株洲变频调速供水系统的设计方法

株洲变频调速供水系统的设计方法

各类用水部门由于供水系统的水压力不足而引起的生活、消防、工业、农业节水微灌等供水问题是经常发生的事情。科学技术的发展为解决这些问题创造了良好的条件。过去常采用的水泵、水塔、水箱等供水方式，由于存在供水压力和流量不能调节、而且投资大、控制能力差、管理难度大、电力损耗高、设备易损等缺点。目前采用的先进变频调速供水系统克服了以上供水方式存在的缺点，采用自动变压、变流供水后，供水压力稳定、出流保证率高、高效节能、自动化程度高和管理简便等优越性，已广泛地应用在轻重工业、矿山、楼区生活、消防、农业节水微灌技术等的供水系统中，本文为有效节约能源，推广应用变频调速供水系统，简要介绍城市楼群生活变频调速供水系统的一种设计方法。

2 株洲变频供水系统工作原理

变频调速供水系统由电器控制柜(内有变频器、PID或PLC控制器、电器控制系统、控制面板等)、水泵电机、各种阀门、仪表、压力传感器和水位传感器、流量开关等组成。

根据变频调速供水系统需要在控制器上(微型工控计算机)编程设定供水参数，系统通电运行时，自动控制变频器使电机软启动，在运行过程中，安装在水泵出口处的压力传感器则检测管网中的瞬时压力,并将压力传换为电信号传送到控制器，经微机分析运算后控制变频器，使变频器改变工作频率控制水泵电机的转速，达到自动稳压和调节供水流量。在设计系统时，按用户大需水量(小时计)的多少选用水泵和电机的大小、多少来满足生活、消防、生产、供热、空调、灌溉等用途的供水需求。变频调速器闭环控制系统方框图如图1所示:

3 变频调速供水系统需水量计算

需水量的计算由于用水部门和用水功能的不同，所考虑的因素也不同。需水量的计算就是估算用水单元每小时所必须保证的供水量，也就是每小时大需水量，或者达到一定的保证率要求。设计供水系统用水量不但要考虑目前的需水量，而且也要考虑今后发展的需要。流量设计过大会造成不必要的经济浪费，从而增加成本，过小又不能满足需水要求，造成生产和生活问题。所以合理设计供水能力是一个关捷问题。这里举例说明（一个单位）500户办公居民楼群(包括新建楼房和以后扩建项目的供水)每小时供水量的计算方法，计算步骤如下：

（1）生活用水量计算

根据表一住宅楼区生活用水标准与楼区的实际情况采用每人每天用水量按150升计，(换算单位后每人每天用水量0.15 m3/日.人)，按居民区用水高峰时间计算生活区用水量，采用下列经验公式计算，计算得生活区每小时大需水量为43.5 m3/h。

（2）公共用水量估算

公共用水量主要包括办公、环境卫生、食堂、招待所、热水、空调、锅炉及绿化等,估算为每小时8.0m3/h。公共用水一般在生活用水的低峰阶段。

（3）消防用水量计算

按国家消防规范规定，室外消火栓用水流量15 L/s，室内消火栓用水流量10 L/s，按15 L/s计，则计算每小时消防需用水量54 m3/h。

以上三项合计用水量105.5 m3/h，考虑到用水的时空分布，小区用户的相互随机调节作用与消防时自动切换消防**功能，实际设计采用每小时供水流量54 m3/h即可满足本小区（单位）用水量要求。

小区供水量理论设计供水量：105.5m3/h；设计供水量：54m3/h；实际供水量：约0～30m3/h。设计大程度节约了成本。

4 变频调速供水系统高程设计

高程设计包括两部分:一为实际高程，及水泵取水水位高程与供水的高高程的差；二为特殊情况下(如消防)要求水压时需要修正的高程(m)。例如上例中，实际高程是25米，消防需要加大压力,以利于高层楼房的消防，故设计高程时在实际高程中增加5~10米左右。这里增加5米则设计高程采用30米。

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5 变频调速供水系统选择

选择设备很重要，各项参数必须满足设计要求，质量要好，维修管理要方便。按照上例设计再考虑一定规模的20年发展预期，选择设备如下：

（1） 水泵的选型**要考虑扬程要满足设计高程的需要，这里选择50LGx2型水泵，其扬程60米，出水量24 m3/h，为满足要求采用三台，合计总出水量72m3/h。

（2 ）电机选择三台功率5.5kW，转速2900转/分。电机轴功率P与水泵流量Q及扬程H之间的关系如下式:

P (kW)=Q H／102

p = 54×30／102 = 15.9 kW

式中：P = 轴功率(kW)；

Q = 流量(m3/h)；

H = 扬程(m)。

（3 ）变频器型号很多，生产厂家也多，规格表示各有差异。这里举例选择SWSⅡ72-30全自动变频调速生活(生产)、消防两用给水设备。其出水量每小时72m3/h，扬程60米。