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壓力變送器

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壓力變送器無(wú)負(fù)壓供水技術(shù)在高層住宅的應(yīng)用

作時(shí)間:2019-08-08  來(lái)源:  作者:
   
摘 要:在對(duì)二次供水三種模式即水箱變頻供水模式、無(wú)負(fù)壓供水模式和壓力變送器無(wú)負(fù)壓供水模式分析比較后得出壓力變送器無(wú)負(fù)壓供水模式具有節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上,從理論和實(shí)踐相結(jié)合的角度重點(diǎn)闡述了所建議選擇使用和推廣的壓力變送器無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備結(jié)構(gòu)、工作原理和應(yīng)用情況,定性定量地證明了這一供水技術(shù)能滿足高層住宅二次供水節(jié)能、環(huán)保和居民生活用水可靠性要求。
 
隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化建設(shè)步伐不斷加快,土地資源日益短缺、高層住宅數(shù)量驟增的現(xiàn)象將會(huì)成為常態(tài)。由于高層住宅住戶集中、用水量大,需要采用二次供水設(shè)施才能保障他們?nèi)粘S盟�。鑒于目前二次供水設(shè)備產(chǎn)品類型繁多,且城市二次供水現(xiàn)狀存在諸多問(wèn)題,選擇何種穩(wěn)定性經(jīng)濟(jì)性俱佳的二次供水方式已然成為相關(guān)企業(yè)亟待破解的課題。筆者認(rèn)為應(yīng)用壓力變送器無(wú)負(fù)壓供水技術(shù)可以推動(dòng)高層建筑二次供水向既可靠又節(jié)能的方向發(fā)展,并試從理論與實(shí)踐結(jié)合的角度略陳管見。
 
1 城市二次供水主要模式分析比選城市二次供水方式主要有:低水位水池和變頻恒壓設(shè)備聯(lián)合供水、低水位水池和工頻加壓設(shè)備和高水位水箱聯(lián)合供水、無(wú)負(fù)壓設(shè)備直接供水等多種模式,本文擇其主要三種模式作如下分析比選。
 
1.1 水箱變頻供水模式 水箱變頻供水的基本原理是先將有壓力的自來(lái)水放入低位水箱變成零壓力的靜水,再由變頻設(shè)備將其加壓至用水網(wǎng)點(diǎn)。這種供水模式雖具有用水壓力穩(wěn)定和可靠的特點(diǎn),但自來(lái)水原有壓力未能充分利用,導(dǎo)致能源浪費(fèi)。加之,置于地下室的低位水箱為敞開式結(jié)構(gòu),各種雜質(zhì)、污染物極易進(jìn)入水中,容易造成二次污染。水箱變頻供水方式自80年代末投入至今,耗能不環(huán)保成為其主要發(fā)展障礙,與如今人們提倡的節(jié)能環(huán)保理念背道而馳,被新的供水模式取代已成必然。
 
1.2 傳統(tǒng)無(wú)負(fù)壓供水模式 無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備直接與供水管網(wǎng)連接,通過(guò)全自動(dòng)微機(jī)智能控制實(shí)現(xiàn)穩(wěn)流調(diào)節(jié)器和負(fù)壓抑制器動(dòng)作執(zhí)行部件實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié),使穩(wěn)流調(diào)節(jié)器內(nèi)壓力平衡,抑制管網(wǎng)內(nèi)負(fù)壓的產(chǎn)生,確保供水本設(shè)備不對(duì)供水管網(wǎng)產(chǎn)生負(fù)壓。這種供水模式可以充分利用自來(lái)水原有壓力,進(jìn)行疊壓節(jié)能供水,加之,采用變頻調(diào)速和微機(jī)控制后,可以根據(jù)自來(lái)水的壓力對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速予以調(diào)節(jié),并對(duì)對(duì)自來(lái)水的壓力及所需壓力的差進(jìn)行補(bǔ)壓,差多少補(bǔ)多少,不做無(wú)用功,節(jié)能效果顯著,與水箱變頻供水相比節(jié)電可達(dá)20%~90% 。
目前,應(yīng)用#廣泛的無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備主要求有如下兩種:吸排氣式無(wú)負(fù)壓設(shè)備、機(jī)械活塞式無(wú)負(fù)壓設(shè)備。地衣種吸排氣式無(wú)負(fù)壓設(shè)備主要由密封水罐(調(diào)節(jié)罐)、真空消除器(吸排氣閥)、水泵機(jī)組、管件閥組及其控制儀表等構(gòu)成,其工作原理是罐體上的真空消除器,根據(jù)罐內(nèi)液位的變化,通過(guò)開啟和閉合、進(jìn)入和釋放空氣方式來(lái)消除真空,當(dāng)液位下降到一定水位時(shí),設(shè)備自動(dòng)停機(jī)保壓或降低轉(zhuǎn)速或降低給定,犧牲用戶用水利益。無(wú)負(fù)壓實(shí)現(xiàn)是靠真空消除器(即呼吸閥)的進(jìn)氣和排氣來(lái)完成的,無(wú)負(fù)壓技術(shù)不參與控制,只靠液位的變化來(lái)控制水泵的啟停。該產(chǎn)品并沒(méi)有達(dá)到全密閉運(yùn)行,需與空氣接觸,與傳統(tǒng)的水箱(池)并沒(méi)有什么區(qū)別,易對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生污染。第二種機(jī)械活塞式無(wú)負(fù)壓設(shè)備主要由密封水罐(內(nèi)置彈簧或氣體)、水泵機(jī)組、管件閥組及其控制儀表等構(gòu)成。其工作原理是當(dāng)用水處于高峰時(shí)通過(guò)設(shè)備中的彈簧的彈力(氣體壓力)推動(dòng)檔板把水補(bǔ)償?shù)接脩�,防止產(chǎn)生負(fù)壓,由于其工作狀態(tài)形似活塞,故又稱之為“機(jī)械活塞式無(wú)負(fù)壓”。檔板要在罐體內(nèi)滑動(dòng),罐內(nèi)壁與檔板肯定存在潤(rùn)滑劑,與水接觸產(chǎn)生二次污染,彈簧彈力使用一定時(shí)間彈力減退,影響水的補(bǔ)出量,同時(shí)兩個(gè)彈簧腔式占用罐的較大空間,真正補(bǔ)到用戶中的水有限,水也容易流入彈簧腔室,致使彈簧生銹。這兩種類型的無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備因無(wú)法充分利用市政管網(wǎng)壓力,耗電高,節(jié)能效果不明顯,存在一定程度的二次污染,因而在正常供水時(shí)造成水泵低效運(yùn)轉(zhuǎn)有違節(jié)能和環(huán)保的初衷。
 
1.3 壓力變送器無(wú)負(fù)壓供水模式 隨著二次供水技術(shù)不斷發(fā)展,壓力變送器無(wú)負(fù)壓供水技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,該技術(shù)系統(tǒng)利用無(wú)負(fù)壓流量平衡補(bǔ)償罐的高、低壓室儲(chǔ)存所需帶壓的自來(lái)水,同時(shí)將惰性氣體壓回到儲(chǔ)能罐中,通過(guò)無(wú)負(fù)壓流量調(diào)節(jié)平衡補(bǔ)償罐的高壓腔對(duì)系統(tǒng)實(shí)施穩(wěn)壓的作用,在小流量時(shí)不啟動(dòng)水泵,避免水泵的頻繁啟動(dòng)所產(chǎn)生的運(yùn)行能耗,節(jié)能節(jié)電。整套設(shè)備為全密閉結(jié)構(gòu),保證水與空氣的完全隔離,避免對(duì)水產(chǎn)生任何污染。確保達(dá)到無(wú)負(fù)壓二次供水節(jié)能環(huán)保要求,全面提高了高層住宅供水可靠性。
 
1.4 比選結(jié)論 水箱變頻供水模式耗能、污染嚴(yán)重,傳統(tǒng)無(wú)負(fù)壓供水模式未能達(dá)到完全杜絕污染、高效運(yùn)轉(zhuǎn)要求,壓力變送器無(wú)負(fù)壓供水模式能有效彌補(bǔ)上述兩種模式弊端,具有推廣使用的現(xiàn)實(shí)意義和廣闊前景。
 
2 穩(wěn)壓無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作原理
 
2.1 設(shè)備結(jié)構(gòu) 壓力變送器無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備主要由水泵、控制柜、穩(wěn)壓補(bǔ)償罐、能量?jī)?chǔ)存器、流量控制器、壓力送變器、雙向補(bǔ)償器和管路等組成。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。
穩(wěn)壓補(bǔ)償式無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備構(gòu)成示意圖
2.2 基本工作原理 壓力變送器無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備工作原理主要涵蓋以下方面。
 
2.2.1 確保供水壓力穩(wěn)定的工作原理 在市政供水管網(wǎng)壓力正常情況下,水經(jīng)過(guò)恒壓腔通過(guò)泵組加壓后進(jìn)入用戶管網(wǎng);當(dāng)用水出現(xiàn)高峰時(shí)會(huì)導(dǎo)致市政供水管網(wǎng)壓力下降,此時(shí),能量?jī)?chǔ)存器釋放帶壓氣體進(jìn)高壓腔擠壓高壓腔的水向恒壓腔管網(wǎng)補(bǔ)水,匯同恒壓腔的市政水向用戶補(bǔ)水;同時(shí)高壓腔具有小流量供水保壓功能。當(dāng)用戶低峰期供水時(shí),管網(wǎng)利用雙向補(bǔ)償器將泵出水口端的高壓水引向高壓腔補(bǔ)水,隨著液面不斷上升不溶于水的惰性氣體,被擠壓回能量?jī)?chǔ)存器內(nèi),隨時(shí)準(zhǔn)備下一個(gè)用水高峰期的到來(lái)。
 
2.2.2 確保無(wú)負(fù)壓的工作原理 壓力變送器無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備具備兩種運(yùn)行模式,一種是正常的供水模式,當(dāng)市政水壓高于#低供水壓力保障值時(shí),采用這種模式,此時(shí)設(shè)備中的穩(wěn)壓補(bǔ)償罐起一個(gè)穩(wěn)壓罐的作用;另一種供水模式為壓力變送器供水,當(dāng)市政水壓低于#低供水壓力保障值時(shí),流量控制器控制進(jìn)水量,保持市政管網(wǎng)的壓力,因而可以穩(wěn)定市政水壓力的波動(dòng)。流量控制器采用微積分控制原理,對(duì)于市政壓力微小波動(dòng)進(jìn)行控制,調(diào)節(jié)閥門的啟閉大小,進(jìn)而控制進(jìn)水量,使進(jìn)水壓力始終保持在#低保障值之上,即能達(dá)到不會(huì)產(chǎn)生負(fù)壓,其控制精度非常高而且非常穩(wěn)定。
 
2.2.3 實(shí)現(xiàn)差量補(bǔ)償?shù)墓ぷ髟?在用水#高峰時(shí)設(shè)備既要保護(hù)市政管網(wǎng)的壓力,同時(shí)也要滿足用戶安全持續(xù)供水的要求。當(dāng)用水高峰期自來(lái)水管網(wǎng)輸出的水量與用戶所需的水量產(chǎn)生差量時(shí),壓力變送器無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備通過(guò)流量控制器、雙向補(bǔ)償器、能量?jī)?chǔ)存器、分腔式無(wú)負(fù)壓罐全方位地進(jìn)行水量差量補(bǔ)償,并且在補(bǔ)償水量時(shí)完全杜絕與空氣接觸,真正實(shí)現(xiàn)水質(zhì)無(wú)二次污染。市政壓力不足時(shí),市政水壓低于#低供水壓力保障值,無(wú)負(fù)壓設(shè)備采用壓力變送器供水,流量控制器控制進(jìn)水量,保持市政管網(wǎng)的壓力,穩(wěn)壓市政壓力的波動(dòng),但是由于控制了進(jìn)水量,造成進(jìn)水量與用戶用水量的流量差,此時(shí)雙向補(bǔ)償器會(huì)同時(shí)動(dòng)作,將出水總管與穩(wěn)壓補(bǔ)償罐斷開,同時(shí)連通進(jìn)水總管與穩(wěn)壓補(bǔ)償罐,此時(shí)利用能量?jī)?chǔ)存器內(nèi)高壓惰性氣體的膨脹,釋放預(yù)充的一定壓力的氣體,把穩(wěn)壓罐高壓腔內(nèi)的帶有一定壓力的水補(bǔ)償?shù)胶銐呵恢校纬呻p路供水,進(jìn)行差量補(bǔ)償,差多少補(bǔ)多少,以補(bǔ)充進(jìn)水量的不足。通過(guò)以上控制模式,可以使設(shè)備既能保證管網(wǎng)不產(chǎn)生負(fù)壓又能滿足不間斷用戶的供水要求。
 
2.2.4 實(shí)現(xiàn)節(jié)能的工作原理 壓力變送器無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備在正常工作時(shí),通過(guò)雙向補(bǔ)償器對(duì)穩(wěn)壓補(bǔ)償罐進(jìn)行蓄能,當(dāng)夜間小流量用水時(shí),利用穩(wěn)壓補(bǔ)償罐中高壓腔內(nèi)所存的水是帶有一定壓力的高壓水,同時(shí)通過(guò)能量?jī)?chǔ)存器,雙向補(bǔ)償器實(shí)現(xiàn)既對(duì)用戶管道保壓,又在用戶小流量用水時(shí)對(duì)自來(lái)水管網(wǎng)起到保壓、穩(wěn)壓作用,充分利用了市政管網(wǎng)的壓力,有效避免了水泵頻繁啟動(dòng)浪費(fèi)電能和影響水泵壽命現(xiàn)象發(fā)生。系統(tǒng)采用的壓力變送器精que量取水壓,并將水壓信號(hào)發(fā)送到電控柜,通過(guò)變頻器計(jì)算、調(diào)節(jié)、輸出相應(yīng)頻率的電源,使水壓始終穩(wěn)定在設(shè)定的壓力值上,精que度極高。當(dāng)輸出頻率穩(wěn)定在一個(gè)很低的狀況時(shí),經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,變頻器轉(zhuǎn)為小流量工作模式。
 
2.2.5 防止二次污染的原理 壓力變送器無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備在運(yùn)行時(shí)與自來(lái)水管網(wǎng)全密閉聯(lián)接,在用水高峰期進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)不接觸空氣,保證水質(zhì)不產(chǎn)生二次污染。設(shè)備當(dāng)市政供水量不足,在一段時(shí)間內(nèi)能進(jìn)行差量補(bǔ)償?shù)那闆r下,補(bǔ)償罐內(nèi)的能量?jī)?chǔ)存器內(nèi)預(yù)先充有一部分高壓氦氣,補(bǔ)償時(shí)通過(guò)釋放此部分氣體,使罐內(nèi)的水流入進(jìn)水總管,由于穩(wěn)壓補(bǔ)償罐與出水總管相通,補(bǔ)償結(jié)束后,罐與出水總管相連通,氣體被出水管的高壓壓回能量?jī)?chǔ)存器,因此只有罐內(nèi)的氦氣被反復(fù)壓縮與膨脹,而與外界的空氣完全隔絕,這就完全杜絕了二次污染,真正實(shí)現(xiàn)全密閉供水。
 
3 壓力變送器無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備應(yīng)用
3.1 工程概況 廣西柳州鵝崗一區(qū)職工住宅綜合樓位于柳州市鵝崗路柳鐵中心醫(yī)院對(duì)面,本小區(qū)共有一棟20層兩棟24層共3棟高層住宅,總建筑面積42027.55 m 2 ,其中住宅建筑面積35582.84 m 2 共390戶。當(dāng)?shù)刈詠?lái)水原有壓力為0.2~0.3 MPa,#低保障供水壓力為0.15 Mpa。根據(jù)供水分區(qū)原則,將小區(qū)劃分三個(gè)區(qū)供水,其中2-9層為低區(qū)供水,建筑高度為25 m;10-17層為中區(qū)供水,建筑高度為47.4 m;18層以上為高區(qū)供水,建筑高度含樓頂水箱73.3 m;三區(qū)均采用全自動(dòng)無(wú)負(fù)壓供水,加壓總戶數(shù)390戶。其中:低區(qū)加壓戶數(shù):144戶,中區(qū)加壓戶數(shù):144戶,高區(qū)加壓戶數(shù):102戶。
 
3.2 設(shè)備參數(shù)計(jì)算
3.2.1 流量計(jì)算 根據(jù)《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50015-2003)第3.6.4-3條款的規(guī)定確定住宅樓生活給水設(shè)計(jì)流量。
以下計(jì)算的建筑均為1衛(wèi)1廚,按低區(qū)、中區(qū)和高區(qū)分別計(jì)算。
1)低區(qū)加壓總戶數(shù)為144戶,每戶的衛(wèi)生器具及當(dāng)量為:洗滌盆 1 只(N=0.75),坐便器 1 具(N=0.5),洗手盆1只(N=0.5),淋浴器1具(N=0.75),洗衣機(jī)水嘴1個(gè)(N=1.0),其他(N=0.5)。戶當(dāng)量為4,總當(dāng)量為576。
用水定額:250 L/人·d,戶均人數(shù):3.5人。
用水時(shí)數(shù):24 h,時(shí)變化系數(shù)Kh=2.5。
#大用水時(shí)衛(wèi)生器具給水當(dāng)量平均出流概率為:
20190808094538.jpg
2)中區(qū)加壓總戶數(shù)為144戶,每戶的衛(wèi)生器具及當(dāng)量為:洗滌盆1只(N=0.75),坐便器1具(N=0.5),洗手盆1只(N=0.5),淋浴器1具(N=0.75),洗衣機(jī)水嘴1個(gè)(N=1.0),其他(N=0.5)。戶當(dāng)量為4,總當(dāng)量為576。
用水定額:250 L/人·d,戶均人數(shù):3.5人。
用水時(shí)數(shù):24 h,時(shí)變化系數(shù)K h =2.5。
#大用水時(shí)衛(wèi)生器具給水當(dāng)量平均出流概率為:
20190808094554.jpg
3)高區(qū)加壓總戶數(shù)為102戶,每戶的衛(wèi)生器具及當(dāng)量為:洗滌盆1只(N=0.75),坐便器1具(N=0.5),洗手盆1只(N=0.5),淋浴器1具(N =0.75),洗衣機(jī)水嘴1個(gè)(N=1.0),其他(N=0.5)。戶當(dāng)量為4,總當(dāng)量為408。
用水定額:250 L/人·d,戶均人數(shù):3.5人。
用水時(shí)數(shù):24 h;時(shí)變化系數(shù)Kh=2.5。
#大用水時(shí)衛(wèi)生器具給水當(dāng)量平均出流概率為:
20190808094640.jpg
3.2.2 水泵揚(yáng)程計(jì)算 按照《建筑給水排水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定,水泵直接供水時(shí)所需揚(yáng)程進(jìn)行計(jì)算,(以滿足#不利用水點(diǎn)要求時(shí)水泵所需揚(yáng)程為計(jì)算依據(jù)):
20190808094702.jpg
1.1—給水管網(wǎng)在#不利點(diǎn)流量分配情況下,克服水泵出口至#不利點(diǎn)用水間的水頭損失而考慮的系數(shù)。
通過(guò)上述計(jì)算,采用無(wú)負(fù)壓供水時(shí)用水高峰時(shí)水泵滿足#不利點(diǎn)所需的水壓低區(qū)Hb≥33 m,中區(qū)Hb≥58 m,高區(qū)Hb≥87 m。
采用丹麥格蘭富水泵選型:
低區(qū):Q=26m 3 /h Hb=33 m
選泵的型號(hào)為:
主泵:CR15-4 N=4KW(2臺(tái))
無(wú)負(fù)壓罐型號(hào)為:GW600-150
設(shè)備總型號(hào):150ZWG2/CR15-4
中區(qū):Q=26m 3 /h Hb=58 m
選泵的型號(hào)為:
主泵:CR15-6 N=5.5 KW(2臺(tái))
無(wú)負(fù)壓罐型號(hào)為:GW600-150
設(shè)備總型號(hào):150ZWG2/CR15-6
高區(qū):Q=21m 3 /h Hb=87m
選泵的型號(hào)為:
主泵:CR15-7 N=5.5 KW(2臺(tái))
無(wú)負(fù)壓罐型號(hào)為:GW600-150
設(shè)備總型號(hào):150ZWG2/ CR15-7
3.3 設(shè)備耗電量計(jì)算
低區(qū):水泵功率N=4 KW×2= 8 KW,8 KW/26m 3 /h=0.3 Kwh/m 3
中區(qū):水泵功率N=5.5 KW×2=11 KW,11KW/26m 3 /h=0.42 Kwh/m 3
高區(qū):水泵功率N=5.5 KW×2=11 KW,11KW/21 m 3 /h=0.52Kwh/m 3
該設(shè)備投用五年來(lái)的實(shí)際耗電量與計(jì)算結(jié)果基本吻合,實(shí)踐證明壓力變送器無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備加壓每方米水所需耗電量為0.3至0.6 Kwh之間。
4 結(jié)束語(yǔ)
廣西柳州鵝崗一區(qū)職工住宅綜合樓項(xiàng)目采用壓力變送器無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備的實(shí)例證明,由于wuxu修建蓄水池或水箱,節(jié)省了土建費(fèi)用;充分利用自來(lái)水管網(wǎng)壓力,不僅能選用揚(yáng)程較小的加壓泵,減少設(shè)備投資,還使每立方水的加壓耗電量降至為0.3~0.6Kwh,節(jié)能效果明顯;設(shè)備全密封運(yùn)行,消除了空氣及異物進(jìn)入管網(wǎng)系統(tǒng)導(dǎo)致的污染問(wèn)題;設(shè)備智能化控制全自動(dòng)運(yùn)行,管理維護(hù)方便,運(yùn)營(yíng)成本降低;全面提高了供水可靠性。
目前,南寧局集團(tuán)公司已在桂林市的高層住宅項(xiàng)目中推廣使用這一供水模式及設(shè)備。
注明,三暢儀表文章均為原創(chuàng),轉(zhuǎn)載請(qǐng)標(biāo)明本文地址

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