现代供水系统的初步探讨

市场日新月异,竞争风云突起.转眼间,在中国刚刚起步的无负压供水市场上,各个厂家把无负压进行的如火如荼!从高位水塔到恒压供水,从恒压供水到无负压供水,每一次变革都离不开我们各个厂家的科技工作者，市场人员和管理人员的辛勤汗水,在此对他们抱以我们深深的敬意!
在此，我对现代市场主流供水方式做一个简单的探讨,希望各位前辈老师能给予批评指导!
一、恒压供水方式的成绩与弊端。
恒压供水绝对于高位水塔的优越性，在中国市场上走的稳健成熟。它带来的是一种新的供水理念也是一种新的生活方式。它顺应用户的节电卫生的呼声，给中国的供水市场开了一个好头。
我们在提倡恒压供水的同时也不能忽略它固有的一些弊病：
从技术上讲:恒压供水系统的压力设定值取决于传感器的安装位置,传感器最理想的安装位置是最远端,把传感器放在系统的末端是不可能的,往往传感器安装在水泵的出水口,所以被恒定的压力值是水泵出水处的压力值。
但是管路已经铺设完毕,管径不可改变,所以恒压供水实际在调节供水的流速,流速变化势必要引起管路阻力的变化。当流量很小时,管路阻力很小,水泵扬程只需要稍微大于负载需求就可以满足远端配水点压力要求。当流量很大时,管露水泵必须克服管露巨大的压降管路,由于水泵出口压力不变,远端配水点压力要求无法被保证。
现实中绝大多数恒压供水系统采用最大流量时的水泵出口压力作为PID调节器的给定值,导致在小流量时大量的能源浪费,而且存在管路损害的隐患.
恒压供水的弊端在变压力供水的系统中能够得到很好的解决。
二．变压力供水系统
变压力供水系统是在恒压力供水的一种改进，它的主要功能就是能将用户管网中的水压保持在最佳的状态。这种改进的直接效果是整个供水系统更合理，更节能，给用户带来的是直接的经济效益，并且它能有效的延长供水系统设备的使用寿命。
变压力供水系统根据供水流量的不同,来调节供水管道的压力.从而达到更有效的节能和消除管路隐患的效果.
变压力供水系统根据供水流量自动修正PID调节器的给定值,改变水泵出水压力,节约大量能源,降低管件由于压力过高产生的破坏。
三．消防压力巡检系统和消防第二压力供水系统
现代生活住宅的特性对消防系统要求很高，如果独立于生活供水系统再建一个新系统的话，那带来的必将是成本的升高和系统的复杂。现在的新技术已经能够实现生活供水系统与消防第二压力系统的统一。
消防水泵系统只有在火灾发生时才运行，非火灾情况下只进行定期短时间的巡检运行，以检验水泵及其设备是否保持良好状态，并不要求过高的供水压力。
四．生活无负压供水系统
近年来又一新型的供水系统——无负压变频供水，它是在变频恒压供水上发展起来的，它的先进之处在于供给用户的水是通过一个密封的环境，所以避免了生活用水的二次污染，并且它实现了无池供水与变频恒压供水的结合，能够达到比其他的供水方式更环保更节能的效果。无负压供水最突出的优点是这种供水方式健康卫生，非常安全，而且节约投资。因为它可以直接实现与自来水管网串联对接，不用建水池、设水箱，避免了饮用水在供水过程中的二次污染，充分体现了以人为本的理念，做到了真正的环保。这种方式充分利用自来水原有的压力，可节电50％以上。不建水池水箱，不仅节省投资，而且从根本上杜绝了原有水池、水箱的渗、冒、滴、漏和跑水现象，可节水20％以上。采用无负压供水设备，不用建泵房、水池、水箱和上水处理设备等，因此大大降低了工程造价，可节约投资60％以上。这种供水方式水压稳定，没有污染，没有鼠、蛇和杂物进入，使供水非常安全，而且水质好。该设备实现了电脑智能化，不做无用功，因此设备使用寿命长。同时，使用该设备可以实现停电不停水。
这种先进的供水方式，在国家和人民越来越重视饮用水健康问题的的今天，其市场前景将非常广阔。
无负压供水在国外是一成熟的供水方式,因为国外的市政管道是按用水高峰值设计的.虽然我国的市政管网也在不断的完善,但是目前来讲如果直接在市政管网上接泵抽水必将对市政管网产生影响.所以我国的供水条例上明文规定不准在市政管网上直接接泵抽水.
所以如果能抑制负压的产生,那么我们就可以不违反条例规定又可以喝到干净的水了.所以对真空的抑制在一套供水设备中就成了关键.
五、国内无负压技术的发展
随着无负压概念发展的深入，越来越多的企业对无负压技术进行了深入的研究，并取得了丰硕的成果。
在国内无负压技术根据市场上现有称无负压的给水设备工作原理进行分析，其实现无负压功能有以下几种：
1.稳流补偿器和真空抑制器控制模式。
主要组成装置：变频调速水泵机组、稳流补偿器、真空抑制器、压力和流量传感器、预压自平衡器、控制柜、过滤器、倒流防止器（可选）、消毒装置（可选）、小流量保压系统。
特点：该系统全封闭、自平衡，既能可靠地实现无负压，又能充分利用稳流补偿器中的备用水，整个系统工作稳定可靠，对市政管网无不良影响，系统配置全为不锈钢、铜等材质，寿命长，无污染。但缺点是整个系统制造和调试复杂，成本较高。
2.压力控制式
主要组成装置：变频调速水泵机组、控制系统、储水罐、防污隔断阀、过滤器、电接点压力表、压力传感器。特点：靠电接点压力表实现无负压功能，实现方法比较简单，整套设备投资少、成本低。但是储水罐往往就成为了摆设，当管网压力降低到设定的停机压力设备停机时，储水罐中的水一点也未得到利用，人为地造成了水的沉积，形成二次污染，再次开机使用时会对用户造成危害；另外用水量的变化会造成设备间歇的开机、停机，供水不稳定，设备运行不稳定，寿命短。
3.微型直接加压式。
主要组成装置：潜水泵、控制盒、压力传感装置。
特点：该装置实际是单台泵直接管道加压，只是增加压力传感器
实现恒压和低压停机，该装置适用于来水量远远大于用水量的场合，成本低，不占地面空间，节省费用，全封闭无污染。但是无稳流装置，不能缓冲对市政管网的压力影响，也不能有效杜绝对市政管网的回流污染，且无备用泵，维修时不方便，影响正常的供水。
此外，还有几种方式，如胶囊式储水器加呼吸阀式，增压水箱式还有在管道中加泵抽水等设备，因其有明显的局限性，在此不做评论
六．新型变频器带来的供水革命
新型供水专用变频器＝普通变频器+PLC，是集供水控制和供水管理一体化的系统。内置供水专用PID调节器，只需加上压力传感器，即可方便地组成供水闭环控制系统。
现在让我们看看VLT7000在供水方面的优秀表现：
VLT7000新型无负压供水系统专用变频器集成了无负压供水系统各种专用硬件和软件，使得供水系统的构成变的极为简单，系统的稳定性更可靠！
1、VLT7000在恒压供水中的应用。
VLT7000内置多泵控制器，能有实现15中控制模式，可以不用可编程控制器（PLC）达到一控七的效果。如果是变频泵控制可以达到一控四。而要做到这些，您不需要多加任何的硬件。
2、VLT7000在变压供水系统中的应用
在设定了变压力上限和变压力下限后，VLT7000可以实现
根据运行水泵的数量改变供水压力。您只需要设定以下参数：
设定参数417为虚拟管路特性曲线
设定参数418为生活变压力给定下限
设定参数419为生活变压力给定上限
设定参数735为消防变压力给定上限
设定参数736为消防变压力给定下限
3、VLT7000在消防第二压力供水系统中的应用
设定参数305/306/307为该压力切换信号和此功能击活指令
设定参数735为第一供水压力设定值
设定参数736为第二供水压力设定值
不过要注意的是：当消防第二压力供水系统击活时，生活无负压功能失效。
4、VLT7000在消防定时巡检系统中的应用
参数700中15为消防定时巡检功能
设定参数741为运行频率
设定参数742为运行时间、
设定参数743为间隔时间
设定参数744为循环周期
设定参数745为循环周期以耗时间
5、VLT7000在生活无负压供水系统中的应用
设定参数311作为泵前压力反馈
设定参数418为给定供水压力
设定参数730作为泵前压力理想值
设定参数731作为泵前压力安全值
6．VLT7000在无负压供水系统中的工作原理：
当泵前压力高于理想压力时，PID正常工作，泵后压力恒定；当泵前压力低于理想压力而高于安全压力时，在50%-100%范围内按比例自动调节PID的给定值，自动调节供水压力；当泵前压力低于安全压力时，系统停止供水，输出泵前压力过低信号；当水泵启动/停机时，忽略无负压功能。当泵前压力低于理想值LCP显示警告信息。
七．新型新型变频器功能成本分析
毫无疑问，VLT7000能够满足供水系统更高的控制要求。她能将各个供水系统轻松的集成在一起，可以随意的根据客户的要求，快速的调整系统的整体功能。从总体上讲，VLT7000将各种功能整合在一起，它不光是通过硬件更重要的是它的软件功能，用软件来代替更多硬件的功能，这不仅在成本上更节省，在功能上更强大，在维护上也更方便。
以ABB公司最近推出的ACS510为例，水泵控制要求为一控四。控制方案: 方案一为由DANFOSS VLT7000构成的控制系统，新型无负压供水专用变频器不仅可以方便的够建各个供水系统，而且在投资上更节省。
方案二为由ABB ACS510 够建的供水控制系统，如果按要求的多泵控制，必须得加一个PLC，下面的计算按西门子PLC为计算依据。
由图可以看出，用DANFOSS VLT7000的变频器在构筑供水控制系统上的投资更少，可以节省投资：4KW为35%
5.5KW为25% 7.5KW为28%
方案一 　　　　　　　　　方案二
Danfoss VLT7000 　　ＡＢＢＡＣＳ５１０
KW Price ＫＷ Price PLC(西门子) 合计
4 4050 4 4555 1700 6255
5.5 4810 5.5 4737 1700 6437
7.5 4979 7.5 5172 1700 6872

从供水系统的设计上讲，VLT7000采用将硬件内置，将硬件软件化的方式，使整个系统在设计上更方便，在整体性能上更稳定，各部分协调性更好。
供水行业是个伟大且又平凡的行业，它的发展关乎我们的服务对象能够享受更高质量的生活。我想我们供水行业的每位朋友每走一步都是扛着我们的责任前行：更环保，更节约，更高效！路漫漫其修远兮，希望水行业在我们的共同努力下，越走越远！

上海秀盈自动化设备有限公司
张亚飞
2005年8月30日
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