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| 新闻标题:变频控制系统介入农村饮水安全供水工程是“德政工程、惠民工程” |
| 发布时间: 2012-10-29 阅读次数:1440 |
变频控制系统介入农村饮水安全供水工程是“德政工程、惠民工程”
通过分析传统水塔供水的不利因素及变频供水技术的优点，认为变频供水技术是一项实用性强的先进技术，在农村饮水安全工程建设中应大量推广运用。
1 农村饮水概况
由于降水稀少，水资源贫乏，工程型、资源型和水质型缺水的情况在全市不同地方都不同程度存在，有相当一部分地区农村饮水十分困难。有些地方缺水严重；有些地方水源含氟量高，地方病严重；有些地方长年饮用苦咸水。农村人口吃水困难，遇到干旱年份要到几千米甚至十几千米以外的地方或很深的沟谷中挑水、拉水、驮水。吃水困难或水质恶劣，严重影响农民群众的身心健康，影响农村稳定，制约农民生活水平的提高和农村经济社会的发展。为此，从2002年起，在国家的大力支持下，积极实施人饮解困和人饮安全工程，着力解决农村饮水问题.
2 变频供水技术的运用
目前建成的农村集中供水工程主要有2种供水方式，一种为固定水量和压力的传统供水方式，即“机井→水塔→供水管网→用户”的供水方式；一种为可调节水量和压力的供水方式，即“机井→变频供水(蓄水池) →供水管网→用户”的供水方式。随着经济社会的不断发展和人民生活水平的不断提高，农村群众对农村供水工程有了更高的要求，既要保持供水的连续性、可靠性，又要提高供水保障能力，而变频供水技术因为设备投资少，系统运行稳定可靠，自动化程度高，操作控制方便，压力和流量根据用户需求可调节等优点，正在逐步代替传统的供水方式，已成为农村群众普遍接受和农村人饮工程首选的供水方式
。
2.1 传统(水塔)供水的不利因素
传统的供水方式主要通过对水泵进行通断控制，使用水泵先将水抽送到水塔，再由水塔以水的自重向用户送水，用水量的大小依靠水塔水箱进行调节，是一种相对比较落后的方式，存在着许多不利因素。
2.1.1 修建水塔需要耗费大量的水泥、砖块等建材，且占地面积较大，施工工期长，工程基建投资大，而且对其进行维修、更换的难度较大，以致水塔使用寿命较短。
2.1.2 水塔水箱的容积为总用水量的15%，即水塔日供水能力最高不能超过350t，水塔建成后，其高度一定，水塔水箱的容积一定，其供水压力无法调整。随着农村人口的增长，居民生活水平不断提高，用水量也逐渐增大，以住宅楼为主的新小康居民点的建成，必将延伸输水管线导致供水压力增大，造成水塔供水压力不能满足需要。采用水塔供水的地区已经出现了供水不连续，距水源点较近的有水，较远的无水，用水低峰有水，高峰期无水等现象，给群众的生活带来了极大的不便。
2.1.3 由于水塔的上水管、落水管安装在空中，在我国北方冬季天气寒冷，如果保温措施不好或保温材料破损，会造成水塔输水管的冻裂，而水箱中的水在夏季又容易受到二次污染。
2.1.4 水塔供水水泵启动有两种方式，直接启动和自藕降压启动。启动电流为运行电流的5～7倍，而水塔又需要频繁启动水泵，况且传统的启动方式，保护功能差，而农村用电的可靠性又不高，如果出现缺相、短路、接地会造成设备的损坏，这种现象经常出现，致使水泵使用寿命缩短，给运行管理带来极大的不便。
2.2 变频供水技术的优点
变频供水技术是将三相工频（50Hz）交流电源或任意电源变换成三相电压可调、频率可调的交流电源，主要用于交流电压机的转速调节，所以又将变频调速器称为变压变频装置。因为水泵的流量与转速成正比，扬程与转速的平方成正比，功率与转速的3次方成正比，因此通过调整水泵的转速，可对水泵的流量、扬程、功率进行调节。变频技术在供水工艺中，主要是变频装置控制水泵，在水泵的出口配接压力传感器，构成一个闭环调节系统，对单台或多台水泵进行调整控制，依据用户用水的多少，自动调节水泵转速，恒定出口压力（设定值）变量供水。
2.2.1 变频设备最大的优点是能够节省电能。经分析，水泵的流量、转速、功率、出口压力有如下关系：
Q1/Q2=n1/n2
H1/H2= (n1/n2)2
P1/P2= (n1/n2)3
式中： Q1、Q2——水泵流量
n1、n2——水泵转速
H1、H2——水泵扬程
P1、P2——电机功率
水泵的功率与转速的3次方成正比，实际应用中，在阀门开度最大的情况下，依据使用情况的不同，当用水量发生变化时，管网压力也发生变化，调节变频器输出频率，可使管网压力保持恒定。下面举例说明节能效果。
居民生活用水量较大，管网系统正常压力设为0.30MPa，当用水量需求减少时，未采用变频调节的系统，管网压力必将增大；如果采用变频调节，可通过调节运行频率，使电机转速下降，减小流量，保证管网压力稳定在0.30MPa不变，此时依据公式可计算出运行频率约为f2=78%f1。节能分析如表1。
表1 节能分析
运行频率f1 流量Q1 功率P1 节能
运行频率f2=78%f1 流量Q2=78%Q1 功率P2=47.46%P1 52.54%
2.2.2 变频供水采用变频调速，是以变量、恒压为前提，来发挥最大的限度，变频PID闭环控制系统在不同的用水量下输出相应的频率，来改变水泵转速，达到恒压的目的。由于变频调速的原理，决定了变频的最大特点是“因需而供”， 变频调速供水，电机频率随水流量变化而变化，用水量增加，频率上升、转速上升、输出功率增加；用水量减少，频率下降、功率减小。即多用水多耗电、少用水少耗电。
2.2.3 变频调速具备压力可调（在水泵的扬程范围内）功能，可解决由于管网需要的压力与水泵扬程的矛盾，如选择高扬程的水泵，可在其良好的性能范围内按需调节完成，这样为适应相应的压力在选择水泵方面，提供了方便。
2.2.4 变频调速控制的水泵，在启动时，电机频率逐渐升高到工频，压力也是逐渐升高，这样避免了水流冲击造成管路、仪表、阀门等的损坏，变频调速对于电网要求较高的场合，防止因水泵功率较大突然启动而造成电网波动，缓解与电网的冲击，避免影响或损坏其它用电设备的使用。
3 结论
由此可知，变频供水技术具有节能、可操作性强、管理运行方便等特点，变频控制系统介入农村饮水安全供水工程是近年来人饮工程发展最显著的特点。随着计算机控制系统的应用，可以及时掌握现场设备的运行情况，直观地看到管道压力、流量等数据。既可增强饮水安全工程供水的可靠性，保障水泵等设备的安全运行，也可有效加强对整个工程的管理。因此，进一步推广变频供水技术在农村饮水安全工程中的运用不但可以节能，而且可以将农村饮水安全这项“德政工程、惠民工程”的建设管理推上一个更高的水平，及早实现城乡供水一体化。
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