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關(guān)于管網(wǎng)疊壓供水設(shè)備有關(guān)問題的討論

瀏覽次數(shù)： 時(shí)間：2017-12-12

1.建筑二次加壓供水方式的變化和發(fā)展
隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展，建設(shè)規(guī)模日益擴(kuò)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(yuǎn)遠(yuǎn)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(jìn)行二次加壓。在城市邊緣，由于市區(qū)的外延，原有管網(wǎng)的供水能力日顯不足，在夏季用水高峰時(shí)間，原有多層建筑的頂層斷水現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。為了解決用戶生活用水的需要，也必須對市政的水源進(jìn)行二次加壓。所以二次加壓供水已成為當(dāng)今建筑給水設(shè)計(jì)中十分普遍的現(xiàn)象。二次加壓供水大致可分為兩種型式：一種是由調(diào)節(jié)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(xiàn)了一些城市供水壓力下降及水質(zhì)污染問題，故在1994年國務(wù)院頒布了第158號文《城市供水條例》，其中第21條中規(guī)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(diào)節(jié)水箱或水池吸水提升。但其供水方式隨著時(shí)代的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，從二十世紀(jì)五十年代開始逐步發(fā)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(jì)直接控制水泵起停，水泵的揚(yáng)程只與高位水箱的高度有關(guān)，水泵不會(huì)產(chǎn)生富裕揚(yáng)程，所以比較節(jié)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(shí)不能滿足用水設(shè)備的要求。為減少頂層設(shè)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(diǎn)壓力表通過繼電器控制水泵起停，其系統(tǒng)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(diào)節(jié)容積，系統(tǒng)必須在變壓狀態(tài)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(shù)的發(fā)展和普及，采用壓力傳感器、變頻器、PLC控制器按設(shè)定的系統(tǒng)壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)恒壓供水，消除水泵的富裕揚(yáng)程以節(jié)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(wǎng)的余壓，進(jìn)一步挖掘節(jié)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(dòng)控制功能的新的直接加壓方式——無負(fù)壓二次加壓供水設(shè)備，而后又發(fā)展為管網(wǎng)疊壓供水設(shè)備。從上述的二次供水的發(fā)展過程可以看出，它的發(fā)展過程實(shí)質(zhì)上是水泵控制設(shè)備的發(fā)展過程。有了比較先進(jìn)的變頻控制技術(shù)，才能使二次加壓供水更好地貫徹四節(jié)一環(huán)保的方針。所以筆者認(rèn)為，管網(wǎng)疊壓供水的名稱宜改為管網(wǎng)疊壓變頻供水更好。
2.管網(wǎng)疊壓供水設(shè)備與無負(fù)壓供水設(shè)備的區(qū)別
無負(fù)壓供水設(shè)備從它的命名可以看出，它的功能主要是避免負(fù)壓對城市供水帶來影響?，F(xiàn)在市上的無負(fù)壓供水產(chǎn)品，在城市引入管與加壓泵之間串連了一個(gè)水罐，各設(shè)備制造廠對此罐的稱呼各不相同，有的稱穩(wěn)流罐，有的稱無負(fù)壓穩(wěn)流罐，有的稱流量調(diào)節(jié)器，在罐的頂部還設(shè)有負(fù)壓消除器。當(dāng)罐內(nèi)壓力低于一個(gè)大氣壓時(shí)負(fù)壓消除器自動(dòng)打開，使罐內(nèi)與大氣相通，以確保水泵吸水管內(nèi)不產(chǎn)生負(fù)壓，這也是無負(fù)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(shè)備對城市管網(wǎng)正常供水帶來的影響。參照北京市自來水集團(tuán)[2005]125號文《關(guān)于二次供水安裝使用無負(fù)壓供水設(shè)備的暫行規(guī)定》中關(guān)于對無負(fù)壓供水設(shè)備要求的第5條規(guī)定：“設(shè)備應(yīng)具有由水泵吸入口壓力控制的自動(dòng)開停功能，吸入口壓力低于0.2MPa時(shí)自動(dòng)停泵、吸入口壓力達(dá)到0.22MPa時(shí)自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行”。天津市管網(wǎng)疊壓供水設(shè)備應(yīng)用及管理暫行規(guī)定（送審稿）第2.12條規(guī)定：“設(shè)備運(yùn)行時(shí)，市政供水管網(wǎng)與水泵吸水管連接處的壓力下降值，不得大于0.02MPa；當(dāng)市政供水管網(wǎng)與水泵吸水管連接處壓力降至0.22MPa時(shí)，水泵機(jī)組應(yīng)停止運(yùn)行”。上述兩個(gè)城市的規(guī)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(huì)影響城市管網(wǎng)的正常供水，何況壓力降低到負(fù)壓呢！雖然各城市控制的最低壓力可能有所不同，但管網(wǎng)壓力達(dá)到負(fù)壓時(shí)實(shí)際上已毫無供水能力可言了。真正的管網(wǎng)疊壓供水設(shè)備，它應(yīng)該有控制吸水管水壓的功能，當(dāng)吸水管的水壓達(dá)到城市供水所允許的最低壓力值時(shí)，應(yīng)發(fā)出延遲報(bào)警，以提示人們及時(shí)進(jìn)行處理。超過延時(shí)的時(shí)間，才停止水泵運(yùn)行，以保護(hù)城市的安全供水。由此可見，真正的管網(wǎng)疊壓供水設(shè)備與無負(fù)壓供水設(shè)備是有原則區(qū)別的。如上所述，采用管網(wǎng)疊壓供水設(shè)備的最基本條件是不能影響城市的正常供水。
3.關(guān)于穩(wěn)流罐和負(fù)壓消除器的設(shè)置
穩(wěn)流罐它只是串連在有壓系統(tǒng)中的一個(gè)局部擴(kuò)大的容器。從水的物理性質(zhì)來說，在常溫下水的體積壓縮系數(shù)僅為4.76×10-10 m2/N，所以通常都認(rèn)為它是一種不可壓縮的介質(zhì)。故在單一介質(zhì)的穩(wěn)流罐內(nèi)，水的體積可認(rèn)為是不可改變的，因此，此罐也就不可能對水量有任何調(diào)節(jié)作用。所謂穩(wěn)流，水流流經(jīng)此罐只是增加了進(jìn)水、出水的局部擴(kuò)大和收縮的阻力，不起任何穩(wěn)定流量的作用。由此可見，在管網(wǎng)疊壓供水設(shè)備中設(shè)置穩(wěn)流罐是沒有必要的。由于管網(wǎng)疊壓供水設(shè)備只能在城市允許的最低壓力以上工作，在吸水管一側(cè)不應(yīng)出現(xiàn)負(fù)壓，另外，控制負(fù)壓對城市的安全供水也沒有實(shí)際意義。所以設(shè)置負(fù)壓消除器也是完全沒有必要的。在管網(wǎng)疊壓供水設(shè)備中設(shè)置穩(wěn)流罐和負(fù)壓消除器，只能造成社會(huì)資源的浪費(fèi)，無助于對使用功能的提高。
4.多層小區(qū)在選用管網(wǎng)疊壓供水設(shè)備時(shí)應(yīng)注意調(diào)速比
另一類無負(fù)壓供水設(shè)備是在水泵吸水管一側(cè)設(shè)一調(diào)節(jié)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(jìn)水浮球閥進(jìn)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(dá)到設(shè)定壓力時(shí)，關(guān)閉城市引入管，開啟水箱出水管的閥門，加壓泵吸取水箱儲(chǔ)水向系統(tǒng)供水，以確保城市水壓控制在一定的允許范圍之內(nèi)并向室內(nèi)系統(tǒng)不間斷供水。這樣的控制方式就不局限于無負(fù)壓的概念了，它比無負(fù)壓又進(jìn)了一步。用無負(fù)壓二次供水設(shè)備這個(gè)名稱已不能反映此設(shè)備的使用功能了，所以采用管網(wǎng)疊壓（變頻）%供水設(shè)備的名稱比較科學(xué)。但是，在選用這類設(shè)備時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意水泵的實(shí)際工況對供水安全和節(jié)能效果的影響。如水泵從調(diào)節(jié)水箱吸水時(shí)，水泵的揚(yáng)程必須滿足最不利用水點(diǎn)的壓力，而當(dāng)由城市管網(wǎng)串連加壓時(shí)，由于城市管網(wǎng)的余壓，調(diào)頻泵組的實(shí)際揚(yáng)程要比前者小。如前所述，若城市管網(wǎng)控制的最低壓力為0.2MPa,則由城市管網(wǎng)串連加壓要比由調(diào)節(jié)水箱吸水降低20m揚(yáng)程，這時(shí)控制器就自動(dòng)調(diào)低供電頻率，變頻泵的轉(zhuǎn)速自動(dòng)降低。根據(jù)變頻控制器生產(chǎn)企業(yè)的介紹，當(dāng)變頻器驅(qū)動(dòng)水泵工作時(shí)，頻率等于或小于25Hz時(shí)水泵就不出水了。眾所周知，變頻泵的轉(zhuǎn)速與供電頻率是成正比的，所以正常運(yùn)行的最低頻率應(yīng)大于工頻的50%，也就是說變頻泵的允許轉(zhuǎn)速不應(yīng)低于工頻轉(zhuǎn)速的50%。水泵相似定理的轉(zhuǎn)速與揚(yáng)程的關(guān)系式：
H1/H= n1 /n2 （1）
式中：
H1—調(diào)速后的水泵工作揚(yáng)程（m水柱）；
H2—工頻泵的設(shè)計(jì)工作揚(yáng)程（m水柱）；
n1—調(diào)速后的水泵轉(zhuǎn)速（rpm）；
n2—工頻泵的水泵轉(zhuǎn)速（rpm）；
由（1）式可得，當(dāng)轉(zhuǎn)速比為0.5時(shí)，調(diào)速前、后的揚(yáng)程關(guān)系為：
H1=H2(0.5)2=0.25H2 （2）
這就是說，當(dāng)H1小于0.25H2時(shí)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(yīng)大于0.25H2，則調(diào)頻泵的設(shè)計(jì)最低設(shè)計(jì)工況H2應(yīng)大于1.33Y（m水柱），變頻泵的控制器應(yīng)在頻率等于25Hz時(shí)發(fā)出報(bào)警并延時(shí)運(yùn)行，為工作人員進(jìn)行緊急處理贏得時(shí)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(qū)供水系統(tǒng)，在設(shè)備選用時(shí)對變頻泵可能發(fā)生的最低轉(zhuǎn)速應(yīng)當(dāng)特別關(guān)注，以確保系統(tǒng)的供水安全。
5.關(guān)于倒流防止器和氣壓罐的設(shè)置
管網(wǎng)疊壓供水設(shè)備是與城市給水管道直接的設(shè)備，根據(jù)《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》第3.2.5第二款規(guī)定，“從城市給水管道上直接吸水的水泵，其吸水管起端”應(yīng)設(shè)置倒流防止器。在條文說明中解釋為：從城市給水管網(wǎng)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(shè)置倒流防止器的目的是為了保護(hù)城市水源不受污染，使加壓水不向城市給水管網(wǎng)倒流。由于規(guī)范條文中對其他用水點(diǎn)也有安裝倒流防止器的要求，如有壓容器補(bǔ)水管、（水池）補(bǔ)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(shí)，綠地自動(dòng)噴灌系統(tǒng)等都需安裝倒流防止器。為了避免重復(fù)安裝，所以最合理的方法是在小區(qū)入口的水表后安裝倒流防止器比較合理。作為機(jī)電一體化的管網(wǎng)疊壓供水設(shè)備沒有必要把倒流防止器作為設(shè)備的必備的配件設(shè)置。有特殊需要時(shí)可由設(shè)計(jì)人員自行設(shè)置即可。
現(xiàn)在，管網(wǎng)疊壓供水設(shè)備在出水管上一般都設(shè)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(diǎn)直接供水的設(shè)備，本來在其系統(tǒng)中沒有水量調(diào)節(jié)設(shè)備，生活給水系統(tǒng)白天與晚上的用水量變化較大，在晚間小流量時(shí)，常采用小流量水泵和氣壓罐維持系統(tǒng)水壓和少量供水。這時(shí)大泵休眠，小泵由氣壓罐供水系統(tǒng)的電接點(diǎn)壓力表控制，間歇工作，以節(jié)省能耗。設(shè)置這樣的氣壓罐在用水量變化較大的系統(tǒng)中是完全必要的。現(xiàn)在有的在變頻疊壓供水機(jī)組的恒壓出水管上設(shè)置一個(gè)體積很小的氣壓罐，筆者認(rèn)為，這種氣壓罐只起水錘消除器的作用，對流量沒有任何調(diào)節(jié)作用，所以對壓力較高的供水系統(tǒng)是有必要的，對壓力較低的供水系統(tǒng)就不那么必要了。所以，管網(wǎng)疊壓供水設(shè)備是否設(shè)置氣壓罐不能一概而論，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)所需功能來決定設(shè)置或不設(shè)置氣壓罐，設(shè)置哪一種氣壓罐。
總之，管網(wǎng)疊壓（變頻）供水設(shè)備是建筑給水領(lǐng)域中一種新型的供水設(shè)備，應(yīng)用的時(shí)間還不長，有不少問題有待進(jìn)一步研究和完善，愿在大家的共同努力下，在貫徹“四節(jié)一環(huán)?！闭叩牡缆飞先〉煤玫某煽?/span>
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