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      行業資訊

      關于管網疊壓供水設備有關問題的討論

      瀏覽次數: 時間:2017-12-12

      1.建筑二次加壓供水方式的變化和發展
      隨著我國經濟建設的迅速發展,建設規模日益擴大,土地資源越來越顯得珍貴。高層建筑如雨后春筍般地崛起。在城市的繁華地段,樓房高度遠遠超出了市政供水壓力的范圍,為滿足用戶的需求,必需對市政水源進行二次加壓。在城市邊緣,由于市區的外延,原有管網的供水能力日顯不足,在夏季用水高峰時間,原有多層建筑的頂層斷水現象時有發生。為了解決用戶生活用水的需要,也必須對市政的水源進行二次加壓。所以二次加壓供水已成為當今建筑給水設計中十分普遍的現象。二次加壓供水大致可分為兩種型式:一種是由調節水池或水箱吸水升壓供水,也稱為間接加壓;另一種是由城市供水管直接串連加壓,也稱為直接加壓。由于原來在采用串連加壓的過程中出現了一些城市供水壓力下降及水質污染問題,故在1994年國務院頒布了第158號文《城市供水條例》,其中第21條中規定:“禁止在城市公共供水管道上直接裝泵抽水”。從此凡二次加壓供水都必須采用簡接加壓的方式,加壓水泵必須由調節水箱或水池吸水提升。但其供水方式隨著時代的發展和技術的進步,從二十世紀五十年代開始逐步發展形成高位水箱供水、氣壓水罐供水、變頻供水三種方式。高位水箱供水、由水位計直接控制水泵起停,水泵的揚程只與高位水箱的高度有關,水泵不會產生富裕揚程,所以比較節能。但由于水箱的高度受到建筑物自身高度的限制,頂層的供水壓力偏低,有時不能滿足用水設備的要求。為減少頂層設備用房及解決頂層的供水壓力不足,開始逐步推行氣壓水罐供水。氣壓水罐供水采用電接點壓力表通過繼電器控制水泵起停,其系統供水壓力可不受建筑物自身高度的限制,但是為了使氣壓水罐具有一定的調節容積,系統必須在變壓狀態下工作。其最低壓力與最高壓力之間必須維持一定的比例,即保持一定的(絕壓比)α值,因此其能耗較大。隨著變頻技術的發展和普及,采用壓力傳感器、變頻器、PLC控制器按設定的系統壓力自動調節水泵轉速,實現恒壓供水,消除水泵的富裕揚程以節省能耗,變頻供水的方式逐步得到推廣。為了充分利用城市管網的余壓,進一步挖掘節能的潛力,并消除二次污染的隱患,近幾年來又推出了具有自動控制功能的新的直接加壓方式——無負壓二次加壓供水設備,而后又發展為管網疊壓供水設備。從上述的二次供水的發展過程可以看出,它的發展過程實質上是水泵控制設備的發展過程。有了比較先進的變頻控制技術,才能使二次加壓供水更好地貫徹四節一環保的方針。所以筆者認為,管網疊壓供水的名稱宜改為管網疊壓變頻供水更好。
      2.管網疊壓供水設備與無負壓供水設備的區別
      無負壓供水設備從它的命名可以看出,它的功能主要是避免負壓對城市供水帶來影響?,F在市上的無負壓供水產品,在城市引入管與加壓泵之間串連了一個水罐,各設備制造廠對此罐的稱呼各不相同,有的稱穩流罐,有的稱無負壓穩流罐,有的稱流量調節器,在罐的頂部還設有負壓消除器。當罐內壓力低于一個大氣壓時負壓消除器自動打開,使罐內與大氣相通,以確保水泵吸水管內不產生負壓,這也是無負壓的核心措施。問題是這樣的措施并不能消除直接加壓二次供水設備對城市管網正常供水帶來的影響。參照北京市自來水集團[2005]125號文《關于二次供水安裝使用無負壓供水設備的暫行規定》中關于對無負壓供水設備要求的第5條規定:“設備應具有由水泵吸入口壓力控制的自動開停功能,吸入口壓力低于0.2MPa時自動停泵、吸入口壓力達到0.22MPa時自動恢復運行”。天津市管網疊壓供水設備應用及管理暫行規定(送審稿)第2.12條規定:“設備運行時,市政供水管網與水泵吸水管連接處的壓力下降值,不得大于0.02MPa;當市政供水管網與水泵吸水管連接處壓力降至0.22MPa時,水泵機組應停止運行”。上述兩個城市的規定都說明,保證城市正常供水的最低壓力是0.2MPa,低于此值就會影響城市管網的正常供水,何況壓力降低到負壓呢!雖然各城市控制的最低壓力可能有所不同,但管網壓力達到負壓時實際上已毫無供水能力可言了。真正的管網疊壓供水設備,它應該有控制吸水管水壓的功能,當吸水管的水壓達到城市供水所允許的最低壓力值時,應發出延遲報警,以提示人們及時進行處理。超過延時的時間,才停止水泵運行,以保護城市的安全供水。由此可見,真正的管網疊壓供水設備與無負壓供水設備是有原則區別的。如上所述,采用管網疊壓供水設備的最基本條件是不能影響城市的正常供水。
      3.關于穩流罐和負壓消除器的設置
      穩流罐它只是串連在有壓系統中的一個局部擴大的容器。從水的物理性質來說,在常溫下水的體積壓縮系數僅為4.76×10-10 m2/N,所以通常都認為它是一種不可壓縮的介質。故在單一介質的穩流罐內,水的體積可認為是不可改變的,因此,此罐也就不可能對水量有任何調節作用。所謂穩流,水流流經此罐只是增加了進水、出水的局部擴大和收縮的阻力,不起任何穩定流量的作用。由此可見,在管網疊壓供水設備中設置穩流罐是沒有必要的。由于管網疊壓供水設備只能在城市允許的最低壓力以上工作,在吸水管一側不應出現負壓,另外,控制負壓對城市的安全供水也沒有實際意義。所以設置負壓消除器也是完全沒有必要的。在管網疊壓供水設備中設置穩流罐和負壓消除器,只能造成社會資源的浪費,無助于對使用功能的提高。
      4.多層小區在選用管網疊壓供水設備時應注意調速比
      另一類無負壓供水設備是在水泵吸水管一側設一調節水箱,由城市水源接入的引入管,一邊與水泵吸水口相連,一邊與水箱進水浮球閥進口相連;水泵吸水管一邊與城市水源接入管連接,另一邊與水箱出水管相連。由城市引入管的壓力傳感信息控制城市引入管和水箱出水管上的閥門。在城市引入管供水壓力達到設定壓力時,關閉城市引入管,開啟水箱出水管的閥門,加壓泵吸取水箱儲水向系統供水,以確保城市水壓控制在一定的允許范圍之內并向室內系統不間斷供水。這樣的控制方式就不局限于無負壓的概念了,它比無負壓又進了一步。用無負壓二次供水設備這個名稱已不能反映此設備的使用功能了,所以采用管網疊壓(變頻)%供水設備的名稱比較科學。但是,在選用這類設備時,應當注意水泵的實際工況對供水安全和節能效果的影響。如水泵從調節水箱吸水時,水泵的揚程必須滿足最不利用水點的壓力,而當由城市管網串連加壓時,由于城市管網的余壓,調頻泵組的實際揚程要比前者小。如前所述,若城市管網控制的最低壓力為0.2MPa,則由城市管網串連加壓要比由調節水箱吸水降低20m揚程,這時控制器就自動調低供電頻率,變頻泵的轉速自動降低。根據變頻控制器生產企業的介紹,當變頻器驅動水泵工作時,頻率等于或小于25Hz時水泵就不出水了。眾所周知,變頻泵的轉速與供電頻率是成正比的,所以正常運行的最低頻率應大于工頻的50%,也就是說變頻泵的允許轉速不應低于工頻轉速的50%。水泵相似定理的轉速與揚程的關系式:
      H1/H= n1 /n2 (1)
      式中:
      H1—調速后的水泵工作揚程(m水柱);
      H2—工頻泵的設計工作揚程(m水柱);
      n1—調速后的水泵轉速(rpm);
      n2—工頻泵的水泵轉速(rpm);
      由(1)式可得,當轉速比為0.5時,調速前、后的揚程關系為:
      H1=H2(0.5)2=0.25H2 (2)
      這就是說,當H1小于0.25H2時水泵就不能供水了。如城市的供水壓力為Y(m水柱),按(2)式,即H2-Y應大于0.25H2,則調頻泵的設計最低設計工況H2應大于1.33Y(m水柱),變頻泵的控制器應在頻率等于25Hz時發出報警并延時運行,為工作人員進行緊急處理贏得時間,避免突然停水事故。為能確保變頻泵的正常供水,特別是對所需升壓值不高的多層小區供水系統,在設備選用時對變頻泵可能發生的最低轉速應當特別關注,以確保系統的供水安全。
      5.關于倒流防止器和氣壓罐的設置
      管網疊壓供水設備是與城市給水管道直接的設備,根據《建筑給水排水設計規范》第3.2.5第二款規定,“從城市給水管道上直接吸水的水泵,其吸水管起端”應設置倒流防止器。在條文說明中解釋為:從城市給水管網上直接吸水的水泵,因泵后壓力高于泵前,必須防止水的倒流。由此說明,設置倒流防止器的目的是為了保護城市水源不受污染,使加壓水不向城市給水管網倒流。由于規范條文中對其他用水點也有安裝倒流防止器的要求,如有壓容器補水管、(水池)補水管出口與溢流水位之間的空氣間隙小于出口管徑2.5倍時,綠地自動噴灌系統等都需安裝倒流防止器。為了避免重復安裝,所以最合理的方法是在小區入口的水表后安裝倒流防止器比較合理。作為機電一體化的管網疊壓供水設備沒有必要把倒流防止器作為設備的必備的配件設置。有特殊需要時可由設計人員自行設置即可。
      現在,管網疊壓供水設備在出水管上一般都設有氣壓罐,其容積有大有小。對變頻疊壓供水來說,它是向用水點直接供水的設備,本來在其系統中沒有水量調節設備,生活給水系統白天與晚上的用水量變化較大,在晚間小流量時,常采用小流量水泵和氣壓罐維持系統水壓和少量供水。這時大泵休眠,小泵由氣壓罐供水系統的電接點壓力表控制,間歇工作,以節省能耗。設置這樣的氣壓罐在用水量變化較大的系統中是完全必要的?,F在有的在變頻疊壓供水機組的恒壓出水管上設置一個體積很小的氣壓罐,筆者認為,這種氣壓罐只起水錘消除器的作用,對流量沒有任何調節作用,所以對壓力較高的供水系統是有必要的,對壓力較低的供水系統就不那么必要了。所以,管網疊壓供水設備是否設置氣壓罐不能一概而論,應根據系統所需功能來決定設置或不設置氣壓罐,設置哪一種氣壓罐。
      總之,管網疊壓(變頻)供水設備是建筑給水領域中一種新型的供水設備,應用的時間還不長,有不少問題有待進一步研究和完善,愿在大家的共同努力下,在貫徹“四節一環?!闭叩牡缆飞先〉煤玫某煽?/span>
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