无吸程变频恒压设备用于二次供水
摘要：在二次加压供水中采用无吸程变频恒压供水设备，既能利用自来水管道的原有压力，又能利用足够的储存水量缓解高峰用水，且不会对自来水管道产生吸力。二次加压供水设备广泛应用在自来水管网压力不足的场合。按水泵(离心式水泵，下同)与管道连接方式的不同，供水方式可分为2种：①水箱—水泵加压供水；②管道泵加压供水。
供水方式①由于水箱能有效地进行水量的吞吐，即在非用水高峰时储存水量(此时自来水管道所能提供的流量q自大于用户所需要的水量q用，即q自＞q用)，而在用水高峰(q自＜q用)时开释所储存的水量，因此能有效地保障用户用水的可靠性，同时由于自来水管是通过水箱与水泵相接的，故水泵始终不会对自来水管网产生负压，但自来水管网中的原有压力无法被水泵利用，势必造成能量的浪费；供水方式②固然在q自＞q用时能利用管网原有的压力，但因没有蓄水装置而不能满足高峰期用水量，故无法确保用户用水的可靠性，并且在用水高峰时对自来水管网产生吸力(这是由水泵本身的性质所决定的)，因而无法被广泛应用。新研制的无吸程变频恒压供水设备(以下简称无吸程设备)见图1。
无吸程设备既能利用自来水管网的原有压力，又能动用足够的储存水量满足高峰期用水，且不会对自来水管网产生吸力。?
1 工作过程
① 当q自＞q用时?
此时水箱蓄水，至设计水位则浮球阀封闭(真空压力表的读数为正)。在自来水压力的作用下止回阀封闭，由此便构成了管道泵供水状态，此时水泵能有效地借用自来水管道原有的压力。
② 当q自＜q用时
因水泵的进水口直接与自来水管道相连接，若止回阀未打开，则水泵的进水口处便会产生负压。由于止回阀的底部压力小而上部压力大，故止回阀打开时水箱里的水在重力的作用下流向水泵进水口，此时o点的压力为：
po=ρg(h-hr)
式中h——水箱水面到止回阀上部的高度
hr——止回阀在额定流量下的局部阻力水头
?ρ——水的体积质量
g——重力加速度
由于止回阀的`正向阻力水头一般小于5kpa，因此只要hmin(水箱水面到止回阀上部的最低高度，这可以在设计时得以保证)＞5 kpa就能使o点的最小压力始终为正值，也就保证了自来水管道在水泵对接处始终不会出现负压。
③ 当q自＝q用时
此为暂时的平衡点，它保持着系统的原有状态。
2 节能
设水泵吸水口的自来水管网压力为p自，水泵的出口设计压力为p设，则水泵的出口实际压力将降低至p实=p设-p自(不计因水泵阻力等造成的压头损失)，但自来水管网压力在一日之内变幅较大，当用户为24h用水时，通常按最小自来水管网压力p自min考虑，故一般水泵额定压力按pe=p设-p自min选用。此时，水泵额定压力与实际压力之差为pe-p实=p自-p自min≥0，因此当水泵按工频(50hz)运行时，将造成能量的浪费。
若采用变频器带动水泵，水泵的实际工作转速是以水泵出口的压力值为主参数，即实际出口的压力值始终恒定在p设上而不会造成压力水头的损失。其工作过程是：
首先微机检测压力传感器的实际压力值，若p实＜p设则微机控制变频器带动水泵增速运行，于是p变泵升高，直到p自 p变泵=p设为止(p变泵为水流经过由变频器带动的水泵时压力的提升值)。p设-p自的差值越大，变频器带动水泵的转速就越高；反之，p设-p自的差值越小，变频器带动水泵的转速就越低。当p设-p自=0(也即自来水管网的压力达到需要的设定值)时水泵自动停机。由此可见，采用变频器来带动工作在管道泵供水状态下的水泵，能充分利用自来水管道的压力，使水泵以最合适的转速运转，对用户不产生多余的水头损失，达到了明显节能的目的。
3 应用实例
青岛交运团体大厦需要水泵出口的设定压力为p设=0.62mpa，自来水管网的压力为0.52～0.57mpa。原选用普通的水箱—水泵式变频恒压供水设备时用电约为1.24