10000戶

　　4、壓力控制范圍 0.15—1.6MPa

　　5、平均節電率 30—60%

　　6、控制原理正弦波PWM或空間矢量SVPWM

　　7、運行方式單泵或多泵自動切換

　　8、控制方式可編程和PID控制

　　9、過載能力 150% 60秒

　　10、保護功能 軟啟動、對過壓、缺相、變相、欠壓、斷路，瞬間停電，短路等均有自診顯示和保護功能。

箱式泵站組成
1、工作泵、常用單級或多級臥式或立式清水離心泵。
2、小泵和小氣壓罐：在小流量甚至零流量持續時間較長，為更節電時設置。
3、變頻控制柜：變頻控制柜是箱式泵站的核心部分，一般由供貨廠家按水泵功率配套供應。
4、附件：主要包括連接管道，以及閥門、止回閥、安全閥（有小氣壓罐時）、壓力表、壓力繼電器和底座等。一般組裝式設備由廠家組裝好供貨。

箱式泵站主要特點
　　◆高效節能：由電機學公式可知，系統電機功耗與電機轉速成立方關系，在水壓不變時，水泵出水量與電機轉速成正比關系。本設備采用恒壓量工作方式，當用水量減小時，系統保持管網恒壓，通過降低水泵轉數來減少供水量，耗電量按立方特性降低。例如，供水量為額定值的80％，電機能耗為額定值的51.2％［（0.83）］節電量為48.8％，通常選用水泵流量比實際用水量大20-30％；而且高峰低谷用水量差額相當大，變頻恒壓供水實際使用中節電非?？捎^。
　　◆減少污染，因取消了水塔，高位水箱，減少了二次污染。
　　◆設備投資省占地面積小
　　本系統與其它供水方式比較，由于主要設備只是控制柜及水泵（穩壓罐自選），節省了大量的設備占地面積，從而大幅度節省了土建投資，而且就設備本身投資而言，供水量越大，采用變頻恒壓供水設備的價格優勢就越顯著。

箱式泵站的起動與停機

在水泵出口母管處裝設壓力變送器和流量變送器，將壓力和流量信號送入控制器，控制器將接收到的信號進行比較、運算，并發出指令，對變頻器進行控制。如果檢測得管網壓力大于設定值，則系統不起動，當管網壓力小于設定值時，系統起動。

休眠控制：

在夜間用水量非常少的情況下，為了節能，可以設置可以使水泵暫停工作的休眠狀態。在管網壓力允許的條件下，當變頻器輸出頻率低于某下限頻率時，變頻器停止輸出。當管網壓力小于下限設定時，再喚醒變頻器使之重新開始工作。

⒊實際系統的設計

⑴實際系統中應考慮的其他因素

對于實際系統來說，四臺等容量的供水泵并不是特別合理。在選取水泵時，應考慮在幾乎所有工況下都能使工作中的水泵處于高效率工作區間，因此，在夜間或需水量非常少的工況下工作的水泵可選一個比其他容量都小的。

同時，如果該系統是針對實際供水而設計的話，則應該同時考慮樓宇泵房中所需要的另兩種泵：深井泵與污水泵，顯然那樣的話系統會比現在的復雜一些。

主要由于絕大多數城市都不允許直接從市政管網吸水，因此采用變頻調速恒壓供水方式時仍然需要設置調節水池。在調節池中應安裝液深傳感器以檢測液面高度。當水池液面下降到一定高度時，為了保證消防用水，就需停止水泵運行，這個高度就是消防水位。只有當水池液面達到設定水位時才能恢復正常供水。

污水泵控制：一般泵房都漏水，因此有集污池。在集污池中安裝液位控制器，當污水池液面達到排污高度時，自動起動排污泵，排完污水后自動停止排污泵。

⑵管網水壓控制點的選擇

在本文設計的系統中，為了減少成本及增加可靠性而采用了泵口恒壓方式，只能對由水量變化而引起的水泵剩余揚程進行監控，它不包含管網阻力下降而產生的剩余揚程；若采用最不利點恒壓控制方法，則水泵的調速幅度同時決定于上述兩個變化因素，使水泵調速后的。

揚程與管網阻力特性曲線更好地符合，以獲得最佳的節能效果。在實際工程中，較現實的做法是在條件允許的情況下，盡可能將壓力控制點靠近最不利點。

⑶抗干擾問題

為保證系統可靠運行，在電氣連接上應注意采取抗干擾措施：

①交流電源側可采用RC低通濾波，以防止來自電網的干擾。部件的直流電源輸入端跨接電容濾波。

②處理好一點/多點接地，數字地和模擬地分開等問題。

③信號線選用帶屏蔽的雙絞線、電源線與信號線不平行布設，弱電強電分開。

④模擬信號采樣后，采用中值數字濾波，增加抗*力。

⑤在硬件設計中，增加看門狗電路；軟件設計中采取了指令冗余，軟件陷阱等保護措施。

⑥當系統出現故障時，能自動聲光報警，可轉手動操作。

⑷故障時的問題

對整個系統來說，不僅需要實現自動調節水泵轉速和軟起動的功能，電機應有過載、短路、過壓、缺相、欠壓、過熱等保護功能，對于供水管路出現的問題也應該有所識別，在故障不嚴重的情況下應能繼續運行，并對故障作出報警。對于調節池缺水的情況，可通過液深傳感器檢測，立刻停止水泵運行。當水池水位達到運行水位時，自動恢復水泵運行。在管網出現漏水問題及管道閥門損壞、不出水、少出水問題時，水泵運行會出現不出水或水壓達不到設定值的情況。在這種情況持續某個設定的時間之后，認定為管網缺水，系統發出故障報警信號，并提示及時進行系統檢修。在運行過程中，若變頻器出現突然故障時，當前運行的變頻泵應自動切換至工頻狀態繼續運行，同時發出故障報警信號；若水泵電機出現故障，應及時切除有故障的水泵并發出報警信號，同時將閑置的水泵投入系統中運行。綜上所述，采用自動化程度較高的變頻恒壓供水系統，地提高整個系統效率、延長系統壽命、節約能源，而且靈活性較好，能構成復雜的、功能強大的供水系統。

恒壓變頻供水設備八大優點：

　　( 1）高效節能：充分利用市政水源本身具有的壓力熱能，差多少補多少，切實有效地發揮了變頻調速的節能效果。

　?。?）潔凈衛生：構成連續密閉的增壓供水方式，*保持了市政水源的國家水質衛生標準，從根本上避免了增壓系統造成的水質標準降低和各種水源污染問題。

　?。?）杜絕浪費：不僅淘汰了高位水箱，還*地取消了地面（地下）水池水箱，*杜絕了水箱溢流，定期清洗造成的水源浪費。

　?。?）運行噪聲低：無塔供水器設備系列產品采用全變頻調整方案時，大部分時間特別在夜間處于低噪聲運行工況。

　?。?）設計了全密閉的、兼有緩沖作用和動態補償作用的水源箱罐，與目前市場所謂相比，更具有實際意義，并使控制系統得以簡化。

　?。?）該系列產品控制系統充分總結了本公司及國內外變頻給水設備的設計制造經驗，采用規范通用的控制系統技術方案，可換用任意廠商的變頻器、調節器、PLC和其他元器件，調試維修特別方便，為產品的終身售后服務奠定了良好基礎，不會因技術進步而導致售后服務問題。

　?。?）無塔供水器設備該系列產品控制系統具有較高智能性，設計中充分考慮了機、電、儀協調配合，具有欲速則不達的檢測監視和簡單方便的人機交互功能。具有全面的故障保護功能和對策，變頻器故障保護時，自動降級運行（成為工頻自動給水設備），自動系統故障時，還可手動操作應急備用，贏得維修時間。

　　（8）可按要求選配各種通訊接口、協議，從而可連接各種人機界面、監控計算機，可與各種控制網絡，通信網絡相接，適用于特殊、復雜的運行控制和聯網監控要求。可為用戶開發配套監控軟件。

相關原理

箱式無負壓供水設備的變頻泵以一定的轉速運行，利用自來水原有的壓力實現疊加能確保用戶所需的壓力和壓力恒定設備投入使用，自來水管網的水進入穩流調節罐，罐內空氣通過真空消除器自動排除，待水充滿后，真空消除器自動關閉

當自來水管網壓力能夠滿足用水要求時，系統由旁通止回閥向用水管網直接供水，水泵不工作，充分利用了自來水管網原有壓力當用水管網用水量不斷增加，自來水管網壓力不能滿足用水要求時，系統壓力信號由遠傳壓力表反饋給變頻控制器，水泵開始運行，并且根據用水量的大小自動調節轉速恒壓供水。一旦箱式無負壓供水設備水泵的轉速達到工頻轉速時，則會自動啟動另一臺水泵變頻運轉。實現了“差多少、補多少"的功能水泵供水時，若水泵流量小于自來水給水管網的流量，則系統保持正常供水；用水高峰時，若水泵流量大于自來水給水管網的流量，穩流調節罐內的水作為補充水源仍能保持一定時段的正常供水，此時空氣經真空消除器進入罐內，破壞了罐內的真空形成，確保自來水給水管網不產生負壓;用水高峰過后，系統又恢復正常供水狀態。

相關范圍

1.適用地域范圍：適用于有水池的高層建筑、賓館、學校、城鎮居民小區、企事業單位、新農村建設農村的生活用水及城市管網壓力較充足的地區加壓給水

2.適用工程類型：工廠、工礦企業的生產、生活用水、農業排灌站、自來水廠的大型給水中間加壓泵站

3.適用工程部位：生產、生活中的冷卻水、循環水的加壓、給水二次加壓系統

4.其它適用范圍：新建、改建、擴建住宅樓、辦公樓、賓館、飯店等公共建筑生活用水

5.使用單位類型：設計單位、施工單位、監理單位

相關特點

1、衛生無污染

變頻給水設備為全密封結構，細菌和粉塵不會進入系統；避免了藻類的滋生，防止了水源二次污染及供水水質污染問題，用戶使用的是符合衛生標準的自來水。

2、節能，運行成本低，保護功能齊全

可充分利用市政管網供水壓力，差多小，補多少，不產生負壓，與傳統水池（水箱）式變頻供水設備相比可節能30%~70%，具有的過載、短路、過壓、欠壓、缺相、過流、短路、水源缺水等自動保護功能。在異常情況下能進行信號報警、自檢、故障判斷等.

3、疊壓運行，節省費用

系統保證管道恒壓是根據用水量的變化調整投入臺套數和運轉速度，用水量大時投入功率大，用水量小時投入功率小。小用水量時（如夜間）系統由小功率泵變頻調速恒壓供水系統一直在率點運行。因而大大降低了運行費用?？晒澕s能源60%以上.

4、延長設備的使用壽命

對泵組均能可靠的實現軟啟動，使電網和管網免沖擊，并且輪流運轉，大大延長了水泵及電機的使用壽命。設備壽命比傳統水池（水箱）變頻供水設備大大提高.

5、雙模式供水

具有水池（水箱）式變頻供水設備和無負壓管網疊壓變頻供水設備兩種模式供水，可根據自來水進水壓力及流量自動切換，此種運行方式不但避免了市政管網負壓的產生,并且保證了供水的連續性,這個功能是通用型無負壓供水設備無法做到的。