大厦智能变频供水系统故障解析

文｜北京银达物业管理有限公司 杨继民

大厦智能变频供水系统故障解析

文｜北京银达物业管理有限公司 杨继民

1 大厦供水系统介绍

大厦生活给水系统的水源是由市政自来水管网供给。系统内部供水分高、中、低三区，三层及三层以下为低区，4～10层为中区，11层以上为高区。低区是由市政给水管网直接供给B1层循环管网，再由供水立管分别供给B1、B2、B3、1、2、3层的每一个用水点。在B3生活给水泵房安装有一套华鲁全自动无负压变频（艾默生TD2100-4T0110S-11kW变频器）供水设备，配有三台给水泵。大厦最高点距离给水泵出口90m左右，水泵流量为21m3/h、扬程为118m（关门压力可达13.8MPa），同时加装了电接点压力表（控制在0.8～1.2MPa之间）进行高低压力保护控制。高区由变频泵直接供水，中区由变频泵供出的水经4层立管井内减压阀减压后再供给末端用水点。

2 故障现象

在大厦入住近两年，供水系统正常有效，没有出现问题。但从2010年底开始，用水早高峰时，经常发生无故停水现象，而且自动供水系统无法自动恢复供水。水泵安装厂家分析说：变频系统没有问题，可能是由于压力反馈信号有误，需要校验压力信号表。我们按照安装厂家的要求，更换了压力信号表，但故障仍然频繁出现，时断时续地供水，严重影响了大厦的正常工作。在此之前，大厦最大用水量不超过25m3/h，水泵运行正常。随着入住率的提高，人数的增加，用水量也随之增加，尤其是早高峰时段，卫生间用水量瞬间大增，就出现了水泵停泵不供水的故障。

3 故障分析

从故障现象看，是大厦用水高峰时段，启动第二台水泵过程中发生的问题。从变频器显示的故障原因看是变频器故障停机，于是我们组织大厦物业工程技术人员开始查找原因。我们从对变频器设定的各项参数进行论证分析和确认入手，首先考虑的参数就是变频器频率变化的快慢。此系统的变频供水原理是用水量达到一台变频泵最大供水量而满足不了用水需求时，按照变频控制设计程序，应该启动第二台水泵变频运行，同时第一台水泵变为工频运行。在工频水泵启动时，水泵出口压力瞬间升高，而对于变频运行的第二台水泵，变频器通过压力值反馈的电流信号来改变电源的频率，以及通过逻辑运算改变其电机转速及变化快慢来动态地调整给水量。会不会是变频调整太慢，不能迅速反馈，而造成压力过高导致停泵？ 我们通过调整比例增益、积分时间和微分时间的变化，试图找到想要的结果。但经过多次试验，这些参数的调整确实能够改变其变化的速度，但仍然不能解决瞬间压力增大造成停泵的故障。经过对变频器各项参数进行测试，证明变频器本身及其参数没有问题。于是，我们试着取消了厂家先前加装的电接点压力表，然后测试启动第二台水泵，此时没有发生停泵故障，只是启动第二台水泵时，系统压力值能达到1.35MPa。看来是电接点压力表设定的高限值偏低，我们将其改变为1.40MPa，再进行测试，结果没有出现任何问题。虽然找到原因，但管网承受着由于压力值增高而带来的降低使用寿命的风险，尤其是卫生间的各种用水器具损耗量会很大，很不经济。

4 进一步排查原因

为什么厂家在安装此套设备时，加装了电接点压力表？加装的目的无非就是起到高压保护的作用，一般有了变频控制，可以不再加装电接点压力表。这说明厂家在调试时，也是出现了在工频供水时出水压力偏高的现象。通过查看设计说明及变频供水泵的技术参数，水泵流量为21m3/h、扬程为118m，跟设计要求的流量和扬程基本吻合，但是忽略了水泵进水口原有（市政给水管网）的20m的压力值。按照系统的安装方式，理论上水泵出水口的压力值就达到了1.38MPa，而不是设计的1.18MPa，正好多出了20m的扬程。虽然水泵有自动调节流量和压力变化的特性，但在其工频状态下，水泵启动时的流量也是从零开始的，结合其性能曲线图，不难看出：水泵启动时的压力值可能高出0.20MPa，自然在启动时出水口压力值就可能达到1.38MPa。

5 诊断

加装电接点压力表的目的就是为了防止压力过高造成设施损坏而增加的保护措施。在完全使用一台变频或工频水泵时，是没有问题的。但加入了变频自动控制供水程序时，人为地设置了一个变频无法识别的故障，造成停机后无法恢复。一台变频泵正常使用了近两年也没有问题，但随着大厦出租率的提高，客户入住人数的增加，用水量也相应的增加，尤其在高峰时段，瞬间用水量高于一台水泵的最大供水量，必须启动第二台水泵，变频和工频同时使用出现了故障停机的现象。其根本问题就是在选取水泵时，忽略了水泵的安装位置及其水泵入水口的实际压力值，造成了水泵扬程过大而与变频调定值1.08MPa差距过大。

6 调整方案

（1）调整电接点压力控制的高点压力值到1.40MPa。

（2）为了保护管线和设施不因压力过高而损坏，可以在水泵出水口加装减压阀，变频压力调整到1.28MPa，减压阀出口压力调整到1.08MPa，以达到保护设施的目的。

（3）改装水泵，减少其级数，以达到减少其扬程的目的。但这一措施需要专业厂家进行测试。

（4）增加变频器一台，对每台水泵单独进行变频控制。

综上所述。在变频和工频同时使用的场合，一定更要关注水泵的合理选取和合理使用，变频自动控制供水程序一定要和实际使用的情况相匹配，尤其是受压力参数的影响因素。

7 使用中注意的问题

（1）作为物业管理方，接收时往往只看到了设备是否能正常使用，而忽略了对其各种参数的认真验证和核实，这会造成设备正常运行一段时间后，尤其是质保期过后工作的被动。所以物业公司在交接验收环节，一定不要只停留在对现状的交验上。

（2）即使再智能化的设备，设施在实际运行中也会出现各种各样的问题。所以，一定要按符合规范的频次进行巡视和记录，才能及时发现和解决问题。

（3）每一位管理和运行人员务必熟练设备的使用原理和参数要求，做到知其然并知其所以然。