冷水增壓泵于1974年研制成功，當(dāng)時(shí)Grundfos公司制造出該設(shè)備（圖1）。該設(shè)備的研制利用了變速驅(qū)動(dòng)器（變頻器）來改變現(xiàn)今增壓泵的速度。使用變頻器的一些重要好處包括：

◆在整個(gè)管網(wǎng)中更平穩(wěn)地控制系統(tǒng)壓力。

◆將液壓應(yīng)力減少到最低程度，從而延長配水管道和水管接頭的使用壽命。

◆與不使用變頻器的同類水泵相比，耗電量減少。

◆電氣軟起動(dòng)和停止，消除了電氣系統(tǒng)中起動(dòng)電流的影響。

◆不再需要壓力開關(guān)和電動(dòng)機(jī)接觸器，這樣做既降低了工作噪音，又減小了控制面板內(nèi)開關(guān)裝置的機(jī)械磨損。

它們怎么工作？

泵組控制系統(tǒng)可以分為兩部分：對泵的控制，以及對系統(tǒng)的監(jiān)控和管理。

對泵的控制：當(dāng)水龍頭或者其他輸出裝置打開時(shí)，存儲(chǔ)的系統(tǒng)壓力會(huì)逐漸降低。壓降的速率由安裝在排水管內(nèi)的膨脹管的尺寸決定。由壓力傳感器反饋來的電信號（傳感器位于排水支管內(nèi)）將顯示系統(tǒng)壓力降低到剛好低于系統(tǒng)的設(shè)置壓力。這將觸發(fā)控制器啟動(dòng)導(dǎo)引泵。

導(dǎo)引泵將一直加速，直到壓力傳感器指示系統(tǒng)壓力恢復(fù)并保持在其初始設(shè)置點(diǎn)的壓力值。

如果安裝的用于驅(qū)動(dòng)泵電機(jī)的變頻器達(dá)到了滿工作輸出（100%），而仍然需要用水，那么壓力將再次下降到低于設(shè)置點(diǎn)的壓力值。泵控制系統(tǒng)將啟動(dòng)第二臺(tái)水泵。導(dǎo)引泵的轉(zhuǎn)速將減小以便與第二臺(tái)泵的轉(zhuǎn)速相互配合，從而保證系統(tǒng)維持設(shè)置點(diǎn)的壓力值。如果繼續(xù)需要用水，則兩臺(tái)泵的轉(zhuǎn)速將增大到它們的全工作轉(zhuǎn)速。

在有三臺(tái)水泵的系統(tǒng)中，當(dāng)兩臺(tái)水泵已經(jīng)達(dá)到全轉(zhuǎn)速時(shí)，第三臺(tái)水泵就開始工作，接著前兩臺(tái)水泵的轉(zhuǎn)速減小以便使系統(tǒng)壓力再次達(dá)到平衡狀態(tài)。當(dāng)想要使用多臺(tái)水泵時(shí)，可以繼續(xù)按照這種方式采用分級的方法（如圖2所示）來工作。

為了提供商業(yè)大樓所需的最大液壓輸出，即使是在很高的高樓中（圖3），也很少出現(xiàn)需要六臺(tái)以上水泵的情況。增壓泵組所需水泵的最有效數(shù)量取決于幾個(gè)設(shè)計(jì)因素：

兩臺(tái)水泵：兩臺(tái)水泵的系統(tǒng)確保當(dāng)其中一臺(tái)水泵發(fā)生故障時(shí)，大樓仍能繼續(xù)工作。水泵是工作的物件，因此它們會(huì)隨著時(shí)間的變遷而磨損。軸封會(huì)磨損及泄漏，從而造成水的流失，這時(shí)就需要使水泵停止工作，直到它被修好或者替換為止。

圖1. 冷水增壓泵于1974年研制成功，當(dāng)時(shí)Grundfos公司制造出該設(shè)備。如今它的變化在于更多地利用變速驅(qū)動(dòng)器來提高效率。

三臺(tái)水泵：一般來說，三臺(tái)水泵的布局具有更大的設(shè)計(jì)舒適度，當(dāng)一臺(tái)水泵發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)能夠保持相當(dāng)大一部分的系統(tǒng)流量。

四臺(tái)水泵：在容量非常大的系統(tǒng)中，更多的水泵將保證為安裝者、終端用戶以及維修支持小組帶來以下好處：

◆對于流量變化很大的系統(tǒng)，水泵控制器通過使每臺(tái)水泵工作在接近其峰值效率的狀態(tài)下，能夠盡量減小能耗。
◆更大的”水泵冗余”。如果將來水泵發(fā)生故障，那么該系統(tǒng)將允許有更多的時(shí)間來考慮是否需要修理或者更換水泵。
◆水泵的尺寸更小，則更易于維護(hù)和修理。
◆止逆閥和水泵隔離閥更小，則更易于拆除、清潔或者更換。

Multi-E泵組

下面我們來討論Grundfos公司的Multi-E泵組的監(jiān)控與管理；2、3及4臺(tái)水泵泵組。在只有三層樓高的小型商業(yè)大樓中，系統(tǒng)設(shè)計(jì)者只需要最少的監(jiān)控與管理功能。Multi-E的設(shè)計(jì)就好像是為這些系統(tǒng)度身定做的一樣。控制器根據(jù)需要調(diào)節(jié)性能，并通過以下操作來維持恒定的系統(tǒng)壓力：

◆起動(dòng)及停止所需數(shù)量的泵。

◆改變運(yùn)轉(zhuǎn)水泵的轉(zhuǎn)速以適應(yīng)設(shè)置的壓力值。

◆并行控制運(yùn)轉(zhuǎn)的水泵以管理設(shè)置的壓力值。
根據(jù)各臺(tái)泵的載荷、工作時(shí)間以及任何未來的故障狀態(tài)使這些泵自動(dòng)輪流工作。

為了保護(hù)控制器和泵的完整性，Multi-E增壓泵組將監(jiān)視并報(bào)告最低程度的報(bào)警情況。當(dāng)出現(xiàn)以下情況時(shí)即報(bào)警：
◆壓力傳感器失效。
◆單臺(tái)泵出現(xiàn)機(jī)械或者電氣故障。
◆通過液位開關(guān)檢測到斷流水箱中出現(xiàn)低水位情況。

控制器的輸出有：
◆主水泵上的工作和故障指示燈。
◆如果需要，還可以用一臺(tái)故障中繼器來把遠(yuǎn)程報(bào)警消息傳送給大樓內(nèi)的中央控制面板。

圖2.在一個(gè)三臺(tái)水泵的系統(tǒng)中，當(dāng)兩臺(tái)水泵達(dá)到全轉(zhuǎn)速時(shí)，第三臺(tái)水泵開始工作，這時(shí)前兩臺(tái)工作泵的轉(zhuǎn)速減小以便使系統(tǒng)壓力再次達(dá)到平衡狀態(tài)。

Hydro MPC-E泵組

下面我們來討論Grundfos公司的Hydro MPC-E 2、3、4、5和6臺(tái)水泵的泵組（圖4顯示的是3臺(tái)水泵的泵組）。

在大型的商業(yè)大樓中，系統(tǒng)設(shè)計(jì)者們往往在監(jiān)視和管理水泵系統(tǒng)方面有更多的要求。Hydro MPC-E的設(shè)計(jì)也好像是為這些大樓定制的一樣，它們具有更全面的控制面板規(guī)格。

控制器中的許多功能都可以通過控制面板前面的顯示屏輕松地訪問（CU351-如圖4所示）。以下列出了對于商業(yè)大樓的系統(tǒng)設(shè)計(jì)者非常有用的一些重要功能：
◆獨(dú)立地手動(dòng)控制各臺(tái)水泵以便于維護(hù)。
◆提供保護(hù)以免出現(xiàn)低排水壓力。
◆斷流水箱低水位保護(hù)與選擇。
◆“冗余”排水壓力傳感器
◆水泵定時(shí)輪流工作。
◆備用水泵。

下文分別對這些功能作了更詳細(xì)的介紹。

獨(dú)立地手動(dòng)控制各臺(tái)水泵

獨(dú)立地手動(dòng)控制各臺(tái)水泵是指能夠使任意一臺(tái)水泵退出“自動(dòng)控制”模式，將其切換到“手動(dòng)工作”方式或者使泵電機(jī)斷電。

在CU351“LCD”菜單中，每臺(tái)水泵電機(jī)可以：
1.從自動(dòng)切換到手動(dòng)工作模式，然后根據(jù)需要再切換回自動(dòng)方式。
2.任何時(shí)候一旦工作轉(zhuǎn)速達(dá)到全轉(zhuǎn)速，即可以手動(dòng)方式工作。
3.每臺(tái)水泵都可以切換到停止?fàn)顟B(tài)。

利用這種現(xiàn)代化的水泵控制器，系統(tǒng)所有者還可以設(shè)置口令來保護(hù)水泵的某些操作功能。這確保水泵不會(huì)意外地從“自動(dòng)”運(yùn)行被改變成手動(dòng)運(yùn)行方式。
注意 ：在之前的水泵控制面板設(shè)計(jì)中，通常習(xí)慣把”手動(dòng)/關(guān)閉/自動(dòng)”開關(guān)安裝在控制面板前端以便對各臺(tái)水泵進(jìn)行應(yīng)急操作。但是這樣存在著風(fēng)險(xiǎn)，不熟練的操作人員可能會(huì)誤將水泵從自動(dòng)工作方式切換到手動(dòng)工作方式。在這種方式下手動(dòng)運(yùn)行的水泵會(huì)使空管道里產(chǎn)生高流速，從而導(dǎo)致主管道內(nèi)出現(xiàn)壓力波動(dòng)——尤其是在高樓內(nèi)。

低排水壓力

在下述情況下會(huì)出現(xiàn)低排水壓力：
◆由于供水中斷或者吸入管道堵塞而導(dǎo)致水泵的吸入壓力降低。
◆控制面板電源斷電。

這種情形會(huì)導(dǎo)致下述現(xiàn)象：
◆如果吸入管道堵塞或者缺水，則水泵會(huì)干轉(zhuǎn)。這會(huì)對軸封、軸承、葉輪以及泵軸造成損傷。如果沒有安裝低水位保護(hù)裝置，或者該裝置未能合理地發(fā)揮作用，則水泵控制器簡單地驅(qū)使所有水泵加速到全轉(zhuǎn)速，以糾正低排水壓力造成的問題。


圖3.這些非常高的大樓，給水泵組帶來了一些難題，不過即使要提供這么高的大樓所需的最大液壓輸出，也很少出現(xiàn)需要多余六臺(tái)泵的情況。

◆如果停止給增壓泵組供電，那么當(dāng)較低樓層的用戶繼續(xù)放水時(shí)，系統(tǒng)壓力會(huì)下降。如果這時(shí)恢復(fù)供電使排水壓力突然得以再次提高，則會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的管道出現(xiàn)嚴(yán)重問題。系統(tǒng)管道內(nèi)出現(xiàn)壓力波動(dòng)或者液壓沖擊是一種非常危險(xiǎn)的情況。在最壞的情況下，這會(huì)導(dǎo)致大樓內(nèi)的主立管破裂——造成樓內(nèi)嚴(yán)重溢水。

但是，這些問題都是可以預(yù)防的。在CU351的LCD顯示屏上有一項(xiàng)”低排水壓力切斷功能”，它能夠被激活來保護(hù)泵和系統(tǒng)管道。該安全功能還可以設(shè)置用于以下兩種不同的工作狀態(tài)，它們具有不同的跳閘時(shí)間：
1.系統(tǒng)重啟/斷電之后的低壓力。
2. 在常規(guī)系統(tǒng)工作中的低壓力。

能夠設(shè)置兩種不同的跳閘時(shí)間具有以下好處：
◆如果由于系統(tǒng)中突然出現(xiàn)很大的流量需求而導(dǎo)致壓力迅速下降，那么可以在短時(shí)間內(nèi)禁用阻止功能，以防出現(xiàn)損害。但是，如果低壓力維持的時(shí)間長于該規(guī)定時(shí)間，則損害還是會(huì)發(fā)生。
◆在重啟電源時(shí)可以立即使增壓泵組停止工作。這樣能防止系統(tǒng)管道內(nèi)出現(xiàn)任何壓力波動(dòng)或者水錘效應(yīng)的危險(xiǎn)情況。

斷流水箱低水位保護(hù)

空氣進(jìn)入泵組的吸入側(cè)只會(huì)導(dǎo)致其中一些水泵而不是所有水泵損失起動(dòng)注水。如果使某些水泵充滿空氣，然后開始工作，則它們會(huì)遭受干轉(zhuǎn)，并可能損傷泵軸封和軸承。為了保護(hù)增壓泵組免受低水位問題的困擾，需要在給水箱內(nèi)安裝浮控開關(guān)。

低水位浮控開關(guān)：低水位水浮可連接兩個(gè)DI（數(shù)字輸入）端。這些浮控開關(guān)安裝在供水?dāng)嗔魉�箱�?nèi)。浮控開關(guān)的布線在CU351控制面板背面。

在大部分安裝中，水浮連接到CU351的DI2端，然后當(dāng)運(yùn)行安裝壓縮軟件包時(shí)，該水浮被分配給與其相連的數(shù)字輸入端。另外的一些浮控開關(guān)也可以串聯(lián)到該信號輸入端。

斷流水箱保護(hù)：有些客戶的要求中規(guī)定采用2個(gè)單獨(dú)的給水箱，以及2個(gè)需連接的單獨(dú)的浮控開關(guān)。在傳統(tǒng)的增壓泵組設(shè)計(jì)中，這需要提供一個(gè)獨(dú)立水箱選擇開關(guān)，并將其安裝在控制面板的前面。

在MPC-E設(shè)計(jì)中，不必增加這種水箱選擇開關(guān)，因?yàn)樵?span lang="EN-US">CU351上有2個(gè)數(shù)字輸入端，它們均可被分配用于低水位保護(hù)。如果其中任意一個(gè)水浮開關(guān)起作用，則泵組將被迫斷電以防止出現(xiàn)低水位情況。如果需要清潔給水箱，則通過CU351的顯示屏臨時(shí)禁用水浮開關(guān)。

冗余傳感器

冗余排水壓力傳感器帶來的好處是，當(dāng)主壓力傳感器缺失時(shí)，維持泵組的自動(dòng)控制功能。這種故障情況的發(fā)生緣于以下幾種情形：
◆壓力傳感器內(nèi)部的水道堵塞。
◆壓力傳感器與控制面板之間的連接電纜變松/斷裂。
◆壓力傳感器內(nèi)部的水封受損。

它怎么工作？它像這樣工作的：如果主傳感器或者次傳感器的信號徹底無效，則表示出現(xiàn)故障。這時(shí)增壓泵組控制器依靠其他的傳感器繼續(xù)發(fā)揮作用。如果兩個(gè)傳感器之間的讀數(shù)相差超過10%，則增壓泵組控制器根據(jù)主傳感器的測量值繼續(xù)發(fā)揮作用。顯示屏上將顯示一條報(bào)警消息，以提醒操作員進(jìn)一步查看。

圖4.控制器中的許多功能都可以通過控制面板前面的顯示屏輕松地訪問（CU351）。其中包括對于商業(yè)大樓的系統(tǒng)設(shè)計(jì)者非常有用的一些功能。