市政工程中无负压式供水管道系统的施工

周 磊

（合肥市三欣市政工程有限公司 安徽合肥 230000）

【摘要】人们先后把液力耦合器、电磁滑差离合器、调压调速、串级调速、变频调速等诸多技术应用到供水工程中来，尤其随着大规模集成电路的发展和大功率电子器件制造工艺的日趋成熟，在过去认为较难实现的某些技术现在已经变得轻而易举了，像变频调速技术在供水行业的应用就是自80 年代以来得到飞速发展的，这一方面归功于集成制造工艺成本的大幅度下降，另一方面以节电、高效和易维护为特征的社会需求也为这一新技术的推广起到了推波助澜的作用，本文就无负压式供水管道系统的施工进行深入的探讨。

【关键词】市场工程；变频调速；全自动

一、无负压式供水技术的概述

1. 工作方式

当市政自来水管网的压力不能满足用户用水要求时，系统通过压力传感器（或压力控制器、电接点压表）给出起泵信号起动水泵运行。水泵供水时，若自来水管网的水量大于供水水泵流量，系统保持正常供水，用水高峰期时，若自来水管网水量小于供水水泵流量时，无负压式调节罐内的水作为补充水源仍能正常供水，此时，空气由真空消除器进入无负压式调节罐，消除了自来水管网的负压，用水高峰期过后，系统恢复正常的状态。若自来水供水不足或管网停水而导致调节罐内的水位不断下降，液位控制器给出水泵停机信号以保护水泵机组。夜间及小流量供水时可通过小型膨胀罐供水，防止水泵频繁启动。

2. 供水方式的原理

无负压式供水方式的原理是设备系统首先根据所供用户的用水实际情况设定用户用水点所需的供水压，“市政管网自来水的压力越低，水泵的转速越高；市政管网自来水的压力越高，水泵的转速越低。当市政管网自来水的压力大于或等于用户所需的供水压力时，系统自动控制水泵停止运行，由市政管网直接向用户供水。”无负压供水设备在运行过程中既充分利用了市政管网自来水的原有压力，又保证了用户供水压力恒定。设备在运行过程中系统时刻监测市政管网和系统压力，自动控制真空抑制器及稳流补偿器来抑制负压的产生，既充分利用了市政管网的压力，又不产生负压，不对市政管网产生任何不良影响，保证了用水的安全性。无负压供水设备既能利用自来水管网的原有压力，又能动用罐体中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破坏力。

3. 无负压供水设备的特点

1）技术先进：无负压供水设备将真空抑制技术、流体控制技术和智能变频技术等多项先进技术进行优化融合，无负压供水设备与自来水管网直接串接，实现稳压、节能、卫生、安全可靠运行，不产生负压，不用建水池、水箱。

2）卫生无污染：设备为全密封结构，细菌和粉尘不会进入系统；避免了藻类的滋生，防止了水源二次污染及供水水质污染问题，用户使用的是符合国家卫生标准的自来水。

3）节能效果显著：全封闭结构运行，避免了渗、跑、冒、滴、漏等现象发生，无水池、水箱，节约了消毒冲洗用水。

4）运行可靠：对自来水管网无影响，设备利用调节罐无负压自动调节，管网增压供水时不会对原管网产生负压，不影响其它用户的正常用水。

5）投资节约：无需修建蓄水池或水箱，节省了土建投资；无需从零加压，因此设备选型较，设备投资减少；水质无污染，不需要净化设备，节省投资。

6）设备电气配置灵活：电气控制部分既可采用变频恒（变）压控制，也可采用压力直接控制。

二、无负压供水系统的施工

1. 系统的组成设备及其材料

生活供水系统由四台水泵、一套全自动变频调速控制设备主控机、相关的液位测量及控制系统、相关的压力测量及反馈系统等组成。主控机系统中的主要设备如变频调速器为ABB 公司产品；电器元件如交流接触器、空气断路器、热继电器等均采用施耐德公司产品；中间继电器、液位控制器为日本欧姆龙公司产品；压力测量及反馈装置采用天津仪表公司的产品，这些高可靠性、高质量、高品质的国际知名品牌产品的应用，为系统的稳定、可靠、安全运行提供了良好的保证。

2. 三台主水泵自动切换设定

该系统中的四台水泵中的三台水泵中的三台泵为互为备用型：即三台水泵没有固定的主泵和备泵、三台水泵相互轮流运行、轮流运行的时间间隔由主控机控制、此时间间隔也可根据需要随时修改。这样做的目的是为了保证三台泵运行的时间基本相等、三台泵不至于产生某台泵因长期运行过度磨损而另一台泵因长时间不用而锈蚀的现象产生。

3. 补充泵及时补充设定

为了更加多的节省电能以及保证供水的足量足额，系统中的三台水泵采用了一台补充泵。当用水量达到用水高峰而一台水泵全负荷运行仍不能保证供水压力和供水量时，补充泵在主控机控制下自行启动投入运行以补充水量，而当用户用水量减少且供水压力升高超过设定的供水压力时，补充泵在主控机的控制下自动停止运行而退出运行系统。这样的组合使系统更节能更简单。

4. 水泵的软启动和停止设定

该套供水设备中的主水泵，常规的自藕降压启动在起动时仍将产生较大的冲击电流，这对电网和电机将产生较大的冲击，而同时作为传送液体的水泵在开泵和停泵时，都可能会发生水锤现象，尤其在多泵运行时，启动和停止水泵时由于水压的急升和急降极有可能会使管路和阀门等遭受损坏。为了避免这种对电网和管网的冲击，在该系统中的一台主水泵的启动和停止均由变频调速器执行，从而也实现了启动时对电网和水管的无冲击、停止时无水锤现象的发生，这样将大大延长水泵、管件阀门、各用水器具、电机和电器元器件的使用寿命、减少了维护和维修量。

三、无负压供水系统的功能

1. 辅助小泵小流量节能运行功能

在夜间或低峰用水时段，用户需要用水，也只是少量的，大功率水泵在夜间小流量运行时仍将消耗较多的电能。为了在夜间或低峰用水时段即保证小流量运行又能更加多的节省电能并能保证供水的足量足额，当用水流量变小至某一值时，系统将自动切换至小功率辅助泵运行。辅助小泵由变频调速器控制进行恒压变量变频调速运行。

2. 恒压变量供水功能

该控制系统以用户管网水压为设定参数，通过控制水泵的启停台数和变频器的输出频率来实现用户管网水压的闭环调节，使供水系统自动恒定于用户所设定的压力值。这样就保证了整个用水管网满足对水压（与用户所设定的压力值一致）和水量（随用户用水量的变化而变化）的要求，同时达到提高供水品质和高效节能的目的。

3. 系统故障自诊断和自处理功能

主控机系统具有故障自诊断功能，变频器能显示系统产生的故障及引起故障的可能原因，有些故障还能自行处理，处理故障后又自动投入运行。系统运行过程中，如某一台水泵出现故障，系统将自动将该故障泵切除去该系统，而启动完好的另一台主水泵进行运行，同时发出故障警报或给出故障信息，以便维修。这样既能保证正常供水、又不使设备遭受损坏。

四、小结

无负压供水系统的启停操作均在主控机屏上执行，只须作简单的旋钮操作即可；而参数的设定和修改、设备运行方式的选择、各泵切换时间的确定、用户所需供水压力的修改等只须在变频器探作面板上进行；同时变频器操作面板上还能显示诸如电机运转电流、电机运转转矩及转数、水泵运行工况、水泵累计运行时间、累计用电量等系列内容，这样更便于系统的观察和管理。

参考文献

[1] 姚福来、张艳芳、韦玉堂. 水泵变频调速的节电量计算及系统设计. 北京：科学出版社，1998

[2]《变频器世界》编辑部. 变频器世界. 广州：京纺国际有限公司，1999

[3] 张燕宾. 变频调速460 问. 北京：机械工业出版社，2007__