余家乐
摘要：本文针对供水系统中应用变频调速技术出现耗电量过大的现象，对变频调速技术理论上节能而实际应用上不节能的问题进行分析探讨，从取样分辨率和小流量用水两方面提出了解决方法。
关键词：供水系统；变频调速技术；节能；物业
中图分类号：TM921.51文献标识码：B
在现代物业中，变频调速技术的应用越来越广泛，如在供水、电梯、空调等设备上的使用已日趋成熟。但应用变频调速技术的恒压供水系统与普通供水系统相比不但不节能，一些系统的耗电量反而有所增加。通过调查分析发现，目前变频调速技术的应用中存在两个主要问题。
一、比较分辩率问题
在分析之前，先将变频调速恒压供水自动控制系统工作原理简要说明如下（参见图1）。系统正常运行时，用户用水管网上的压力传感器（设在水泵出口处或管网末端处）对用水压力进行数据取样，并将此压力信号转换为电信号，传输至PID调节器，经与其内所设定的用户压力值比较和运算后，将结果转换为频率调节信号和水泵启动台数信号分别送至变频器（VVVF）和可编程控制器(PLC)；变频器据以调节水泵电机的电源频率，进而调整水泵的转速；可编程控制器根据PID调节器传输过来的水泵启动台数信号控制水泵的运转。通过对水泵的启动和停止台数及其中变频泵转速的调节，将用户管网中的水压恒稳于预先设定的压力值，使供水泵组增压后的供水量与用户管网不断变化的用水量保持一致，达到变量恒压供水的目的。
由于PID调节器对所取管网的压力值与设定值比较的分辨率很难调整，导致下述两种现象的出现。当分辨率太高时，调节器对管网压力波动值非常敏感，用户使用很少的水，供水泵组就动作，造成电机连续频繁启动，增大耗电量；当分辨率太低时，调节器对管网压力波动值不敏感，用户小流量用水时，供水泵组不动作，影响用户用水。由于供水系统的设计、设备制造及安装调试时，主要考虑供水时管网末端要有足够压力，故通常调节器的分辨率都较高，带来了耗电量增加的后果。
二、小流量问题
为了说明小流量问题，可参照图1所示的变频调速恒压供水系统示意图。该图所示的是目前常见的变频调速恒压供水系统，它与普通供水系统的主要区别之一是取消了屋顶水塔或水箱，从而减轻了建筑物的承载。该系统存在的问题是当用户小流量用水时，由于没有补充水的屋顶水箱而使泵组不断处于连续启动运转状态，导致用电量的增加。而小流量用水是经常出现的。
三、解决方法
1．取样分辨率问题的解决。首先，在对变频调速系统和变频调速恒压供水系统的设计时，就要使供水系统的数据取样、设定压力、压力比较、控制调节等环节可调，任一环节不可调或调整不灵敏均难以解决耗电量增加的问题。其次，在安装调试过程中，应在保证小流量用水而水泵不转或慢转状态的前提下，调准PID调节器的分辨率，不论是控制系统输入的压力分辨率，还是控制系统输出的频率分辨率，至少要调至小流量用水时水泵处于慢转状态。
2．小流量用水问题的解决。受普通无水箱带蓄能器气压罐供水系统的启发，该系统能解决小流量用水而不使泵组频繁启动问题，同理也可在本系统增加蓄能器。一是在图1所示系统中的A点加上气压罐；二是在图1所示系统中的B点加上气压罐或密闭蓄水容器。
不管是气压罐还是密闭蓄水容器，在容积上均要比屋顶水箱小得多，故设立时应注意承重点不要太集中，避免造成建筑物的损坏。
最后简单地说明图1所示的设备结构组成。变频恒压供水成套设备主要由主泵组、变频恒压供水控制系统、稳压泵组等组成；供水主泵组一般由立式多级离心泵、立式多级管道离心泵或屏蔽式管道离心泵和以槽钢板焊接制成的钢制基础构成，一般由三台同一型号的水泵组成；变频恒压供水控制系统主要由交流变频调速器、可编程控制器、数字PID调节器、外围操作执行机构及保护电路、压力传感器、蓄水池液位控制器等组成；稳压泵组主要由1~2台小流量水泵构成，其供水扬程大于主泵的供水扬程。它只在管网小流量或零流量时自动投入运行，维持管网的压力，补充小流量用水或管网的渗漏，同时使主泵在管网小流量和零流量时处于停机状态。