在供水系統(tǒng)中，用戶用水量的變化會(huì)引起管網(wǎng)水壓的波動(dòng)，直接影響用戶用水的舒 適性。因此，為了保證用戶水壓的穩(wěn)定，需對水泵的運(yùn)行工況進(jìn)行調(diào)節(jié)。變頻調(diào)速控制 方式主要有三種：①水泵出口恒壓控制②給水系統(tǒng)最不利點(diǎn)恒壓控制③水泵出口變壓控 制[31]。方式①屬于恒壓變量控制，水泵調(diào)速的運(yùn)行工況沿著恒壓水平線變化。方式②、 ③屬于變壓變量（變頻變壓）控制，水泵調(diào)速的運(yùn)行工況沿著管路特性曲線變化。實(shí)際 應(yīng)用的最廣泛的是水泵出口恒壓控制方式，即（恒壓變量）變頻恒壓控制，而變頻變壓 供水技術(shù)只是在理論上更加節(jié)能合理。

2.7.1控制點(diǎn)設(shè)在水泵出口控制方式

(1)   水泵出口恒壓控制

壓力控制點(diǎn)設(shè)在水泵出口，事先給定一個(gè)壓力設(shè)定值，以此值為參照變速調(diào)節(jié)水泵

工況，目前建筑小區(qū)變頻調(diào)速供水廣泛采用此種控制方式，其工作特性如圖2.6所示。

水泵特性曲線與管路特性曲線的交點(diǎn)水壓即水泵出口水壓，如圖2.6水泵特性曲線 n〇與管路特性曲線(Q-Eh)的交點(diǎn)a對應(yīng)的壓力H’為供水量為最大流量Qmx時(shí)的最不利 點(diǎn)水壓，此壓力就是水泵出口的設(shè)定壓力。當(dāng)用水量為Qmax時(shí)，水泵所提供的壓力為H’， 而管路系統(tǒng)最不利點(diǎn)所需壓力也為H’，因而不會(huì)造成能量浪費(fèi)；當(dāng)用水量減少時(shí)，通 過調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，使其水泵特性曲線下移，即圖2.6中ni曲線。由于采用水泵出口恒壓 控制方式，所以其工作點(diǎn)始終沿著恒壓線H’移動(dòng)，如圖2.6, b點(diǎn)即當(dāng)流量為Q’時(shí)，水 泵新的工況點(diǎn)。此時(shí)水泵所提供的壓力仍為H’，而管路特性曲線中最不利點(diǎn)所需要的 壓力為C點(diǎn)對應(yīng)的壓力，很顯然，水泵提供的壓力大于系統(tǒng)最不利點(diǎn)所需求的壓力，那 么此時(shí)會(huì)導(dǎo)致最不利點(diǎn)的壓力由H〇(H〇為最大流量時(shí)，系統(tǒng)最不利點(diǎn)的所需最低壓力） 增大到Hi，造成用戶處超壓，從而浪費(fèi)了能量。用戶用水量越少，管路的水頭損失就越 小，浪費(fèi)得能量也就越多。不難理解，水泵出口恒壓控制對用戶而言就是變壓了，如圖

用戶處的水壓在H。?H’之間變動(dòng)，可能給用戶造成不便。

(2)   水泵出口變壓控制

為了解決水泵出口恒壓控制易造成用戶水壓波動(dòng)、能量浪費(fèi)等缺點(diǎn)。可將水泵出口 恒壓控制方式改為水泵出口變壓力控制方式，從而保證用戶處水壓恒定，且沒有能量浪 費(fèi)。下面對水泵出口變壓力控制方式進(jìn)行分析。

如圖2.7所示，當(dāng)水泵出口壓力沿著管路特性曲線(Q-Eh)變化時(shí)，才能保證用戶處

的壓力恒定為H。不變。而管路特性曲線的方程為：

H=H〇+sQ2  (2.4)

式中H—水泵出口壓力設(shè)定值；

H〇—用戶最不利點(diǎn)最低水壓； s—管路摩阻；

Q—系統(tǒng)用水量。

公式（2.4)中，H〇為已知參數(shù)，Q為管路實(shí)時(shí)工作流量，也可測。只要確定管路 摩阻s,則就可得水泵出口壓力H。所以，此控制方式在水泵出口設(shè)置壓力傳感器的基 礎(chǔ)上，再加上一臺(tái)流量傳感器。將壓力傳感器測得的水泵出口壓力與用式(2.4)計(jì)算得出 的水泵出口壓力設(shè)定值H進(jìn)行比較，以H為參照調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速即可保證用戶處水壓恒 定，這就構(gòu)成了水泵出口變壓控制系統(tǒng)。理論上，此系統(tǒng)的運(yùn)行工況沿著管路特性曲線 變化，水泵的供給壓力與管網(wǎng)要求的水壓相等，既避免了能量的浪費(fèi)，同時(shí)保證了用戶 水壓恒定的要求，是一種十分理想的控制方式。

然而，在實(shí)踐中由于管路的多變與復(fù)雜，要想確定管路摩阻s十分困難。再加上流 量傳感器安裝要求高，通常需安裝在較長的直管段上才能保證較高精度，而泵房空間有 限很難滿足這一條件，并且流量傳感器價(jià)格較貴。由此可知，水泵出口變壓控制理論上 十分具有誘惑力，但是實(shí)踐起來卻有很多困難。

在工程實(shí)踐中，也有一些水泵出口變壓控制系統(tǒng)，但是這些系統(tǒng)運(yùn)行工況并非沿著

20

管路特性曲線移動(dòng)，而是經(jīng)過簡化的水泵出口變壓控制，現(xiàn)將其敘述如下。

上述提及到由于管路摩阻損失s很難確定，因此有的工程實(shí)踐中采用一種簡化的水 泵出口變壓控制。如圖2.7中，取兩點(diǎn)（0, H〇)和（Qmax，H')，過此兩點(diǎn)的直線方程 為：H=H〇+kQ   (2.5)

式中 k—直線斜率（k= (H’-H〇) HQmax-〇))。

公式（2.5)中，k為已經(jīng)參數(shù)，Q可通過流量傳感器測得，那么設(shè)定壓力H可根據(jù) 流量Q按照線性規(guī)律變化，這種水泵出口線性化變壓的方式在應(yīng)用中是可實(shí)現(xiàn)的，且可 靠性也比較高。

圖中，當(dāng)供水量為Q’時(shí)水泵出口恒壓、理想變壓、線性化變壓三種控制方式的工 況點(diǎn)分別為b、c、d。很顯然，節(jié)能效果最好的是理想化變壓控制方式，浪費(fèi)能量最大 的是水泵出口恒壓控制方式，節(jié)能效果居中的是線性化變壓控制方式。

工程實(shí)踐中，還有一種較常見的水泵出口變壓控制方式。此控制的壓力設(shè)定值是根 據(jù)用水曲線將一天24小時(shí)分成若干時(shí)段，計(jì)算出水泵出口壓力，我們可將此種控制方 式看作水泵出口恒壓控制的一種特殊形式，因此可稱作水泵出口“多恒壓”控制方式。 水泵出口“多恒壓”控制方式較水泵出口恒壓控制方式節(jié)能，其節(jié)能程度與水泵出口壓 力的計(jì)算精確度及“多恒壓”的階級數(shù)，將“多恒壓”分的階級數(shù)越多就越節(jié)能，當(dāng)然 階級數(shù)越多其控制器的線路就越復(fù)雜以致于難以實(shí)現(xiàn)。目前工程中，一般將此階級數(shù)最 多分為3級，大于3級實(shí)現(xiàn)起來就很困難了。

2.7.2控制點(diǎn)設(shè)在最不利點(diǎn)控制方式

此控制方式是將控制點(diǎn)設(shè)在用戶最不利點(diǎn)，以此點(diǎn)最低水壓H〇作為系統(tǒng)的調(diào)節(jié)目 標(biāo)，此方法是在管網(wǎng)最不利點(diǎn)設(shè)置壓力傳感器，將該點(diǎn)所測壓力傳輸至泵站，然后經(jīng)過 調(diào)節(jié)器比較、處理后調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，使系統(tǒng)在運(yùn)行中最不利點(diǎn)處壓力恒定為H〇,從而 保證用戶水壓恒定。如圖2.7中，系統(tǒng)供水量為Q’時(shí)，要使最不利點(diǎn)水壓為H〇,則水 泵特性曲線為n2水泵工況點(diǎn)為c，此時(shí)水泵的供給壓力等于系統(tǒng)所需水壓，無能量浪費(fèi)。 此控制方式與水泵出口恒壓控制相比，在同樣供水量時(shí)，水泵能以更低的轉(zhuǎn)速工作。與 水泵出口變壓控制相比，無需設(shè)置流量傳感器，控制準(zhǔn)確。無論管路特性曲線怎么變化， 都可通過最不利點(diǎn)壓力傳感器與泵站調(diào)節(jié)器的比較處理后，調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速保證最不利點(diǎn) 水壓恒定。因此，將壓力控制點(diǎn)設(shè)在管網(wǎng)系統(tǒng)最不利點(diǎn)相對而言是最合理的。但是，我 們需要知道的是這種控制將壓力傳感器安裝在用戶最不利點(diǎn)處，大大地增加了信號線的 長度。并且壓力控制點(diǎn)的環(huán)境可能是復(fù)雜的，特別是工程實(shí)踐中往往樓房樓層比較高， 面積比較大，控制點(diǎn)離水泵站距離較遠(yuǎn)，壓力信號在傳輸過程中會(huì)受到諸多限制，系統(tǒng) 的慣性較大，最不利處傳至水泵站的壓力信號會(huì)滯后很多，要想精準(zhǔn)調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速非常 困難，難以保證最不利點(diǎn)恒壓。因此，目前此種控制方式應(yīng)用得很少。

2.7節(jié)中對幾種常見水泵的調(diào)速控制方式一水泵出口恒壓控制、給水系統(tǒng)最不利點(diǎn) 恒壓控制、水泵出口變壓控制的特點(diǎn)、原理以及各控制方式的優(yōu)點(diǎn)及存在的問題進(jìn)行了 分析。通過以上分析我們知道，水泵出口變壓控制、壓力控制點(diǎn)設(shè)在最不利點(diǎn)處這兩種 控制方式在理論上都比水泵出口恒壓控制方式節(jié)能，但是在建筑小區(qū)工程實(shí)踐中應(yīng)用得 最廣泛的卻是水泵出口恒壓控制方式。這是因?yàn)?，水泵出口變壓控制存在著用水量測定 精確度、電路控制復(fù)雜等問題；壓力控制點(diǎn)設(shè)在最不利點(diǎn)這種控制方式，由于壓力傳感 器與泵站距離較遠(yuǎn)，存在著信號滯后等問題，難以保證水泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)精度。而水泵出口 恒壓控制，雖然調(diào)速節(jié)能方面不如前兩種控制方式，但是此控制方式電氣控制系統(tǒng)簡單， 所需自控儀表少，實(shí)現(xiàn)起來方便。并且水泵出口恒壓控制大多應(yīng)用于管路較短的給水系 統(tǒng)，如小區(qū)、廠區(qū)及建筑物的給水。由于管路短，管路的特性曲線比較平坦，管路特性 曲線與恒壓控制線離得就比較近，浪費(fèi)的能量其實(shí)就比較少。綜上所述，這些都是目前 水泵出口恒壓控制方式得到廣泛應(yīng)用的原因。