一種自動穩壓補水裝置的研究

郭磊 黑永雪（海工英派爾工程有限公司，山東 青島 266061）

一種自動穩壓補水裝置的研究

郭磊 黑永雪（海工英派爾工程有限公司，山東 青島 266061）

筆者對傳統的定壓罐進行了技術改進，研發了一種撬裝式自動穩壓補水裝置。該裝置應用于閉式循環水系統中，優勢明顯，應用前景廣闊。

穩壓補水；膨脹水箱；定壓罐；變頻泵補水設備；閉式循環冷卻水

1 傳統的穩壓補水設備

穩壓補水設備在暖通空調領域應用的較多，穩壓補水設備保證采暖或中央空調水系統冷熱介質（水），在系統內不倒空、不汽化、不超壓，并保持有一定供系統循環的壓力，保證系統冷熱交換穩定正常。

目前暖通空調系統常用有以下幾種定壓補水設備：①膨脹水箱；②定壓罐；③變頻泵。

1.1 膨脹水箱[1～2]

膨脹水箱定壓是通過水箱容積的緩沖調節作用，調節由于系統水溫變化或泄漏引起的系統介質（水）的容積變化，保持其系統冷熱媒介（水）壓力的相對恒定。它的優缺點如下：（1）優點：設備簡單、安全、少維護、運行費用低、壓力穩定、不用電；可以有效消除系統非正常工況下的超壓。（2）缺點：對最高點有空間位置要求；系統無法做到全密閉，有氧化腐蝕缺陷；不適應大容量系統的需要。

1.2 定壓罐

定壓罐由氣壓罐、補水泵、安全閥、電接點壓力表、控制箱等組合而成。當系統水溫變化或泄漏引起水的容積變化時，利用氣壓罐內氣體高壓縮性的緩沖作用，使系統壓力穩定在預設的壓力范圍內。如果系統壓力下降至預設壓力的下限時，啟動補水泵向系統供水，直至壓力達到預定的壓力上限值時止。若系統壓力超過設定的最高壓力值時，安全閥自行泄水降壓，以維持系統的壓力平衡。它的優缺點如下：（1）優點：布置靈活，不受高度的限制；設備集中控制管理，維修使用較方便；系統的氧化腐蝕減輕；較好地防止系統出現汽化及水擊現象；適應大面積高建筑物的需要。（2）缺點：補水泵啟動頻繁，泵的壽命短；系統壓力波動大，不能有效防止非正常情況系統超壓的問題；不能斷電，能源浪費較大，運行費用高；占空間大；氣壓罐中的氣囊耐候性不強，壽命有限。

1.3 變頻泵

變頻泵調速定壓補水設備，是變頻調速技術和膨脹水箱技術的結合。其基本原理是根據傳感器采集的系統的水壓力變化，通過邏輯計算調整電源頻率，平滑無級地調整補水泵轉速，即調節補水量，以達到實現系統恒壓點壓力相對恒定的目的。它的優缺點如下：（1）優點：有定壓罐的優點，但較定壓罐解決了補水泵啟動頻繁，影響壽命，耗費電能多的問題；罐體的容積小占空間小；操作方便更人性化；適應大面積高層暖通空調系統。（2）缺點：設備貴投資大，針對各個體需建立頻率與系統定壓模型，對使用、調整、維修人員技術要求高；相對膨脹水箱耗能，受電源影響。

2 自動穩壓補水裝置

膨脹水箱、定壓罐、變頻泵補水設備都存在一些缺陷，針對以上問題，筆者研發了一種自動穩壓補水裝置。

自動穩壓補水裝置[3]是在定壓罐基礎上做的技術改進，它由氣壓罐(1)、密封氣瓶組(3)、補水閥組(4)、補氣閥組(5)、安全泄壓閥組(6)，以及配套的儀表(2)、控制系統(7)組成。自動穩壓補水裝置為PLC全自動控制，無需人工干預。

2.1 工藝流程簡圖

自動穩壓補水裝置工藝流程見下圖：

圖2 自動穩壓補水裝置工藝流程簡圖

2.2 自動穩壓補水裝置工作原理

自動穩壓補水裝置配套PLC控制柜，控制氣壓罐的壓力和液位。液位信號與補水閥組連鎖，壓力信號與補氣閥組連鎖。PLC內設置高低液位值和高低壓力值，在設定的液位和壓力范圍內，設備正常運行。在設定的液位和壓力范圍外，PLC開啟自動補水或自動補氣工作模式。

（1）自動補水模式：當液位低于設定低液位值L1時，進入自動補水模式。補水閥組自動開啟，系統水源注入氣壓罐，為氣壓罐補水；當液位高于設定高液位值L2時，補水閥組自動關閉，停止向氣壓罐注入水源。

（2）自動補氣模式：當壓力低于設定低壓力值P1時，進入自動補氣模式。補氣閥組自動開啟，密封氣瓶組的高壓密封氣通過補氣閥，向氣壓罐補氣；當壓力高于設定高壓力值P2時，補氣閥組自動關閉，停止向氣壓罐補氣。

3 自動穩壓補水裝置的優缺點

與傳統的膨脹水箱、定壓罐、變頻泵補水設備相比，自動穩壓補水裝置優勢明顯。主要優點如下：（1）冷卻水在全封閉系統中運行，水質不易受到污染；（2）設備內沒有氣囊，設備耐候性好、使用壽命長；（3）該設備進水可以利用系統余壓，節省了水泵；（4）沒有動設備，節能效果明顯而且投資小；（5）撬裝設計，占地面積小，安裝方便。

4 自動穩壓補水裝置的應用前景

自動穩壓補水裝置很好的解決了傳統穩壓補水設備存在的問題，在工程實際應用中，獲得了較好的使用效果。特別是在在大型閉式循環冷卻水系統中，系統容量較大，定壓罐和變頻泵功率較大，耗能高，自動穩壓補水裝置優勢明顯，應用前景廣闊。

[1]王旭霞,一種新的定壓補水裝置,山西建筑,2003第3期.

[2]趙海生,成套定壓補水裝置在空調冷凍水系統中的應用,科學之友,2012年05月.

[3]一種自動穩壓補水設備[P].中國.實用新型專利. 4902574.2015年12月30日.