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負(fù)壓罐作為無負(fù)壓供水(Water supply)設(shè)備(shèbèi)組成部分中不可缺少的部件,在其選用及配置上面也是需要認(rèn)真對待,在市場上面也將其稱為真空罐,引水罐。二次供水設(shè)備是指單位或個人將城市公共供水或自建設(shè)施供水經(jīng)儲存、加壓,通過管道再供用戶或自用的形式,因此,二次供水是高層供水的唯一選擇方式。是一種水泵吸水裝置,可使水泵由抽吸式吸水變?yōu)樽怨嗍轿?簡單實(shí)用、安全(security)可靠被廣泛采用。然而某些實(shí)際工程常中出現(xiàn)以下問題(Emerson): (1)罐體容積偏; (2)忽略了水溫對水泵(water pump)吸水的影響; (3)與補(bǔ)氣式氣壓罐聯(lián)用時的必要條件; (4)水泵選擇(xuanze)不合理(吸程偏小)。 上述問題都能影響(influence)水泵正常運(yùn)行供水。 究其原因,不外乎設(shè)計不合理, 對其工作(gōng zuò)原理不甚清楚,僅憑大概選用,或忽視了不同情況下的設(shè)置條件(tiáo jiàn)而致。 負(fù)壓罐工作原理: 采用真空引水罐引水,就是在水池和泵之間的吸入管路上安裝一個密封的水罐(箱),在啟動水泵之前,注滿真空罐(泵內(nèi)也注滿水)。 當(dāng)水泵啟動(start up)之后,水泵會先抽取真空罐內(nèi)的水,真空罐內(nèi)的液位下降(descend),管內(nèi)形成真空,壓力低于水池液面的大氣壓力,此時水就會沿著吸入管進(jìn)入真空罐。無塔供水設(shè)備顧名思義其實(shí)就是用無負(fù)壓氣壓罐代替了傳統(tǒng)的水塔或者蓄水池,也叫做變頻無負(fù)壓供水設(shè)備。傳統(tǒng)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(jìn)入水池后變成零,造成大量的能源白白浪費(fèi)。當(dāng)水泵的排液和吸入管路的進(jìn)液達(dá)到平衡,真空罐內(nèi)的液位也就不會再下降,達(dá)到穩(wěn)定工作(gōng zuò)狀態(tài)。泵也就達(dá)到了額定工作狀態(tài),源源不斷地將水輸送出去(公眾號:泵管家)。 停泵后,排水(drain)管內(nèi)的水回流至真空罐內(nèi),完成了啟泵前的灌水工作,從而不需要再次罐泵,做到無人看守。 負(fù)壓罐設(shè)計原理及其選用 泵啟動(start up)前,真空引水罐內(nèi)的水應(yīng)灌至真空引水罐能做到的最大存水量,此時罐內(nèi)部由水+空氣兩部分構(gòu)成,液面上方的氣體容積為V1。罐內(nèi)外的壓力與大氣壓力Pa相同。 真空引水罐前面的管路內(nèi)空氣容積為Vs。 泵啟動后,液面下降,達(dá)到穩(wěn)定(解釋:穩(wěn)固安定;沒有變動)運(yùn)行工作(gōng zuò)后,罐內(nèi)應(yīng)存有一定體積量V3的水,而氣體之外的罐內(nèi)空氣體積為V1+V2。罐內(nèi)部的壓力為P1,壓力小于外界大氣壓力Pa。 真空罐設(shè)計選用首先涉及(指關(guān)聯(lián)到,牽涉到)到容積及相關(guān)(related)尺寸的確定,如圖一所示,其容積由三部分組成: V1-真空罐初次灌滿水時罐內(nèi)空氣容積 (m3); V2-罐內(nèi)空氣 壓力由Pa降到P1,兩水面間容積(m3); V3-保護(hù)容積(m3). 注:Pa為本地大氣壓。 根據(jù)波義耳定律(scientific law)得知: Pa(Vs+V1)=P1(V1+V2)(式2) 由伯努利方程得知: 管內(nèi)流速 v 可以根據(jù) v=Q/A 求出。 hs為真空引水罐前吸入管路部分的損失,可以估算也可以利用方程計算。 將式1、2、3聯(lián)立,得到新的方程就可以求解總?cè)莘eV了。在新的方程中,我們就剩下了V2、V3為未知量。 V1在確定真空引水罐結(jié)構(gòu)(的時候可以初步確定。 V3為泵穩(wěn)定運(yùn)行后的安全(security)最小水量,在側(cè)開口接泵進(jìn)口管的情況可以按如下估算: H3=d+0.2m 在底部開口的情況,需要確定最低液位高度,并加裝防止漩渦產(chǎn)生的裝置。此時就初步計算出了V3值。 有了這些參數(shù),即可初步確定V,然后再確定結(jié)構(gòu)(。結(jié)構(gòu)方面,可以設(shè)定: H罐高度/D=1.2~1.8 確認(rèn)了罐的大概高度和直徑,然后重新校核之前計算的V1、V3,反復(fù)一兩次,然后加大余量,就確定了真空引水罐。 估算法 上述計算方法比較復(fù)雜,不適用于快速判定。由于真空引水罐的對小型泵組比較適合,因此采用估算也是可以的。 公式: 式中: 在大多數(shù)情況下,管路損失hs遠(yuǎn)小于吸水高度H,因此可以忽略該值。 這樣方程就成為了: V=Vs×KV KV取值4~6就能滿足要求。 設(shè)置要點(diǎn) (1)帶底閥的真空罐引水裝置 在真空罐吸水管上設(shè)底閥時(公眾號:泵管家),其容積可減少很多,如果在水泵吸水管和真空罐排氣管之間再連接一條吸氣管,如圖二所示,不僅能減小罐容積,而且能保持水泵長期穩(wěn)定運(yùn)行。吸氣管的作用是將由水中分離出來的氣體及時隨水流排走,不會積存于罐內(nèi), 這樣可長期穩(wěn)定運(yùn)行(公眾號:泵管家)。 (2)真空罐與氣壓罐組合給水系統(tǒng) 如圖三所示, 當(dāng)補(bǔ)氣罐及水泵出水管上止回閥以前的管道水容積較小時(小于真空罐容積V2時)停泵后,在補(bǔ)氣罐補(bǔ)氣過程中,外界空氣有可能進(jìn)入真空罐,破壞了真空度,待下次啟泵時不出水。這種情況在實(shí)際工程中曾發(fā)生過,后將補(bǔ)氣罐容積加大而解決。解決方法可適當(dāng)加大補(bǔ)氣罐容積或增加一個浮球式補(bǔ)水箱。 (3)選泵與水溫 負(fù)壓罐引水裝置在選泵時應(yīng)注意(attention)以下問題:一是正確計算水泵(water pump)揚(yáng)程; 二是注意水溫。無負(fù)壓供水設(shè)備是一種理想的節(jié)能供水設(shè)備,它是一種能直接與自來水管網(wǎng)連接,對自來水管網(wǎng)不會產(chǎn)生任何副作用的二次給水設(shè)備,在市政管網(wǎng)壓力的基礎(chǔ)上直接疊壓供水,節(jié)約能源,并且還具有全封閉、無污染、占地量小、安裝快捷、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等諸多優(yōu)點(diǎn)。無負(fù)壓供水設(shè)備一般指的是無負(fù)壓變頻供水設(shè)備,也叫變頻無負(fù)壓供水設(shè)備。傳統(tǒng)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(jìn)入水池后變成零,造成大量的能原白白浪費(fèi)。 負(fù)壓罐能使水泵(water pump)實(shí)現(xiàn)自灌式吸水,但這與水池或開式水箱的自灌式吸水條件不同,它是在 負(fù)壓條件下吸水,所以在確定水泵靜揚(yáng)程時應(yīng)從水池最低設(shè)計水位算起,當(dāng)從真空罐水位算起時,要把罐內(nèi)的負(fù)壓值考慮進(jìn)去。 負(fù)壓罐裝置用于循環(huán)(continue)冷卻水或某些水溫(Water temperature)較高的工業(yè)廢水(如印染廢水)時,要特別注意(attention)水溫這個條件,以免水泵(water pump)產(chǎn)生氣蝕。當(dāng)依照流量(單位:立方米每秒)和揚(yáng)程選好水泵后,要根據(jù)實(shí)際水溫對水泵的允許吸上真空高度Hs進(jìn)行修正(Hs是標(biāo)準(zhǔn)狀況下水泵的允許吸上真空高度,修正公式略),使修正后的Hs不得小于PK,否則會產(chǎn)生氣蝕,破壞水泵正常工作,這種情況在實(shí)際工程(Engineering)中也發(fā)生過。 負(fù)壓罐引水裝置雖然簡單,但在選泵及負(fù)壓罐容積確定方面要進(jìn)行正確計算,同時要注意(attention)其它條件(tiáo jiàn),如水溫、吸水高度,與無負(fù)壓供水設(shè)備聯(lián)合使用情況(Condition)等。此外罐體必須密封,否則都會影響系統(tǒng)的正常供水。 |