現代供水系統的初步探討

市場日新月異,競爭風云突起.轉眼間,在中國剛剛起步的無負壓供水市場上,各個廠家把無負壓進行的如火如荼!從高位水塔到恒壓供水,從恒壓供水到無負壓供水,每一次變革都離不開我們各個廠家的科技工作者，市場人員和管理人員的辛勤汗水,在此對他們抱以我們深深的敬意!
在此，我對現代市場主流供水方式做一個簡單的探討,希望各位前輩老師能給予批評指導!
一、恒壓供水方式的成績與弊端。
恒壓供水絕對于高位水塔的優越性，在中國市場上走的穩健成熟。它帶來的是一種新的供水理念也是一種新的生活方式。它順應用戶的節電衛生的呼聲，給中國的供水市場開了一個好頭。
我們在提倡恒壓供水的同時也不能忽略它固有的一些弊病：
從技術上講:恒壓供水系統的壓力設定值取決于傳感器的安裝位置,傳感器最理想的安裝位置是最遠端,把傳感器放在系統的末端是不可能的,往往傳感器安裝在水泵的出水口,所以被恒定的壓力值是水泵出水處的壓力值。
但是管路已經鋪設完畢,管徑不可改變,所以恒壓供水實際在調節供水的流速,流速變化勢必要引起管路阻力的變化。當流量很小時,管路阻力很小,水泵揚程只需要稍微大于負載需求就可以滿足遠端配水點壓力要求。當流量很大時,管露水泵必須克服管露巨大的壓降管路,由于水泵出口壓力不變,遠端配水點壓力要求無法被保證。
現實中絕大多數恒壓供水系統采用最大流量時的水泵出口壓力作為PID調節器的給定值,導致在小流量時大量的能源浪費,而且存在管路損害的隱患.
恒壓供水的弊端在變壓力供水的系統中能夠得到很好的解決。
二．變壓力供水系統
變壓力供水系統是在恒壓力供水的一種改進，它的主要功能就是能將用戶管網中的水壓保持在最佳的狀態。這種改進的直接效果是整個供水系統更合理，更節能，給用戶帶來的是直接的經濟效益，并且它能有效的延長供水系統設備的使用壽命。
變壓力供水系統根據供水流量的不同,來調節供水管道的壓力.從而達到更有效的節能和消除管路隱患的效果.
變壓力供水系統根據供水流量自動修正PID調節器的給定值,改變水泵出水壓力,節約大量能源,降低管件由于壓力過高產生的破壞。
三．消防壓力巡檢系統和消防第二壓力供水系統
現代生活住宅的特性對消防系統要求很高，如果獨立于生活供水系統再建一個新系統的話，那帶來的必將是成本的升高和系統的復雜。現在的新技術已經能夠實現生活供水系統與消防第二壓力系統的統一。
消防水泵系統只有在火災發生時才運行，非火災情況下只進行定期短時間的巡檢運行，以檢驗水泵及其設備是否保持良好狀態，并不要求過高的供水壓力。
四．生活無負壓供水系統
近年來又一新型的供水系統——無負壓變頻供水，它是在變頻恒壓供水上發展起來的，它的先進之處在于供給用戶的水是通過一個密封的環境，所以避免了生活用水的二次污染，并且它實現了無池供水與變頻恒壓供水的結合，能夠達到比其他的供水方式更環保更節能的效果。無負壓供水最突出的優點是這種供水方式健康衛生，非常安全，而且節約投資。因為它可以直接實現與自來水管網串聯對接，不用建水池、設水箱，避免了飲用水在供水過程中的二次污染，充分體現了以人為本的理念，做到了真正的環保。這種方式充分利用自來水原有的壓力，可節電50％以上。不建水池水箱，不僅節省投資，而且從根本上杜絕了原有水池、水箱的滲、冒、滴、漏和跑水現象，可節水20％以上。采用無負壓供水設備，不用建泵房、水池、水箱和上水處理設備等，因此大大降低了工程造價，可節約投資60％以上。這種供水方式水壓穩定，沒有污染，沒有鼠、蛇和雜物進入，使供水非常安全，而且水質好。該設備實現了電腦智能化，不做無用功，因此設備使用壽命長。同時，使用該設備可以實現停電不停水。
這種先進的供水方式，在國家和人民越來越重視飲用水健康問題的的今天，其市場前景將非常廣闊。
無負壓供水在國外是一成熟的供水方式,因為國外的市政管道是按用水高峰值設計的.雖然我國的市政管網也在不斷的完善,但是目前來講如果直接在市政管網上接泵抽水必將對市政管網產生影響.所以我國的供水條例上明文規定不準在市政管網上直接接泵抽水.
所以如果能抑制負壓的產生,那么我們就可以不違反條例規定又可以喝到干凈的水了.所以對真空的抑制在一套供水設備中就成了關鍵.
五、國內無負壓技術的發展
隨著無負壓概念發展的深入，越來越多的企業對無負壓技術進行了深入的研究，并取得了豐碩的成果。
在國內無負壓技術根據市場上現有稱無負壓的給水設備工作原理進行分析，其實現無負壓功能有以下幾種：
1.穩流補償器和真空抑制器控制模式。
主要組成裝置：變頻調速水泵機組、穩流補償器、真空抑制器、壓力和流量傳感器、預壓自平衡器、控制柜、過濾器、倒流防止器（可選）、消毒裝置（可選）、小流量保壓系統。
特點：該系統全封閉、自平衡，既能可靠地實現無負壓，又能充分利用穩流補償器中的備用水，整個系統工作穩定可靠，對市政管網無不良影響，系統配置全為不銹鋼、銅等材質，壽命長，無污染。但缺點是整個系統制造和調試復雜，成本較高。
2.壓力控制式
主要組成裝置：變頻調速水泵機組、控制系統、儲水罐、防污隔斷閥、過濾器、電接點壓力表、壓力傳感器。特點：靠電接點壓力表實現無負壓功能，實現方法比較簡單，整套設備投資少、成本低。但是儲水罐往往就成為了擺設，當管網壓力降低到設定的停機壓力設備停機時，儲水罐中的水一點也未得到利用，人為地造成了水的沉積，形成二次污染，再次開機使用時會對用戶造成危害；另外用水量的變化會造成設備間歇的開機、停機，供水不穩定，設備運行不穩定，壽命短。
3.微型直接加壓式。
主要組成裝置：潛水泵、控制盒、壓力傳感裝置。
特點：該裝置實際是單臺泵直接管道加壓，只是增加壓力傳感器
實現恒壓和低壓停機，該裝置適用于來水量遠遠大于用水量的場合，成本低，不占地面空間，節省費用，全封閉無污染。但是無穩流裝置，不能緩沖對市政管網的壓力影響，也不能有效杜絕對市政管網的回流污染，且無備用泵，維修時不方便，影響正常的供水。
此外，還有幾種方式，如膠囊式儲水器加呼吸閥式，增壓水箱式還有在管道中加泵抽水等設備，因其有明顯的局限性，在此不做評論
六．新型變頻器帶來的供水革命
新型供水專用變頻器＝普通變頻器+PLC，是集供水控制和供水管理一體化的系統。內置供水專用PID調節器，只需加上壓力傳感器，即可方便地組成供水閉環控制系統。
現在讓我們看看VLT7000在供水方面的優秀表現：
VLT7000新型無負壓供水系統專用變頻器集成了無負壓供水系統各種專用硬件和軟件，使得供水系統的構成變的極為簡單，系統的穩定性更可靠！
1、VLT7000在恒壓供水中的應用。
VLT7000內置多泵控制器，能有實現15中控制模式，可以不用可編程控制器（PLC）達到一控七的效果。如果是變頻泵控制可以達到一控四。而要做到這些，您不需要多加任何的硬件。
2、VLT7000在變壓供水系統中的應用
在設定了變壓力上限和變壓力下限后，VLT7000可以實現
根據運行水泵的數量改變供水壓力。您只需要設定以下參數：
設定參數417為虛擬管路特性曲線
設定參數418為生活變壓力給定下限
設定參數419為生活變壓力給定上限
設定參數735為消防變壓力給定上限
設定參數736為消防變壓力給定下限
3、VLT7000在消防第二壓力供水系統中的應用
設定參數305/306/307為該壓力切換信號和此功能擊活指令
設定參數735為第一供水壓力設定值
設定參數736為第二供水壓力設定值
不過要注意的是：當消防第二壓力供水系統擊活時，生活無負壓功能失效。
4、VLT7000在消防定時巡檢系統中的應用
參數700中15為消防定時巡檢功能
設定參數741為運行頻率
設定參數742為運行時間、
設定參數743為間隔時間
設定參數744為循環周期
設定參數745為循環周期以耗時間
5、VLT7000在生活無負壓供水系統中的應用
設定參數311作為泵前壓力反饋
設定參數418為給定供水壓力
設定參數730作為泵前壓力理想值
設定參數731作為泵前壓力安全值
6．VLT7000在無負壓供水系統中的工作原理：
當泵前壓力高于理想壓力時，PID正常工作，泵后壓力恒定；當泵前壓力低于理想壓力而高于安全壓力時，在50%-100%范圍內按比例自動調節PID的給定值，自動調節供水壓力；當泵前壓力低于安全壓力時，系統停止供水，輸出泵前壓力過低信號；當水泵啟動/停機時，忽略無負壓功能。當泵前壓力低于理想值LCP顯示警告信息。
七．新型新型變頻器功能成本分析
毫無疑問，VLT7000能夠滿足供水系統更高的控制要求。她能將各個供水系統輕松的集成在一起，可以隨意的根據客戶的要求，快速的調整系統的整體功能。從總體上講，VLT7000將各種功能整合在一起，它不光是通過硬件更重要的是它的軟件功能，用軟件來代替更多硬件的功能，這不僅在成本上更節省，在功能上更強大，在維護上也更方便。
以ABB公司最近推出的ACS510為例，水泵控制要求為一控四。控制方案: 方案一為由DANFOSS VLT7000構成的控制系統，新型無負壓供水專用變頻器不僅可以方便的夠建各個供水系統，而且在投資上更節省。
方案二為由ABB ACS510 夠建的供水控制系統，如果按要求的多泵控制，必須得加一個PLC，下面的計算按西門子PLC為計算依據。
由圖可以看出，用DANFOSS VLT7000的變頻器在構筑供水控制系統上的投資更少，可以節省投資：4KW為35%
5.5KW為25% 7.5KW為28%
方案一 　　　　　　　　　方案二
Danfoss VLT7000 　　ＡＢＢＡＣＳ５１０
KW Price ＫＷ Price PLC(西門子) 合計
4 4050 4 4555 1700 6255
5.5 4810 5.5 4737 1700 6437
7.5 4979 7.5 5172 1700 6872

從供水系統的設計上講，VLT7000采用將硬件內置，將硬件軟件化的方式，使整個系統在設計上更方便，在整體性能上更穩定，各部分協調性更好。
供水行業是個偉大且又平凡的行業，它的發展關乎我們的服務對象能夠享受更高質量的生活。我想我們供水行業的每位朋友每走一步都是扛著我們的責任前行：更環保，更節約，更高效！路漫漫其修遠兮，希望水行業在我們的共同努力下，越走越遠！

上海秀盈自動化設備有限公司
張亞飛
2005年8月30日
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