CN100419172C - 全流量高效变频调速给水方法 - Google Patents

Abstract

一种全流量高效变频调速给水方法及设备，有以下步骤：先竖向分区，分别确定各区给水设备的扬程差；然后选择各区的配泵台数和大、小各泵型的总流量、每区的水泵台数和型号；设定各水泵的调速范围和启停工作参数，分别限定各水泵的高效频率下限值和管网压力设定值；运行顺序：气压罐供水、小变频泵、大变频泵依次启动、工频泵渐次投入运行、系统由最大流量向小流量转变、工频泵渐次关闭、大工频泵以工频运行、大工频泵降频运行、大变频泵接近高效频率下限值、小变频泵启动、大变频泵、小变频泵达到高效频率下限值而依次关闭。水泵工况点在用水的全部时间段内均处于高效段，可避免水泵的反复开停，延长使用寿命，实现精确供水，防止资源浪费。

Description

全流量高效变频调速给水方法

(一)技术领域

本发明涉及一种流体循环系统的变频调速供给方法，特别是一种可应用于楼宇供水的变频调速供给方法。

(二)背景技术

现有变频给水设备有两种档次的产品：第一种为早期产品，其特点是由2-3台水泵组成，其中1台采用变频器控制，其它为工频泵(不受变频器控制)。在小流量时，变频器投入工作，电流频率下降，水泵低速运转，无频率下限值，频率低至某一值时，水泵空转，不能向系统供水。当系统用水量逐渐加大时，电流频率逐渐由低向高。直至50Hz(也有至50多Hz的)，水泵也由低速而高速直至高效工作点，随着用水量的进一步加大，由变频器控制的水泵供水量不能满足用水要求，则其它水泵投入工作，这些水泵一般在正常转速工作。此类设备的缺点是，所有水泵在高效段工作的时段不足全天的20％，其余时间内水泵均不在高效段工作，甚至空转，因此造成能源的浪费，上世纪90年代初开始用于工程的变频调速给水设备大多属于此种类型。目前，市场上仍有此类产品销售，造成采用此种设备的工程供水存在较大的能源浪费，特别是一些房地产项目，其物业管理费居高不下，采用此类设备是其重要原因之一。据调查，有些住宅小区仅水费附加一项可达每户50元/月以上，此种设备的工程表现甚至导致了某些专业人士认为变频调速供水不节能，比不上水箱水泵联合供水方式，致使变频节能的效果损失殆尽。

第二种是变频调速供水设备的改进型，一些供水设备厂商注意到传统变频供水设备的弊病，对变频给水设备进行了改进。主要方式如下：配套技术有了一定程度的提高，如采用大小泵结合的形式供水，设备设小型气压罐，几台大泵互为备用，切换交替运行。该类产品和初期产品相比，水泵工作在高效段的时段有了一定程度的提高，较之初期产品更节能，但由于从事设备设计研究的技术人员多为自控专业技术人员，对给水系统工作的状态并不十分了解，因而，目标函数不明，改进措施无针对性，对水泵高效段无定义，对高效工作电机电流的频率没有界定，故无法从根本上解决变频调速给水设备的节能问题。

(三)发明内容

本发明的目的是提供一种全流量高效变频调速给水方法，解决楼宇供水系统通过自控和变频技术实现优化问题，使楼宇供水系统在用水的全部时间段(365天，24小时)内，水泵的工况点处于其高效段；并解决避免供水系统的水泵反复开停、延长设备寿命的问题；同时，解决使楼宇供水系统“精确供水”、节约能源的问题。

本发明的技术方案一：

这种全流量高效变频调速给水方法，包括设定给水区域的水泵台数、泵型、调速范围、启停工作参数、运行和调节给水系统，其特征在于有以下步骤：

步骤(1)、将拟给水楼宇竖向分区，每区配备一套给水设备；分别确定各区给水设备的最小扬程∑h_s与最大扬程∑h_L的扬程差；

步骤(2)、根据步骤(1)中的扬程差，选择各区总的配泵台数和大、小各泵型的总流量；

某区的设计秒流量Q＝(某区大泵台数N_L-1)×某区大泵总流量Q_L；

某区大泵总流量Q_L＝A×某区小泵台数N_s×某区小泵总流量Q_s；

式中，A是高效频率下限值确定的系数；

使各区给水设备的最大扬程∑h_L＞各区给水设备的最小扬程∑h_s；

步骤(3)、根据步骤(2)中各区的配泵台数和各区大、小各泵型的流量，确定每区的水泵台数和型号；

步骤(4)、设定各水泵的调速范围和启停工作参数，分别限定各水泵的高效频率下限值(Hz)和管网压力设定值；

步骤(5)、运行和调节给水系统；

①、当给水系统流量等于零及近零流量时，所有水泵不运行，气压罐供水；

②、当流量增加，管网压力低于设定值时，小变频泵启动，系统压力回到设定值；

③、当流量进一步增加，管网压力低于设定值时，大变频泵启动，小变频泵关闭，系统压力回到设定值；

④、流量进一步增加，管网压力低于设定值时，一台工频泵投入运行；

⑤、随着流量继续增加，各工频泵渐次投入运行，

⑥、使系统压力始终稳定在设定值，供水系统处于大流量供水状态；

⑦、供水系统由大流量供水状态向小流量供水状态转变；

⑧、流量逐渐减少，管网压力大于设定值，各工频泵渐次关闭；

⑨、直到只有大变频泵以工频运行；

⑩、随着流量的继续减少，变频泵随系统压力增加而降低频率运行，使系统压力保持在设定值；

、随着流量的继续减少，当大变频泵的泵频率接近“高效频率下限值”时，小变频泵启动，大变频泵的泵频率继续降低；

随着流量的继续减少，大变频泵关闭，系统以小变频泵供水；

随着流量的继续减少，小变频泵达到“高效频率下限值”，小变频泵关闭，系统以气压罐供水，即返回至①。

这种全流量高效变频调速给水设备，在楼宇内竖向分为至少一个供给区，每区内配备至少一个大变频泵、至少一个小变频泵和至少一个工频泵，各供给区互联成管网，其特征在于：管网中串联有气压罐，各大变频泵、小变频泵和工频泵分别并联在管网中，上述各泵分别连接电机，电机分别经接触器与变频调速器电连接，变频调速器又与三相电源和工业程序控制器电连接。

本发明的技术方案二：

方案二的这种全流量高效变频调速给水方法，包括设定给水区域的水泵台数、泵型、调速范围、启停工作参数、运行和调节给水系统，其特征在于有以下步骤：

步骤(1)、将拟给水楼宇竖向分区，每区配备一套给水设备；分别确定各区给水设备的最小扬程∑h_s与最大扬程∑h_L的扬程差；

步骤(2)、根据步骤(1)中的扬程差，选择各区总的配泵台数和大、中、小各泵型的总流量；

某区的设计秒流量Q＝(某区大泵台数N_L-1)×某区大泵总流量Q_L；

某区大泵总流量Q_L＝A(某区中泵台数N_M×某区中泵总流量Q_M+某区小泵台数N_s×某区小泵总流量Q_s)；

某区中泵总流量Q_M＝A×某区小泵台数N_s×某区小泵总流量Q_s；

式中，A是高效频率下限值确定的系数；

使各区给水设备的最大扬程∑h_L＞各区给水设备的中间扬程∑h_M＞各区给水设备的最小扬程∑h_s；

步骤(3)、根据步骤(2)中各区的配泵台数和各区大、中、小各泵型的流量，确定每区的水泵台数和型号；

步骤(4)、设定各水泵的调速范围和启停工作参数，分别限定各水泵的高效频率下限值(Hz)和管网压力设定值；

步骤(5)、运行和调节给水系统；

①、当给水系统流量等于零及近零流量时，所有水泵不运行，气压罐供水；

②、当流量增加，管网压力低于设定值时，小变频泵启动，系统压力回到设定值；

③、当流量进一步增加，管网压力低于设定值时，大变频泵启动，中、小变频泵关闭，系统压力回到设定值；

④、流量进一步增加，管网压力低于设定值时，一台工频泵投入运行；

⑤、随着流量继续增加，各工频泵渐次投入运行，

⑥、使系统压力始终稳定在设定值，供水系统处于大流量供水状态；

⑦、供水系统由大流量供水状态向小流量供水状态转变；

⑧、流量逐渐减少，管网压力大于设定值，各工频泵渐次关闭；

⑨、直到只有大变频泵以工频运行；

⑩、随着流量的继续减少，变频泵随系统压力增加而降低频率运行，使系统压力保持在设定值；

、随着流量的继续减少，当大变频泵的泵频率接近“高效频率下限值”时，中、小变频泵先后启动，大变频泵的泵频率继续降低；

随着流量的继续减少，大变频泵关闭，系统先后以中、小变频泵供水；

随着流量的继续减少，小变频泵达到“高效频率下限值”，小变频泵关闭，系统以气压罐供水，即返回至①。

方案二的这种全流量高效变频调速给水设备，在楼宇内竖向分为至少一个供给区，每区内配备至少一个大变频泵、至少一个中变频泵、至少一个小变频泵和至少一个工频泵，各供给区互联成管网，其特征在于：管网中串联有气压罐，各大变频泵、中变频泵、小变频泵和工频泵分别并联在管网中，上述各泵分别连接电机，电机分别经接触器与变频调速器电连接，变频调速器又与三相电源和工业程序控制器电连接。

本发明的原理：变频调速水泵的电机在低于一定的转速下，泵水效率极大降低，这时电机的转动只是白白浪费电能，这个转速称之为：“高效频率下限值”。因此，水泵电机必须工作在高效频率下限值之上，才能有效的泵水。高效频率下限值是关闭电机以节省能源的关键参数。这个参数与于用水系统的流量、扬程及实际用水状况有关，必须根据工程的实际情况确定。本发明首先要对用水系统的流量和扬程及实际用水状况进行优化分析，确定用水系统的总水头损失值，以设计合理的给水系统和适合该给水系统的变频泵，最终确定高效频率下限值。

有益效果：本发明在楼宇用水的全部时间段(365天，24小时)内，水泵的工况点均处于其高效段，解决了系统优化和节约能源的问题。本发明可以避免水泵的反复开停，延长设备的使用寿命。本发明突破了传统的给水理论，可以实现“精确供水”，防止资源浪费。本发明提出了水泵高效段工作的电流频率下限值，并以此作为控制水泵启停的参数。本发明利用自控和变频技术，根据楼宇给水管网的实际用水量，配制供水设备的变频调速供水方法和实现该方法的供水系统，变传统的依“最不利时用水配置水泵”为“依实际用水配泵”，并实现了各区域给水流量搭接及扬程搭接，保证全流量、全时间段内水泵在高效段工作。节能效果为25-40％。

本发明全流量高效变频调速给水设备是气压罐、小变频泵、大变频泵、多台工频泵的组合。流量的增加使水压降低，遂使气压罐、小变频泵、大变频泵、工频泵渐次打开，稳定水压。本发明的关键在于流量减少使水压增加，遂使工频泵、大变频泵、小变频泵渐次关闭的过程。大、小变频泵关闭点的选定使用“高效频率下限值”。一旦变频泵达到高效频率下限值即遂行关闭，使用下一级供水装置，以节省能源。本发明的这种利用大、小变频水泵与气罐结合的高层楼宇供水方法及其给水设备，既可应用于给水系统，也可应用于楼宇空调循环水系统。

(四)附图说明

图1为本发明全流量高效变频调速给水方法的运行框图；

图2为本发明全流量高效变频调速给水设备实施例的系统示意图。

图3为本发明控制原理方框图；

图4为本发明实施例运行和调节给水系统的框图。

(五)具体实施方式

本发明全流量高效变频调速给水方法的具体步骤如下：

步骤(1)、将拟给水楼宇竖向分区，每区配备一套给水设备；分别确定各区给水设备的最小扬程∑h_s与最大扬程∑h_L的扬程差；根据给水系统的流量和扬程及实际用水状况分析优化的可能性。

一般而言，变频调速给水系统的管路是按设计秒流量(最大瞬时流量)并按经济流速确定管径的。实际上，每日24小时内出现设计秒流量的时段不足20％，而系统加压设备的扬程必须满足用水为最大瞬时流量所需的扬程，其余80％以上的时间段，系统所需的扬程均低于最高扬程，系统用水量越小，系统管路越长，则这种扬程差越大，水泵的扬程公式为：

H＝h₀+Z+∑h

式中：H为水泵扬程；

h₀为用水点的自由水头，对生活用水系统，考虑到某些燃气热水器所需的开启水压，一般按0.1MPa计算；

Z为水泵吸水的贮水箱的最低水位和最不利用水点的几何高差；

∑h为系统的总水头损失，包括管道的沿程水头损失h_f和局部水头损失h_m之和。

即∑h＝∑h_f+∑h_m

其中 $h_f=\mathrm{\λ}\frac{l}{d}\frac{v^2}{2g}---\left(1\right)$ $h_m=\mathrm{\ξ}\frac{v^2}{2g}---\left(2\right)$

上两式中：l为管长

          d为管径

          v为断面平均流速

          g为重力加速度

          λ为沿程阻力系数，一般由实验确定

          ξ为局部阻力系统，一般由实验确定

由上两式可以看出，对于即定的管路系统，l越大(距离越长)，沿程损失越大，流量Q越大，流速v也越大，其沿程和局部水头损失也越大。

实施例：某住宅小区建筑面积40万m²，共21幢18～32层高层建筑，竖向分为3个区，分别由3套变频调速给水设备供水，该三区的设计秒流量分别为65.96l/s、71.38l/s、51.67l/s。该小区水泵房距最不利供水点管路长度800m左右。计算出各区最小流量(零流量)的最小扬程和最大流量(设计秒流量)的最大扬程列表如下：

表1某小区给水系统设计参数一览表

竖向分区	几何高差Z	设计秒流量	最小扬程∑h<sub>s</sub>	最大扬程∑h<sub>l</sub>	扬程差∑h<sub>l</sub>-∑h<sub>s</sub>
						一区二～10层	37m	67.95l/s	0.47MPa	0.77MPa	0.30MPa
二区11～20层	67m	71.38l/s	0.77MPa	1.0MPa	0.23MPa
						三区21～32层	105m	51.67l/s	1.15MPa	1.40MPa	0.25MPa

上表中最大流量和最小流量的水头损失差值即为优化点。

步骤(2)、根据步骤(1)中的扬程差，选择各区总的配泵台数和大、小各泵型的总流量，根据系统的∑h值选择配泵公式。配泵公式有两种：

第一种： $\left\{\begin{array}{c}Q=(N_L-1)\·Q_L---\left(3\right)\\ Q_L={\mathrm{AN}}_S{Q}_S---\left(4\right)\end{array}\right.$

∑h_L＞∑h_S      (5)

第二种： $\left\{\begin{array}{c}Q=(N_L-1)Q_L---\left(6\right)\\ Q_L=A\·(N_M{Q}_M+N_S{Q}_S)---\left(7\right)\\ Q_M={\mathrm{AN}}_s{Q}_s---\left(8\right)\end{array}\right.$

∑h_L＞∑h_M＞∑H_S(9)

式中Q设计秒流量

Q_L、Q_M、Q_S大、中、小泵流量

N_L、N_M、N_S大、中、小泵的台数

A由高效频率下限值确定的系数，∑h_L、∑h_M、∑h_S大、中、小流量时总水头损失

第一种配泵公式为大、小泵组合，第二种配泵公式为大、中、小泵组合。公式的涵义是系统达到设计秒流量时，中、小泵停止运行，大泵供水，同时考虑1台大泵备用。小泵流量叠加(第二种公式)等于1台大泵流量。从零流量至设计秒流量进行流量分段，对各流量段计算∑h，使配泵实现不同流量段的水泵组合，并根据各流量段的实际扬程需要选定水泵扬程，即小流量低扬程、大流量高扬程。水泵组合用于流量分段，而变频调速则用于各流量段的流量微调，这样使24小时供水水泵都在高效段工作。

对于各日总用水量差别不大的系统，推荐第一种公式，如住宅给水可以采用第一种公式。

对于各日总用水量差异较大的系统，推荐第二种公式，如体育场馆的用水。

步骤(3)、根据步骤(2)中各区的配泵台数和各区大、小各泵型的流量，确定每区的水泵台数和型号；根据选定的配泵公式及分段流量配泵。

选定配泵公式后，进行配泵。配泵的原则是既要实现分段流量的搭接，又不能配太多的泵。若不按要求在配泵时进行流量搭接，就无法达到节能的效果，若水泵设置台数过多，则控制系统过于复杂。这里需要有设计经验的工程师对工程进行总体把握。图2为上述例中水泵配置，是采用第一种公式配泵的：

表2某小区全流量高效变频给水设备配置一览表

说明与分析：

以1区为例，此时小泵配了1台，N_S＝1，大泵6台N_L＝6，在零流量至10l/s时，由小泵供水，对于4000人使用的住宅给水系统，一日内出现零流量至10l/s时的情况较少，故不必为了全部搭接再多配1台小泵，零流量时由气压罐供水，到达某值系统压力下降，小泵启动，系统流量超过小泵流量一定值时，系统压力下降，1台大泵启动变频运行，小泵关闭，由于系统所需扬程低于大泵扬程，大泵在高效频率以内的较低端运行，此时扬程较低，流量也较小(变频的作用，随着用水量的增加，各水泵渐次投入运行，直至设计秒流量。然后随着用水量的减少，上述步骤逆向运行。变频系数A此时起到了调节流量并节能的作用。

步骤(4)、设定各水泵的调速范围和启停工作参数，分别限定各水泵的高效频率下限值(Hz)和管网压力设定值；根据配套水泵的高效区，依水泵相似律计算各泵的高效频率下限值，以此下限值作为水泵控制的依据。

本发明可保证任何时段水泵都工作在其高效段。

水泵的高效段一般是指效率下降5-7％的范围之内，在水泵的特性曲线图上可看出，这个高效段就是水泵资料所给出的最大额定流量和最小额定流量的区段。为了使水泵能工作在高效段，利用相似律(比例律)计算出水泵高效频率的下限值，作为水泵控制的依据。比例律公式如下：

$\frac{Q_1}{Q_2}=\frac{n_1}{n_2}---\left(10\right)$

$\frac{H_1}{H_2}={\left(\frac{n_1}{n_2}\right)}^2---\left(11\right)$

$\frac{N_1}{N_2}={\left(\frac{n_1}{n_2}\right)}^3---\left(12\right)$

$\frac{F_1}{F_2}=\frac{n_1}{n_2}---\left(13\right)$

Q——流量、H——扬程、N——功率、n——转速、F——频率

根据上述公式分别计算出DL型和LG型水泵的高效频率下限值。

表3DL型水泵在高效区工作的调速范围及有关参数

表4LG型水泵在高效区工作的调速范围及有关参数

步骤(5)、运行和调节给水系统参见图4：

①、当给水系统流量等于零及近零流量时，所有水泵不运行，气压罐供水；

②、当流量增加，管网压力低于设定值时，小变频泵启动，系统压力回到设定值；

③、当流量进一步增加，管网压力低于设定值时，大变频泵启动，小变频泵关闭，系统压力回到设定值；

④、流量进一步增加，管网压力低于设定值时，一台工频泵投入运行；

⑤、随着流量继续增加，各工频泵渐次投入运行，

⑥、使系统压力始终稳定在设定值，供水系统处于大流量供水状态；

⑦、供水系统由大流量供水状态向小流量供水状态转变；

⑧、流量逐渐减少，管网压力大于设定值，各工频泵渐次关闭；

⑨、直到只有大变频泵以工频运行；

⑩、随着流量的继续减少，变频泵随系统压力增加而降低频率运行，使系统压力保持在设定值；

、随着流量的继续减少，当大变频泵的泵频率接近“高效频率下限值”时，小变频泵启动，大变频泵的泵频率继续降低；

随着流量的继续减少，大变频泵关闭，系统以小变频泵供水；

随着流量的继续减少，小变频泵达到“高效频率下限值”，小变频泵关闭，系统以气压罐供水，即返回至①。

以表2中列出的1区给水系统为例：

该设备供水范围为0～67.95l/s，H＝0.47～0.77MPa

设备配置如下：65DL×3水泵1台(Q＝8.33l/s  H＝48m  N＝7.5kW)

根据表3，该泵高效段工作频率下限值为44.14Hz。

80DL×4水泵6台(Q＝15l/s  H＝77m  N＝22kW)

根据表3，该泵高效段工作频率下限值为44.31Hz。

φ1000气压罐(P＝1.0MPa)1台。

系统运行状态参见图4：

零流量及近零流量时，所有水泵不运行，气罐供水，当流量增加，管网末端远传压力表读数低于0.05MPa时，进入下一程序(小泵启动)；

65DL泵变频启动，随着流量的增加，管网末端远传压力表读数低于0.05MPa时，进入下一程序；

80DL泵变频启动(5～10s后，65DL泵关闭)，随着流量增加，管网末端远传压力表读数低于0.05MPa时，第2台80DL水泵投入运行。然后，流量增加，第3台、第4台、第5台水泵渐次投入运行(说明，本例配6台80DL泵，其中5台满足设计秒流量，1台备用，该6台泵按程序循环投入工作，使其工作时间大致相同)；

随着流量减少，远传压力表读数大于0.15MPa，80DL水泵渐次关闭，直到只有1台80DL泵运行；

随着流量减少，80DL泵变频运行，当该泵频率低于44.31Hz(也可设为45Hz)时，进入下一程序；

65DL水泵关闭，气压罐供水；重复上述过程。

Claims (2)

1. 一种全流量高效变频调速给水方法，应用全流量高效变频调速给水设备，在楼宇内竖向分为至少一个供给区，每区内配备至少一个大变频泵、至少一个小变频泵和至少一个工频泵，各供给区互联成管网，其管网中串联有气压罐，各大变频泵、小变频泵和工频泵分别并联在管网中，上述各泵分别连接电机，电机分别经接触器与变频调速器电连接，变频调速器又与三相电源和工业程序控制器电连接；

其步骤包括设定给水区域的水泵台数、泵型、调速范围、启停工作参数、运行和调节给水系统，其特征在于有以下步骤：

步骤(1)、将拟给水楼宇竖向分区，每区配备一套给水设备；分别确定各区给水设备的最小扬程∑h_s与最大扬程∑h_L的扬程差；

步骤(2)、根据步骤(1)中的扬程差，选择各区总的配泵台数和大、小各泵型的总流量；

某区的设计秒流量Q＝(某区大泵台数N_L-1)×某区大泵总流量Q_L；

某区大泵总流量Q_L＝A×某区小泵台数N_s×某区小泵总流量Q_s；

式中，A是高效频率下限值确定的系数；

使各区给水设备的最大扬程∑h_L＞各区给水设备的最小扬程∑h_s；

步骤(3)、根据步骤(2)中各区的配泵台数和各区大、小各泵型的流量，确定每区的水泵台数和型号；

步骤(4)、设定各水泵的调速范围和启停工作参数，分别限定各水泵的高效频率下限值和管网压力设定值，水泵的高效段是指效率下降5-7％的范围之内，是水泵的最大额定流量和最小额定流量的区段，利用相似律计算出水泵高效频率的下限值；

步骤(5)、运行和调节给水系统；

①、当给水系统流量等于零及近零流量时，所有水泵不运行，气压罐供水；

②、当流量增加，管网压力低于设定值时，小变频泵启动，系统压力回到设定值；

③、当流量进一步增加，管网压力低于设定值时，大变频泵启动，小变频泵关闭，系统压力回到设定值；

④、流量进一步增加，管网压力低于设定值时，一台工频泵投入运行；

⑤、随着流量继续增加，各工频泵渐次投入运行；

⑥、使系统压力始终稳定在设定值，供水系统处于大流量供水状态；

⑦、供水系统由大流量供水状态向小流量供水状态转变；

⑧、流量逐渐减少，管网压力大于设定值，各工频泵渐次关闭；

⑨、直到只有大变频泵以工频运行；

⑩、随着流量的继续减少，变频泵随系统压力增加而降低频率运行，使系统压力保持在设定值；

、随着流量的继续减少，当大变频泵的泵频率接近“高效频率下限值”时，小变频泵启动，大变频泵的泵频率继续降低；

随着流量的继续减少，大变频泵关闭，系统以小变频泵供水；

随着流量的继续减少，小变频泵达到“高效频率下限值”，小变频泵关闭，系统以气压罐供水，即返回至①。

2. 一种全流量高效变频调速给水方法，应用一种全流量高效变频调速给水设备，在楼宇内竖向分为至少一个供给区，每区内配备至少一个大变频泵、至少一个中变频泵、至少一个小变频泵和至少一个工频泵，各供给区互联成管网，其管网中串联有气压罐，各大变频泵、中变频泵、小变频泵和工频泵分别并联在管网中，上述各泵分别连接电机，电机分别经接触器与变频调速器电连接，变频调速器又与三相电源和工业程序控制器电连接；

其步骤包括设定给水区域的水泵台数、泵型、调速范围、启停工作参数、运行和调节给水系统，其特征在于有以下步骤：

步骤(1)、将拟给水楼宇竖向分区，每区配备一套给水设备；分别确定各区给水设备的最小扬程∑h_s与最大扬程∑h_L的扬程差；

步骤(2)、根据步骤(1)中的扬程差，选择各区总的配泵台数和大、中、小各泵型的总流量；

某区的设计秒流量Q＝(某区大泵台数N_L-1)×某区大泵总流量Q_L；

某区大泵总流量Q_L＝A(某区中泵台数N_M×某区中泵总流量Q_M+某区小泵台数N_s×某区小泵总流量Q_s)；

某区中泵总流量Q_M＝A×某区小泵台数N_s×某区小泵总流量Q_s；

式中，A是高效频率下限值确定的系数；

使各区给水设备的最大扬程∑h_L＞各区给水设备的中间扬程∑h_M＞各区给水设备的最小扬程∑h_s；

步骤(3)、根据步骤(2)中各区的配泵台数和各区大、中、小各泵型的流量，确定每区的水泵台数和型号；

步骤(4)、设定各水泵的调速范围和启停工作参数，分别限定各水泵的高效频率下限值和管网压力设定值，水泵的高效段是指效率下降5-7％的范围之内，是水泵的最大额定流量和最小额定流量的区段，利用相似律计算出水泵高效频率的下限值；

步骤(5)、运行和调节给水系统；

①、当给水系统流量等于零及近零流量时，所有水泵不运行，气压罐供水；

②、当流量增加，管网压力低于设定值时，小变频泵启动，系统压力回到设定值；

③、当流量进一步增加，管网压力低于设定值时，大变频泵启动，中、小变频泵关闭，系统压力回到设定值；

④、流量进一步增加，管网压力低于设定值时，一台工频泵投入运行；

⑤、随着流量继续增加，各工频泵渐次投入运行，

⑥、使系统压力始终稳定在设定值，供水系统处于大流量供水状态；

⑦、供水系统由大流量供水状态向小流量供水状态转变；

⑧、流量逐渐减少，管网压力大于设定值，各工频泵渐次关闭；

⑨、直到只有大变频泵以工频运行；

⑩、随着流量的继续减少，变频泵随系统压力增加而降低频率运行，使系统压力保持在设定值；

、随着流量的继续减少，当大变频泵的泵频率接近“高效频率下限值”时，中、小变频泵先后启动，大变频泵的泵频率继续降低；

随着流量的继续减少，大变频泵关闭，系统先后以中、小变频泵供水；

随着流量的继续减少，小变频泵达到“高效频率下限值”，小变频泵关闭，系统以气压罐供水，即返回至①。

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