高位穩(wěn)流補(bǔ)償在無(wú)負(fù)壓供水中的應(yīng)用

摘 要：無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備以其自動(dòng)化程度高、節(jié)能高效、安全衛(wèi)生、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于城市高層樓宇的生活供水中，但其自身補(bǔ)償容量有限，對(duì)供水管網(wǎng)要求高等缺陷也日益顯現(xiàn)。針對(duì)這種情況文章引入了高位穩(wěn)流補(bǔ)償?shù)姆桨福梢杂行У亟鉀Q此類問(wèn)題。這有利于無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備更廣泛地推廣和應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：高層樓宇；無(wú)負(fù)壓供水；高位穩(wěn)流補(bǔ)償；自控限流

引言

上世紀(jì)九十年代未無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備開(kāi)始在國(guó)內(nèi)研究試用，至今已二十多年了，無(wú)負(fù)壓供水系統(tǒng)以其自動(dòng)化程度高、節(jié)能高效、安全衛(wèi)生、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，深受用戶青睞，特別是近五年來(lái)隨著城市化建設(shè)進(jìn)程加快，高層樓宇撥地而起，無(wú)負(fù)壓設(shè)備作為新一代二次供水系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用。隨著應(yīng)用的日益增多，隨之后來(lái)的問(wèn)題逐漸顯現(xiàn)，在用水高峰時(shí)部分區(qū)域就會(huì)出現(xiàn)供水壓力波動(dòng)，而影響低層用戶的供水質(zhì)量，尤期是管網(wǎng)設(shè)施較陳舊的區(qū)域，問(wèn)題較為嚴(yán)重，已引起了供水部門的關(guān)注和擔(dān)憂。文章提出高位穩(wěn)流補(bǔ)償?shù)姆桨福⒔Y(jié)合微機(jī)自控限流控制模式，可以有效解決此類問(wèn)題的發(fā)生，將更有利于無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備在高層供水方面的應(yīng)用與發(fā)展。

1 高位穩(wěn)流補(bǔ)償

現(xiàn)有無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備，一般通過(guò)串接在進(jìn)水管與水泵機(jī)組間的穩(wěn)流補(bǔ)償罐進(jìn)行穩(wěn)流補(bǔ)償，只適用于供水量變化較小的場(chǎng)合，在用水高峰時(shí)，供水量變化較大的情況下，其系統(tǒng)補(bǔ)償容量極其有限，如要增大補(bǔ)償量，又受空間等因素的限制，因此現(xiàn)有技術(shù)在解決此類問(wèn)題時(shí)缺陷較為明顯，適用性比較差。

經(jīng)專家理論驗(yàn)證和實(shí)踐證明由高位水箱構(gòu)成的變頻供水系統(tǒng)是眾多高層樓宇供水方式中節(jié)能效果最好的方案，另外它還具有對(duì)市政管網(wǎng)干擾少、貯水量大等優(yōu)點(diǎn)；但缺點(diǎn)也很明顯，最上面幾樓用戶的供水壓較低需要另外增壓，最致命的是它存在著供水安全及二次污染的隱患。文章根據(jù)高位水箱的一些優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備的實(shí)際功能，引入了高位穩(wěn)流補(bǔ)償?shù)姆桨浮８呶环€(wěn)流補(bǔ)償系統(tǒng)原理如圖1所示。

本方案采用的是一種囊式穩(wěn)流補(bǔ)償器（見(jiàn)圖2），它一般安裝在所供建筑的頂層，所置位置與高位消防水箱相同，罐體下口與用戶管網(wǎng)最頂端相連。為了便于安裝，單個(gè)體積不宜過(guò)大，一般罐體直徑在1米以下，有效儲(chǔ)水量在0.8立方左右。罐體為立式，內(nèi)有食品級(jí)雙開(kāi)口橡膠囊，囊內(nèi)中間設(shè)一不銹鋼導(dǎo)流管，便于儲(chǔ)水的流動(dòng)，上下法蘭為不銹鋼制，法蘭上設(shè)有支撐套，將橡膠囊上下口頸部和翻邊固定住，橡膠囊呈豎立狀，這樣受力相對(duì)均勻，且罐體與囊外表面間充有氮?dú)猓軠囟扔绊戄^小，而且不易滲漏，膠囊膨脹時(shí)不會(huì)與罐體內(nèi)表面摩擦，使用壽命會(huì)大大增長(zhǎng)，即使需要維修更換也很方便，不影響正常供水。高位囊式穩(wěn)流補(bǔ)償器還可以根據(jù)市政管網(wǎng)供水條件及用戶用水量，使用一個(gè)或并聯(lián)多個(gè)，以實(shí)現(xiàn)用水高峰的差量補(bǔ)水。一般一臺(tái)無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備可供給1～5幢高樓，需要時(shí)可以在每幢樓頂層放一個(gè)補(bǔ)償器，也可以在同一幢樓頂層并聯(lián)幾個(gè)，使用相當(dāng)靈活，實(shí)際上該方案把高位水箱化整為零了。高位穩(wěn)流補(bǔ)償器實(shí)際就是一只密封又能承壓的高位水箱，它既吸取了高位水箱和氣壓罐的優(yōu)點(diǎn)，又解決了兩者的弱點(diǎn)。另外，這種高位穩(wěn)流補(bǔ)償器，水是不直接接觸罐體的，可以用鋼制或者玻璃鋼制，其需要承受壓力較小，一般都在0.3MPa以下，制造成本不大，便于推廣應(yīng)用。

采用高位穩(wěn)流補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)無(wú)負(fù)壓供水與一般的無(wú)負(fù)壓設(shè)備相比，有幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：（1）節(jié)能：由于它吸取了高位水箱供水方式的優(yōu)點(diǎn)，系統(tǒng)效率高，特別在晚間用水量少時(shí)，可由高位穩(wěn)流補(bǔ)償器供給，泵啟動(dòng)少；（2）更加安全衛(wèi)生：全封閉結(jié)構(gòu)，不可能產(chǎn)生二次污染；（3）差量補(bǔ)水容量大：比原系統(tǒng)補(bǔ)償器儲(chǔ)水量增加二倍以上，還可根據(jù)實(shí)際需要增接補(bǔ)償器，靈活性好；（4）供水質(zhì)量好：能吸收壓力波動(dòng)引起的沖擊，供水壓平穩(wěn)，不產(chǎn)生夾氣水。

2 結(jié)合高位穩(wěn)流補(bǔ)償?shù)慕祲鹤钥叵蘖骺刂颇Ｊ?/p>

高位穩(wěn)流補(bǔ)償器結(jié)合微機(jī)控制的自控限流模式，能很好地實(shí)現(xiàn)高層樓宇供水系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)流補(bǔ)償。在用水高峰時(shí)，當(dāng)市政管網(wǎng)壓力發(fā)生波動(dòng)，水壓呈降壓趨勢(shì)，進(jìn)水壓小于等于預(yù)警設(shè)定值時(shí)，收到進(jìn)水壓力傳感器反饋的信息后，PLC進(jìn)入降壓自控限流模式的預(yù)警保護(hù)程序，微機(jī)控制變頻器使水泵機(jī)組降速或減泵運(yùn)行，減少對(duì)市政管網(wǎng)的吸水量，而用戶用水量不足部分由高位穩(wěn)流補(bǔ)償器利用儲(chǔ)水勢(shì)能和囊外氣壓自動(dòng)補(bǔ)給，這樣不但水壓平穩(wěn)，又不會(huì)產(chǎn)生夾氣水，最大限度地實(shí)現(xiàn)了差量補(bǔ)償。

根據(jù)變頻供水的工作原理及泵設(shè)計(jì)的相似理論，水泵的轉(zhuǎn)速與輸出功率、揚(yáng)程、流量之間有如下關(guān)系：P∝n3、H∝n2、Q∝n，其中P為水泵的輸出功率，H為水泵的揚(yáng)程，Q為水泵流量。從以上關(guān)系可以看出：當(dāng)水泵揚(yáng)程（水壓）下降時(shí)，其轉(zhuǎn)速有較大幅度的下降，從而水泵的流量會(huì)有大幅度下降。降壓自控限流的控制模式是通過(guò)分別設(shè)置在水泵機(jī)組進(jìn)出口的高精度壓力傳感器提供進(jìn)口處市政管網(wǎng)壓力變化信息和出口處用戶管網(wǎng)的壓力變化信息，通過(guò)PLC程序處理來(lái)控制變頻器，使水泵降速運(yùn)行從而達(dá)到不超量取水或減量供水的目的，這樣就有效地防止了市政管網(wǎng)的壓力下降，解決了低處建筑物（一般6樓以下為市政供水）部分樓層的斷水現(xiàn)象，可以安全度過(guò)用水高峰。我們會(huì)設(shè)定一個(gè)預(yù)警值和預(yù)警解除值，當(dāng)進(jìn)口壓力在預(yù)警值和解除值之間時(shí)，微機(jī)自動(dòng)修整系統(tǒng)的壓力給定值，給定值按比例下降，讓水泵工作在低一點(diǎn)揚(yáng)程（水壓）上，水泵會(huì)降速運(yùn)行，流量也會(huì)減少，可以緩解對(duì)市政管網(wǎng)的影響，同時(shí)由于高位穩(wěn)流補(bǔ)償器的存在對(duì)于高樓用戶的供水也不會(huì)產(chǎn)生任何的影響。如進(jìn)水管網(wǎng)壓力恢復(fù)正常，系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)原壓力設(shè)定值，繼續(xù)在原設(shè)定點(diǎn)工作。

3 結(jié)束語(yǔ)

結(jié)合高位穩(wěn)流補(bǔ)償?shù)慕祲鹤钥叵蘖髂Ｊ剑扔邢蘖饔钟蟹€(wěn)流補(bǔ)償，可以有效緩解高層樓宇供水系統(tǒng)在用水高峰時(shí)，顧上顧不了下，顧下又顧不了上的供水矛盾；改變現(xiàn)有自控限流控制模式的不足。有高位穩(wěn)流補(bǔ)償?shù)臒o(wú)負(fù)壓系統(tǒng)是一種具有節(jié)能、供水品質(zhì)及安全性好的屬性結(jié)構(gòu)、容易工程實(shí)施的高層供水系統(tǒng)。

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作者簡(jiǎn)介：李建國(guó)，男，浙江紹興人，現(xiàn)就職于紹興康培爾凈化設(shè)備有限公司，工程師。