摘要：在現階段城市化進程異常迅速的大環境下，各種辦公樓及公建的設計量都非常大，而對于此類建筑中給排水系統的選擇也各有不同，其中給水方面采用變頻系統供水及重力供水的優劣討論也經常被提出。本文將通過某工程實例來探討變頻供水系統與重力供水系統的特點。

　　關鍵詞：水利職稱論文范文,核心期刊,變頻供水系統,重力供水系統,變頻泵,工頻泵

　　一、 前言

　　本報告以沈陽嘉里香格里拉項目為參考，對比項目中分別采用重力供水與變頻供水兩種供水系統的優劣，從而達到分析研究變頻泵與恒速泵工作原理的目的。根據嘉里提供的設計手冊，該項目最終采用了重力供水系統，但是變頻泵與恒速泵仍各具特點，有待通過對比進行深入的研究。

　　二、 正文

　　2.1 重力供水系統

　　2.1.1 重力供水系統簡介

　　重力供水系統使用恒速泵供水，通過恒速泵將底層水箱中的水源抽至高層水箱后，依靠高水位中水體自身重力向各配水點供水。由于水位基本不發生變化，因此重力供水的出水水壓比較穩定，不會因為外網中水壓的變化而出現波動。恒速泵通過設置在高位水箱中的水位控制器調節啟停，當水箱中水位低于設計水位時，恒速泵啟動，向高位水箱輸水。

　　2.1.2 恒速泵工作原理

　　恒速泵通過泵本身的電機，將水流以恒定速度引出，相對變速泵而言，恒速泵的工作原理簡單，不易出現故障，工作穩定性也更強。

　　2.2 變頻供水系統

　　2.2.1 變頻供水系統簡介

　　變頻供水系統采用變頻泵供水，通過變頻泵將底層水箱中的水源直接輸送至各配水點，無需設置高位水箱。由于變頻泵可根據出水水壓的變化改變出水量，故也能達到調節水壓恒壓出水的效果，且相對重力供水而言，無需設置高位水箱，使整個供水系統的設計更為簡潔。

　　2.2.2 變頻泵工作原理

　　變頻泵通過設置在出水端的水壓測試裝置，感應出水壓力的變化，并調節水泵轉速來達到穩壓的作用。該泵與恒速泵最大的區別在于增加了出水感應裝置以及能夠改變泵轉速的變頻器，以下著重介紹變頻器的組成與工作原理。

　　如前所述，泵的速度控制涉及一個變頻器。因此，有必要深入了解變頻器，了解它是如何運作，并最后討論使用這種設備的相關注意事項。

　　變頻器的元件：

　　理論上，所有變頻器均由相同的功能塊組成，其基本功能就是將電源電壓轉變為具有另一個頻率和振幅的新交流電壓。變頻器首先把輸入電壓整流，然后將能量儲存于由一個電容器組成的中間電路。接著，直流電壓被轉化為具有另一個頻率和振幅的新交流電壓。由于變頻器中中間電路的存在，電源電壓的頻率對輸出頻率以及電機速度沒有直接影響。由于整流器可以處理50Hz和60Hz的頻率，因此電源頻率可以是其中任意一種。此外，輸入頻率將不影響輸出頻率，因為這是由電壓/頻率模塊所決定的，而電壓/頻率模塊又是由換流器決定的。

　　如下圖所示，變頻器還由其它三個元件組成：一個EMC濾波器、一個控制電路和一個換流器。

　　EMC濾波器

　　EMC濾波器并不是變頻器的主要功能部分，因此理論上，它不是變頻器的一部分。然而，為了滿足一些地方規范的要求，該濾波器是需要的。EMC確保了變頻器不會向電源發出無法接受的高噪聲信號。與此同時，濾波器確保了由其它設備產生的噪聲信號不會進入變頻器的電子設備中，引起損壞或干擾。

　　控制電路

　　控制電路塊有兩個功能：它控制著變頻器，并與此同時，維護著變頻器與周圍設備之間的整個通信。

　　換流器

　　來自變頻器的輸出電壓并不像標注電源電壓一樣是正弦式的。供應給電機的電壓由許多矩形波脈沖組成。這些脈沖的平均值形成一所期望的頻率和振幅的正弦電壓。所形成的切換頻率可從幾個kHz至20kHz，具體取決于波段。為了避免電機繞組內產生噪音，變頻器的切換頻率最好在可聽度的范圍以上。

　　2.3 變頻供水系統與重力供水系統的比較

　　根據沈陽嘉里香格里拉項目的各項參考信息，對比采用變頻供水與重力供水兩種供水兩種系統，可得出以下幾個方面的異同：

　　經濟性：

　　變頻——采用5組變頻泵，共13臺;底層設生活水池，5F、19F設轉輸泵及轉輸水箱，無需設置屋頂水箱。

　　重力——采用3組恒速泵，1組變頻加壓泵，共11臺;底層設生活水池，19F設重力供水水箱，頂層設重力供水水箱及加壓水泵。

　　節能性：

　　在出水水壓經常變化的情況下，變頻泵比公頻泵具有一定的節能作用。但針對兩種系統中，供水方式的不同，節能性比較缺乏依據。

　　安全性：

　　變頻——與公頻泵相比，含有變頻器等調速設備，且根據用水需求需頻繁啟動，故障幾率較高;出現停水或停電問題時，系統內無水箱存水，將立即處于供水癱瘓狀態。

　　重力——僅由泵進行恒速供水，無變頻器等裝置，供水出現故障的幾率相對較低;在出現停水或停電狀況時，各區仍能夠依靠重力水箱中的儲水進行短暫供水。

　　穩定性：

　　變頻——采用恒壓變頻泵，能夠保證出水水壓的穩定，但根據水量變化，需要一定的調節時間。

　　重力——重力供水采用儲水水箱，依靠重力供水，出水水壓穩定，且無需調節過程，在出水穩定性上更具優勢。

　　水質：

　　變頻——由變頻泵直接從底層水箱抽水，無中間層及高層儲水水箱。但在5F、19F設有轉輸水箱，對水質仍有一定程度的影響。

　　重力——由公頻泵供水，設置中間層及屋頂重力儲水水箱，水質影響較大。

　　2.4 變頻泵與恒速泵的比較

　　變頻泵與恒速泵在工作原理上的差別主要是泵的轉速是否能夠發生相應變化。在同一項目中，使用變頻泵或恒速泵，其對比范疇主要為使用壽命、使用周期及使用費用。而費用方面又主要包括：初始費用，安裝及試車費用，能耗費用，運行費用，環保費用，保養及維修費用，故障時間費用，退役及處理費用。一個泵系統的壽命周期費用是在系統壽命期內上述提及的所有要素的總合。

　　上表為一個工業應用需要一臺新的供水泵，并考慮兩個解決方案：

　　l 一臺恒速多極離心泵

　　l 一臺變速多極離心泵

　　通過計算顯示，與恒速泵相比，變速泵節省40%的能耗。然而，變速泵的初始費用是恒速泵的兩倍。但是，即便如此，10年后，第一個解決方案的總費用比恒速泵解決方案的低25%。

　　三、 結論

　　針對沈陽嘉里香格里拉項目，因對于供水穩定的要求很高，故而最終采用了重力供水系統。但是，針對不同的項目，重力供水系統與變頻供水系統仍有其各自的優缺點，不能一概而論，需根據實際情況，進行對比取舍后方能確定。與此同時，透過具體項目，也能看出不同系統中，泵的種類所發揮的作用。在不同的系統中，如何選取泵的類型，也需要進行全面對比后，根據具體條件來確定。

　　參考文獻：

　　[1] 《泵與泵站》中國建筑工業出版社;第5版(2007年12月1日)

　　[2] 《建筑給排水設計手冊》中國建筑工業出版社;第2版(2008年10月1日)

　　[3] 《變頻器工作原理及應用》清華大學出版社;第1版(2010年9月1日)