变频供水系统中存在问题及解决办法

变频调速供水系统中常见问题及解决办法郑和刘文锋（深圳市华筑工程设计有限公司广东深圳518040）摘要：本文从理论上分析变频供水系统中常见问题产生的原因，并提出实际解决办法。引入可调减压流量阀，解决超压出流带来的给水流量分配不平衡现象，使供水系统真正节水、节能。关键词：间隙性使用、自动排气阀、水击、止回阀、超压出流、可调减压流量阀、电机转速、断流、流量匹配、泄压阀变频调速给水设备是由可编程控制器、变频器和合理的控制线路及水泵机组构成一个闭环控制系统，使供水管网保持恒定压力。该设备具有高效节能的优点，解决了传统的高位水池供水顶层用户水压不足及二次储水污染的缺点；广泛运用于工业与民用建筑供水系统中，其供水范围也由一幢建筑到多幢建筑甚至扩大到数十幢建筑物。通过工程回访并与多家物业管理公司员工座谈,发现许多住宅小区变频调速给水系统都不同程度出现一些问题，经过分析发现，既有设计原因造成的，也有设备厂家、运行管理的原因造成的。归纳整理主要有以下五个问题:1.顶层用户管道中常出现气、水混流问题，燃气热水器无法正常使用。2.部分水表出现空转问题，用户实际用水无法准确计量。3.用水高峰时，末端用户反映短时间出现水压不足问题。4.用水低谷时，主、副泵频繁切换，出现短时断流问题。5.变频器出现故障，维修时间系统无法供水。6.变频给水设备用于热水系统出现忽冷、忽热造成烫伤事故。本文通过分析变频供水系统常见问题产生的原因，并提出实际解决办法。1.变频调速供水系统工作主要是通过改变电机的转速、加减泵的台数使供水系统达到压力恒定。其压力波动±0.01Mpa。并具有小流量时靠稳压泵和气压罐维持供水的功能。供水系统加减泵的台数、停电切换、检测维修时管道中会出现积气问题，因此变频供水系统可定义为间歇性使用的供水管网。根据《建筑给水排水设计规范》3.4.13条文规定，变频供水系统管网末端和最高点应设置自动排气阀，排出管端积气。设置自动排气阀，加强排气能有效解决顶层用户用水点气、水混流问题。2.造成水表出现空转主要有两方面原因：2.1变频供水系统管网低楼层用户压力偏高，用户快速开启、关闭用水点时管道中易产生水击，当水击传到高楼层用户时会造成部分水表空转。管网低楼层用户压力超过规范允许值而设置减压阀时，阀后水流处于紊动状态，不稳定的水流波动也会造成邻近的水表不规则转动。2.2由于变频供水系统为间歇性使用的供水管网，计量水表后用水支管内易积存气体(部分用户间歇使用)，当供水管网压力出现波动或主泵电机因采用高转速电机造成水泵出流不稳时，由于空气是可压缩的，也会造成部分水表空转。解决办法：在变频供水系统用户水表后加设止回阀，变频供水系统管网末端和最高点设置自动排气阀能有效解决这类问题。3.造成末端用户短时间出现水压、水量不足问题主要有两方面原因：3.1大型集中供水小区往往由多幢甚至数十幢建筑组成，变频供水系统的服务半径大，供水管路长，管网损失大。变频供水系统中距离变频供水设备出口较近的建筑物用水点会出现超压并引起超压出流。超压出流会给变频供水系统带来以下危害：3.1.1水压过大，龙头开启时水成射流状喷溅影响正常使用，由于超压出流未产生正常的使用效益，造成用户水量浪费。3.1.2超压出流破坏了给水系统流量的正常分配。3.1.3易产生噪音、水击及管道振动，使阀门水龙头等使用寿命缩短，还可能引起管道连接处松动漏水甚至损失。3.2变频供水系统设备机组一般采用多台水泵并联使用，水泵机组由于水泵并联和部件磨损会降低出流能力，因此变频供水系统设备供水能力一般按水泵额定流量值的80～90％计算。设备选型时未考虑此因素造成系统供水流量偏小。3.3系统运行供水最不利点通常也是水压要求最高的场所，按规范取值不小于0.1Mpa即可，而实际运行状况多为不小于0.15Mpa，许多变频设备处于憋泵工况，即通过减少流量来提高扬程；高转速水泵电机变频时，相同频率工况流量降幅大于低转速水泵；再加上水泵并联的降流作用，造成系统水压、水量不能同时满足。解决办法：3.3.1设计阶段在变频供水系统设备选型时应充分考虑超压出流引起的流量分配不平衡和水泵并联、部件磨损带来供水能力下降等因素。3.3.2在距离变频供水设备出口较近的建筑物给水引入总管上增设可调减压流量阀，使变频供水达到或接近同程供水系统，减少超压出流水量，节水、节能从而保证变频供水系统正常运转。3.3.3实际运行的变频水泵机组夏季用水高峰期流量不足时，可通过改变运行编程，将原主泵备用泵改为工作泵，由于最不利点提高水压引起的最大时用水工况流量不足的现象持续时间很短，故主泵不设备用泵也能满足运行要求。4.造成主、副泵频繁切换，出现短时断流问题主要原因是：变频供水系统设备机组中主泵流量与副泵流量遵循一个相对固定的匹配关系，主泵电机采用低转速电机，噪音低、振动小，主泵与副泵的流量比约为4：1。由于许多设计图纸未注明主泵电机转速，部分变频供水设备厂家在设备招标时，为了竞标通常采用高转速电机代替低转速电机，降低电机功率，达到降低设备价格的目的。由于主泵电机转速提高，副泵的流量未作调整，当变频主泵电机频率下降到某一设定值时，系统流量下降，变频柜发出切换信号，停主泵启动副泵，此时供水系统实际流量大于或接近副泵的流量，启动副泵的流量无法满足系统供水量要求，管网压力迅速下降，并发出启动主泵的信号，由于主、副泵切换存在时间差，因此造成主、副泵频繁切换和系统短时间断水和压力大幅波动问题。许多变频供水系统由于采用高转速电机代替低转速电机还遭到用户对噪音超标方面的投诉。5.变频器出现故障，维修时系统无法供水主要原因是：住宅区通常设置集中变频调速恒（变）压供水设备，主泵虽设置备用水泵,但控制柜中的变频器不设备用。当变频器出现故障进行维修时,会造成系统停止供水。解决方法是：给水出水总管增设泄压阀，泄压阀的工作压力设置为系统工作压力+0.05Mpa。当变频器维修时，管理人员将水泵控制由自动转换手动，手动启动水泵保证供水，系统超压时泄压阀工作，确保给水管网在压力安全范围内正常工作。水泵处于人工手动控制，水压虽有波动，但系统仍然保证供水。增设泄压阀还能消除部分水锤引起的管网短时超压的现象。解决方法是:5.1设计阶段时在设计图纸明确规定变频供水设备中主泵采用电机的转速。5.2对已安装高转速电机(主泵)水泵房内应进行降噪音处理，更换副泵（提高副泵的流量），主泵与副泵的流量比约为3：1，消除主、副泵频繁切换，出现短时断流问题。6.变频给水设备用于热水系统出现忽冷、忽热现象主要原因是：变频供水系统设备机组一般采用多台水泵并联使用，其标准配置通常为，一台变频泵，其余水泵均为工频泵。当系统供水压力下降，其它工频泵切入系统运行时，会造成系统瞬间压力波动，突然压力下降和突然压力上升。由于热水系统对压力波动非常敏感，冷热水混合龙头就会出现忽冷、忽热现象，容易造成烫伤事故。解决方法是:6.1在设计图纸明确规定变频供水设备中主泵、副泵均采用变频泵；对要求较高的场所设有集中热水供应系统宜设置两套变频供水设备，每套设备流量按设计流量的70%考虑，减少流量、压力波动，两套系统用连通管联接。6.2对要求不高的场所设有集中热水供应系统应尽量减少变频供水的范围，对压力满足要求的场所可采用水箱直接供水。结论：综合上述变频调速恒（变）压供水系统设计和施工时，主泵宜采用低转速电机，管网末端和最高点应设置自动排气阀，用户水表后宜加设止回阀，系统宜设泄压阀，用于热水系统变频供水设备水泵宜全部采用变频泵且分设为两套。只有保证供水系统正常排气、计量准确、低噪音、节水、节能，才能给用户提供一个安全、舒适、可靠用水系统。参考文献：1．《建筑给水排水设计规范》中华人民共和国建设部国家质量监督检验检疫总局