【摘要】 結(jié)合變頻恒壓供水的工作原理和工作過程，總結(jié)出其正確的使用條件和正確的應(yīng)用場合。變頻恒壓供水一定在非相似工況下工作，不能用相似三定律計(jì)算水泵的工作參數(shù)的結(jié)論，并糾正了目前變頻恒壓供水設(shè)備使用的幾個(gè)常見誤區(qū)。 【關(guān)鍵詞】 變頻 節(jié)能 使用條件 相似理論 誤區(qū) 變頻恒壓供水方式（簡稱變頻供水）在一定的使用條件下具有節(jié)能效果，但實(shí)際亂用變頻供水，盲目宣傳節(jié)能效果，致使其非但不節(jié)能反而出現(xiàn)浪費(fèi)能量的情況屢見不鮮。如何正確理解變頻供水的運(yùn)行機(jī)理，掌握變頻供水的使用范圍，避免能源浪費(fèi)，是當(dāng)今建設(shè)節(jié)約型社會亟待解決的問題之一。結(jié)合多年從事變頻供水的設(shè)計(jì)與實(shí)踐，提出了正確使用的范圍，并就目前變頻恒壓供水理論和使用上存在的的問題做了糾正。 一、變頻恒壓供水節(jié)能的原理 1．變頻恒壓供水工作過程 至此完成變頻恒壓自動供水工作的全過程。 2．節(jié)能的理論分析 （1）無塔供水設(shè)備的供水流量應(yīng)具有相同的概率分布 滿足用戶正常用水需求的用水規(guī)律是獨(dú)立存在的，即該規(guī)律不因采用什么樣的供水方式而改變。例如：正常的生活小區(qū)用水規(guī)律獨(dú)立于供水設(shè)備之外；滿足正常的生活用水量不因采用的是變頻供水還是工頻泵供水而改變等等。由于無塔供水不經(jīng)過水塔而直接與用戶管道對接，因此供水水量的概率分布與用水水量的概率分布應(yīng)為同一分布（因?yàn)橹挥羞@樣才能滿足用戶用水的要求）。由于比較的前提是對同一個(gè)用戶而言的，故可以認(rèn)為所有無塔供水設(shè)備的供水流量應(yīng)具有同樣的概率分布，也就是供水流量Q相同。 （2）變頻供水通過降低壓力輸出值達(dá)到節(jié)能的目的工頻泵無塔供水的工作軌跡線即為水泵的外特性曲線；變頻恒壓供水的工作軌跡線為一條直線即恒壓線。由于無塔供水的流量具有相同的概率分布，即流量Q具有相同的變化規(guī)律，因此可以將該兩種無塔供水設(shè)備的工作軌跡線繪制在同一個(gè)H—Q的坐標(biāo)系中（見圖2）。 由圖2可見：①在正常的流量范圍內(nèi)，變頻恒壓供水的工作壓力低于工頻泵的工作壓力。因此相對工頻泵無塔供水而言，變頻恒壓供水具有節(jié)能的效果。②不同的用水量節(jié)能的程度不同。例如，當(dāng)流量處在1—1直線上時(shí)，工頻供水工作壓力與變頻供水工作壓力的差值大，而當(dāng)流量處在2—2直線上時(shí)，二者工作壓力的差值小，因此變頻供水的節(jié)能值依流量的不同而變化。這也表明，即使兩個(gè)用戶的日用水量相同，但各自的用水規(guī)律不同，變頻供水的節(jié)能值也會不同。 （3）綜上可得變頻恒壓供水節(jié)能的兩個(gè)特點(diǎn)：消除工頻泵的剩余壓力是變頻供水節(jié)能的根源。適時(shí)跟蹤，即時(shí)消除波動變化的剩余壓力是變頻供水節(jié)能的手段。 二、變頻恒壓供水的幾點(diǎn)說明 1．變頻恒壓供水節(jié)能的前提條件 由上述變頻供水的工作過程可知，所謂變頻供水節(jié)能是對比工頻泵無塔供水而言的，而不是針對工頻泵有塔供水而言的。在談?wù)撟冾l供水節(jié)能時(shí)不能離開這個(gè)前提條件，否則就會出錯(cuò)。 2．變頻恒壓供水無法代替工頻泵有塔供水 工頻泵無塔供水與工頻泵有塔供水雖然都是工頻運(yùn)轉(zhuǎn)，但卻有著本質(zhì)的不同。前者供水工作的軌跡線為工頻泵的外特性曲線，而后者為一點(diǎn)。圍繞這個(gè)點(diǎn)可以使水泵工作在最佳點(diǎn)（效率最高即額定工況）上，因此有塔供水方式能使水泵的效率最高，仍然是目前首選的供水方式。在有條件使用水塔或是已經(jīng)有水塔的地方，一般不要使用變頻供水。 3．剩余壓力為恒定值時(shí)，不易使用變頻恒壓供水 這是因?yàn)殡m然使用的工頻泵產(chǎn)生了剩余壓力，但由于剩余壓力是恒定不變的，可以另選適合的規(guī)格型號的水泵以避免產(chǎn)生剩余壓力�，F(xiàn)在的水泵品種繁多，規(guī)格齊全，這一點(diǎn)不難辦到。若確有困難，也宜采用切削水泵葉輪的辦法達(dá)到目的。用變頻供水雖然也能達(dá)到目的，但因變頻器本身的效率會增加能耗，加上費(fèi)用劇增而得不償失。 4．變頻恒壓供水工作在非相似工況上，水泵的功率不與轉(zhuǎn)速的立方成正比 （1）在相似工況下水泵以任意轉(zhuǎn)速n運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其參數(shù)間符合下列關(guān)系： 三、變頻恒壓供水的使用條件與應(yīng)用場合 1．變頻供水的使用條件 變頻供水應(yīng)用的條件是：若工頻泵供水時(shí)，水泵出口會產(chǎn)生波動變化的，具有一定的剩余壓力時(shí)，則應(yīng)用變頻供水取代工頻泵供水可以達(dá)到節(jié)能效果。 2．應(yīng)用場合 變頻供水以下的應(yīng)用場合： （1）在水量隨機(jī)變化的用戶中使用，例如居民小區(qū)等 節(jié)能原理：由工頻泵輸出特性曲線可知，變化的用水量會導(dǎo)致工頻泵產(chǎn)生變化的剩余壓力。 （2）將變頻泵直接串接在壓力變化的自來水管道上使用 節(jié)能原理：由于離心泵能借用進(jìn)水口的壓力，自來水壓力的變化（自來水壓力一般都是忽高忽低的、變化的）導(dǎo)致水泵出水口壓力的變化而產(chǎn)生變化的剩余壓力，這里要注意兩點(diǎn)：①即使供水流量無變化（例如工頻泵有塔供水、用戶用水量恒定等），仍然可以使用變頻供水。②水泵直接串接在自來水管道上，有時(shí)會對自來水管道產(chǎn)生吸力，應(yīng)采取措施加以避免。 （3）在從水井取水的潛水泵上使用變頻供水 節(jié)能原理：水井水面距潛水泵進(jìn)水口有一定的高度（見圖3），潛水泵能借用該高度產(chǎn)生的壓力，又由于水井的水面高度一般是變化的（當(dāng)用水量大于水井的滲水量時(shí)，水面下降，反之水面增高，即通常所說的水位在靜水位和動水位之間進(jìn)行變化）。因此會導(dǎo)致工頻泵產(chǎn)生變化的剩余壓力。 基于與上述同樣的理由：即使供水流量無變化，仍然可以使用變頻恒壓供水。 四、變頻供水使用的誤區(qū) 以下討論的都是水泵未與自來水管道對接的情況。 （1）在水塔供水方式下使用變頻供水 如前所述，水塔供水方式下的工頻泵的出口壓力恒定，用變頻供水只會造成能耗增加，設(shè)備成本提高。類似的情況有：在高層建筑中，建筑物的頂層都設(shè)有消防生活專用水箱（儲存消防用10min水量，并附帶生活用水箱）。但許多的建筑物卻仍然使用了變頻供水設(shè)備。 （2）由于變頻供水節(jié)能，將原有的水塔取消，改造成變頻恒壓無塔供水 有塔供水方式由于能使水泵始終運(yùn)行在高效點(diǎn)上，因此是能量利用的最佳方式，是現(xiàn)今變頻供水等無塔供水方式所不能取代的。 （3）在使用變頻器帶動水泵后，看到了水泵以低于工頻50Hz的方式恒定運(yùn)轉(zhuǎn)，就得出變頻供水節(jié)能的結(jié)論。 變頻供水使用的條件可歸結(jié)為兩點(diǎn)：①工頻泵供水時(shí)有一定的剩余壓力。②該剩余壓力為波動變化的而非恒定值。變頻泵以低于工頻的方式恒速運(yùn)轉(zhuǎn)，說明工頻泵確實(shí)產(chǎn)生了剩余壓力，但該剩余壓力的值不變，因此不適宜用變頻供水�？梢圆捎酶鼡Q水泵規(guī)格型號或切削水泵葉輪等方法即可消除水泵的剩余壓力，達(dá)到節(jié)省能量的目的。 （4）變頻供水時(shí)，功率消耗與轉(zhuǎn)速n的立方成正比變頻恒壓供水時(shí)，變頻泵工作在非相似工況上，不能用公式計(jì)算變頻泵能量消耗。 （5）將變頻恒壓供水應(yīng)用在管道特性不變的場合由于管道特性不變，即便有剩余壓力，剩余壓力也不會變化，因此不應(yīng)使用變頻恒壓供水。例如在供暖管道中使用的熱循環(huán)水泵以及用于補(bǔ)充管道水量泄漏用的補(bǔ)水泵等，其管道特性不變或基本不變，不宜采用變頻恒壓方式（變流量熱水循環(huán)除外，我國大部分地區(qū)現(xiàn)今采用的是恒流量熱水循環(huán)）。 五、結(jié)束語 如何合理、有效地利用能源，準(zhǔn)確理解變頻供水的節(jié)能原理，選擇正確的供水方式，對于降低單位供水量的耗電度數(shù)，緩解國家能源緊張，提高能源利用率具有十分重大的意義。 來源：通用機(jī)械