無塔供水

無塔供水設備，顧名思義其實就是用無負壓氣壓罐代替了傳統的水塔或者蓄水池，也叫做變頻無負壓供水設備。傳統的供水方式離不開蓄水池，蓄水池中的水一般自來水管供給，這樣有壓力的水進入水池後變成零，造成大量的能源白白浪費。它可以取代蓄水池，能充分利用自來水管網的壓力直接供水或間接供水，避免了能源的二次浪費和二次污染，大幅度節省了基建投資並縮短了施工工期。無塔供水設備由智慧型型變頻控制櫃，穩流罐，水泵機組，儀表，閥門及管路，基座等組成，適用於一切需要增高水壓，恆定流量的給水系統。

基本介紹

• 中文名：無塔供水設備
• 工作原理：變頻恆壓供水
• 優點：節電、節水
• 作用：供水

構成原理

無塔供水其實就是一個變頻恆壓供水系統。

無塔供水

變頻恆壓供水控制系統通過測到的管網壓力，經變頻器的內置PID調節器運算後，調節輸出頻率，實現管網的恆壓供水。變頻器的頻率超限信號（一般可作為管網壓力極限信號）可適時通知PLC進行變頻泵邏輯切換。為防止水錘現象的產生，泵的啟停將聯動其出口閥門。

系統工作原理間圖如下所示。假設整個系統由四台水泵，一台變頻器，一台PLC和一個壓力變送器及若干輔助部件構成。各部分功能如下：安裝於供水管道上的壓力變送器將管網壓力轉換成1—5伏的電信號；變頻調速器用於調節水泵轉速以調節流量；PLC用於邏輯切換。

此外，上述系統還配備了外圍輔助電路，以保障自動控制系統出現故障時可通過人工調節方式維持系統運行，保證連續生產。

無塔供水原理圖

無塔供水優點是，不需建造水塔，投資小、占地少，採用水氣自動調節、自動運轉、節能與自來水自動併網，停電後仍可供水，調試後數年不需看管。比建造水塔節約投資70%，比建在高位水箱節約投資60%，大大節約土建投資，廣泛用於企事業單位、住宅區及農村的生產、生活、辦公用水。供水戶在20－2000戶。日供水量在20－50000m3，供水高度達150米，即50層樓房。

優缺點

優點

1、 節電

最佳化的節能控制軟體，使水泵實現最大限度地節能運行；

2、 節水

根據實際用水情況設定管網壓力，自動控制水泵出水量，減少了水的跑、漏現象；

3、 運行可靠

由變頻器實現泵的軟起動，使水泵實現由工頻到變頻的無衝擊切換，防止管網衝擊、避免管網壓力超限，管道破裂。

4、 聯網功能

採用全中文工控組態軟體，實時監控各個站點，如電機的電壓、電流、工作頻率、管網壓力及流量等。並且能夠累積每個站點的用電量，累積每台泵的出水量，同時提供各種形式的列印報表，以便分析統計。

5、 控制靈活

分段供水，定時供水，手動選擇工作方式。

6、自我保護功能完善

如某台泵出現故障，主動向上位機發出報警信息，同時啟動備用泵，以維持供水平衡。萬一自控系統出現故障，用戶可以直接操作手動系統，以保護供水。

特點

1、經濟效益顯著：使用該設備，可不建造水塔、不設樓頂水箱，既減少工程的施工周期，又解決了工程造價費用高的缺點，還克服了氣壓波動大，水泵啟動頻繁等不足之處。
2、設計嚴謹：該設備採用水泵變頻恆壓控制，無論系統用水量怎樣變化，均能使管道出口壓力保持恆定。
3、運行可靠：該設備採用變頻調速器和國內優質水泵，具有完善的保護功能和自動、手動轉換功能，使運行非常可靠。 並且性能良好、控制方式靈活、抗干擾能力強。
4、高效節能：該設備能根據用戶用水量的變化來調節水泵轉速，使水泵始終工作在高效區，節電效果明顯，比恆速水泵可節電35%。
5、操作簡單：該設備採用全自動控制，PID調節，鍵盤操作，人機界面（文本、數字）顯示。操作人員只需轉換電控櫃開關，就可以實現用戶所需工況，實現全自動無人值守。
6、保護功能齊全：具有完美的過載、短路、過壓、欠壓、缺相、過流、短路、水源缺水等自動保護功能。在異常情況下能進行信號報警、自檢、故障判斷等。

7、占地少安裝方便：整套設備只有一組供水控制櫃和水泵機組，安裝非常簡單方便。
8、延長水泵及電機的使用壽命：對多台泵組均能可靠的實現軟啟動，使電網和管網免衝擊，並且輪流運轉，大大延長了水泵及電機的使用壽命。

選型說明

一、無塔供水器其實就是與氣泵原理一樣。並與水泵，電接點壓力表或者壓力開關相結合的機電一體化供水裝置。

無塔供水器採用氣壓式供水，利用密封罐，使局部增壓達到供水的目的。具體工作順序是由水泵將水通過止回閥壓入罐體使罐體內氣體受壓縮，壓力逐漸增大。當壓力達到指定限時電接點壓力表或者壓力開關通過控制櫃使水泵自動停止。設備中的水壓高於外界壓力，自動送至供水管網。當罐體內壓力下降，水位下降到指定的限位時，電接點壓力表或者壓力開關通過控制櫃使水泵重新啟動，如此反覆，使設備不停供水，當罐體能氣體下降時，水泵啟動。

1. 供水系統選用原則

（1）蓄水池容量應大於每小時最大供水量。

（2）水泵揚程應大於實際供水高度。

（3）水泵流量總和應大於實際最大供水量。

（4）變頻控制櫃選型：

用戶可根據供水量和供水高度確定水泵型號及台數，然後對控制櫃進行選型。

故障維修

常見故障	產生原因	排除方法
超上限不停	1、壓力表損壞; 2、有關線路、繼電器損壞	修理更換壓力表; 檢查、修理、更換
超下限不啟動	1、電源無電; 2、接觸器、繼電器、有關線路開路; 3、壓力表損壞	接通電源; 檢查、維修、更換; 修理、更換壓力表
啟動頻繁	1、罐內氣量過小; 2、止回閥失靈; 3、用水量過大，設備超負荷	調整、修理、換氣; 修理、更換; 減少用量、增添設備
電機連轉上水慢	1、電機反轉; 2、潛水泵損壞	電源調相; 修理
手動不能啟動	1、按鈕自保觸電損壞; 2、接觸器繞圈燒壞	檢查、更換

變頻器

根據工藝要求，供水設備推廣中心建議配用ABB ACS510系列變頻器。ACS 510系列變頻器，它是ABB公司採用直接轉矩控制（DTC）技術，結合諸多先進的生產製造工藝推出的高性能變頻器。它具有無負壓供水設備很寬的功率範圍，優良的速度控制和轉矩控制特性,完整的保護功能以及靈活的編程能力，較高的可靠性和較小的體積。

主要技術數據：

功率範圍：2.2-3000kW

電源電壓：380/400/415/440/460/480/500VAC 3相±10%；

電源頻率：48-63Hz

控制連線：2個可程式的模擬輸入（AI）；1個可程式的模擬輸出（AO）；5個可程式的數字輸入（DI）；2個可程式的數字輸出（DO）。

連續負載能力：150% In，每10分鐘允許1分鐘

串列通訊能力：標準的RS—485接口可使變頻器方便地與計算機連線。

保護特性：過流保護、I2t、過壓保護、欠壓保護、過熱保護、短路保護、接地保護、欠壓緩衝、電機欠/過載保護、堵轉保護、串列通訊故障保護、AI信號丟失保護等。

外型結構緊湊，安裝方便。產品經過多種電氣安全規範認證，符合GE、UL及質量認證體系ISO9001和ISO4001等。

變頻器獨特的直接轉矩控制（DTC）功能是目前最佳的電機控制方式，它可以對所有交流電機的核心變數進行直接控制，無需速度反饋就可以實現電機速度和轉矩的精確控制。

ACS600變頻器內置PID、PFC、預磁通等八種套用宏，只需選擇需要的套用宏，相應的所有參數都自動設定，輸入輸出端子也將自動配置，這些預設的套用宏配置大大節約了調試時間，減少出錯。

控制器選擇

可程式控制器選擇 供水設備推廣中心建議採用西門子S7-200型。SIMATIC S7-200 可程式序控制器是模組化中小型PLC系統，能滿足中等性能要求的套用；大範圍的各種功能模組可以非常好的滿足和適應自動控制任務，各種單獨的模組之泛組合以用於擴展；簡單實用的分散式結構和多界面網路能力，使得套用十分靈活；方便用戶和簡易的無風扇設計；當控制任務增加時，可以自由擴展；大範圍的集成功能使得它的功能非常強勁。

多種的性能遞增的CPU和豐富的且帶有許多方便功能的I/O擴展模組，使用戶可以完全根據實際套用選擇合適的模組。當任務規模擴大，可隨時使用附加模組對PLC進行擴展。

注意事項

提醒廣大用戶注意事項：
（1）、供水設備的使用壓力不得超過最高工作壓力；
（2）、當氣溫低於零攝氏度時，應做好防凍工作，以免凍壞管道。
（3）、調節壓力表或排除電器故障時，必須切斷電源。
（4）、水泵必須接地良好，並需加裝漏電保護開關，避免發生觸電事故。
（5）、根據水質情況定期打開排污閥進行排污，排污時應將電源斷開。將水全部放完後，關閉進出水閥及排污閥後，方可閉合電源。
（6）、當水泵啟動次數明顯增多時，應及時檢查罐體、管道、閘閥是否漏氣，止回閥是否失靈；如有問題應暫時關閉啟動系統，將水從罐體排污閥中排出，排完後將所有進出水閥門關閉，然後在開始啟動。

套用範圍

1. 該無塔供水設備系統既可用於生產、生活用水，亦可用於熱水供應，恆壓噴淋等系統。

a. 可廣泛用於工業企業、生活、生產供水系統及企業自備並改造工程，自來水廠、生活小區及消防供水系統。

b. 可用於各種場合的恆壓、變壓、冷卻水和循環供水系統。

c. 可用於污水泵站、污水處理及污水提升系統。

d. 可用於農業排灌、園林噴淋、水景和音樂噴泉系統。

e. 可用於賓館、大型公共建築供水及消防系統。

2. 技術指標

a．最大供水高度：200米

b．最大流量：1000立方米/小時

c．壓力波動：≤0.25兆帕

d．水泵電機功率：0.75KW-280KW

控制櫃

控制櫃一般需求：
1 控制櫃的尺度應契合GB/T 3047.1的規則。
2 控制櫃外表應平坦、勻稱，一切焊接處應均勻結實，不該有顯著的傾斜翹曲變形或燒穿等缺點，其外觀應契合JG/T 3009-1993中的規則。
3 控制櫃的外表塗層不該眩目反光，色彩應均勻共同、整齊漂亮，不該有脫漆、起泡、裂縫、皺紋和流痕等表象。
4 控制櫃的櫃體底部應具有與根底固定的裝置孔，。
5 控制櫃的內部配件應安裝合理、布局緊湊、修理便利。
6 控制櫃的頂部應有吊環等，以便吊裝。
7 電氣、電子元件應契合各自相應規範的規則，應有產品質量合格證。
8二次供水櫃內各接線點應結實，布線應契合描繪樣圖和相應規範的需求。
9 控制櫃中所用導線及母線的色彩應契合GB/T 2681的規則，指示燈和按鈕的色彩應契合GB/T 2682的規則。
10 控制櫃的防護等級應契合GB 4208的規則，且不該低於IP30。
控制櫃顯現及功用：
1 控制櫃面板應有電源、電流、電壓顯現。
2 控制櫃面板應有水泵啟、停情況顯現。
3 控制櫃應有設定壓力、實踐壓力、水泵頻率顯現。
4 控制櫃面板應有毛病聲、光報警顯現。
5 控制櫃面板的按鈕、開關及外表等易於操作且功用標記完全。

管道保溫

無塔供水設備管道保溫的基本原理是在管內外溫差一定的條件下，在管道外面設定隔熱層，通過導熱係數很小材料的熱轉移也必然很小，從而使管內基本上保持原有溫度。

管道保溫操作程式是，首先在管外壁塗刷兩層紅丹防腐油漆，然後敷設保溫層，再施加保護層，最後施加表面層並塗刷油漆。

為增加保溫結構的機械強度和防濕能力，在保溫層外邊一般均設定有保護層。常用保護層材料有石棉水泥，麻刀灰，玻璃布，鐵皮等。管道採用石棉水泥或麻刀灰作保護層時，其保護層厚度應不小於10mm。

1.管道保溫結構與施工

1)膠泥結構

將保溫材料分層抹於管道上。該種保溫結構常用的保溫材料有石棉硅藻土、碳酸鎂石棉灰及石棉灰等。其優點是施工簡單、維修方便，保溫結構整體性好，無接縫，適用於任何管道保溫。缺點是操作效率較低，結構機械強度較低，質量不易保證。

2)填充結構

做法是將故狀絕熱材料墳充在支承環與鍍鋅鐵絲網等構成的空間內。該種結構常用保溫材料有礦渣棉、玻璃棉與超細玻璃棉等。其優點是散狀材料容量小，L熱係數小，保溫效果佳，支承環外包鐵絲網不易開裂。缺點是施工較麻煩，消耗金屬，增加額外熱擬失，由於溫度與自重影響，上部易出現空隙，影響效果。

3)包紮結構

利用氈、布等隔熱材料在管道上包紮一層或幾層。此種結構常用保溫材料有礦渣棉氈，玻璃棉氈，超細玻璃棉氈，牛(羊)毛氈及石棉布等。其優點是不受溫度與振動影響，施工簡單，維修拆卸方便，適合於任何形狀管道。缺點是棉氈等彈性大，難以做成堅固保護層，易產生裂縫使棉氈受潮從而加大熱損失。

4)預製件結構

由預製半圓形管殼、弧形瓦或梯形瓦的各種保溫材料拼裝而成。此種結構常用保溫材料有泡沫混凝土、礦演棉、玻璃棉、膨脹珍珠岩膨脹蛙石、硬質聚氨酯與聚苯乙烯泡沫塑材料等。其優點是可以使用預製件，施工方便，質量易保證，機械強度好，使用廣泛。缺點是縱橫接縫處熱損失較大，預製件搬運中損耗大。

2.變頻供水管件保溫結構與施工

1)法蘭保溫結構

常採用預製構件與包紮構件。

2)閥門保溫結構

3)彎頭保溫結構

採用預製構件時，應考慮彎頭處是脹縮變形較大之處，製作時須留有一定伸縮餘地，採用填充法與包紮式保溫結構的施工方法與管道保溫結構做法相同。

4)三通保溫結構

採用預製構件時，應考慮三通伸縮最不一致，製作時應留有一定餘地；採用填充法、包紮式保溫結構的施工方法與管道保溫結構做法相同。

設備特徵

1、一體化專業描繪，方案緊湊，體系能夠直接設備在水箱裡（如在室外可削減泵房的締造）出資少，設備便利，外形美觀。

2、運用管網壓力的疊加以及主動變頻作業方法，節能作用得到明顯行進（大於40%）。

3、配套設備便利，只需一個市政自來水管網進口和一個供水出口。

4、供水設備工作安穩，顫抖小，噪音低（噪音值低於60分貝）。

5、系統供水安穩（即便管網暫時斷水也能經過水箱正常供水），充沛確保系統完畢壓力。

6、可附加主動巡檢功用，下降物業管理費用。

7、選用PLC可程式控制器或觸控螢幕供水控制器全主動作業，操作保護便利。

供水設備對錯常志趣的一種節能供水設備，節能作用好，方案緊湊，占地面積小，作業安穩牢靠，運用壽命長，方案描繪活絡，供水壓力可調，流量可大可小，完全能夠替代水塔、高位水箱及各種二次供水設備，可完全清除水質的二次污染。