發(fā)布時間：2022-12-23 09:45:20
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的無負壓供水設備樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
【關鍵詞】無負壓給水；市場準入制度；行業(yè)標準與規(guī)范
隨著城市的發(fā)展，城市生活供水二次加壓泵站已經是居民小區(qū)和城市高層建筑給水中不可缺少的組成部分，這是因為目前城市給水管網局部水壓不夠高，還不能將水直接送到高層用戶，這樣就必須先將市政自來水泄至水池或水箱，然后通過二次加壓泵站將水供給到用戶，以保證每一個用戶的用水要求。但由于管理不善、水池、水箱缺乏定期的清洗、二次消毒措施失效以及系統(tǒng)本身的缺陷，造成的水質二次污染已直接影響了供水水質安全，甚至產生了嚴重的水質污染事故。因此保障二次加壓泵站飲用水質量與安全是不僅是衛(wèi)生、水務、自來水公司等政府部門的頭等大事，同是也是用戶管理單位與供水設備生產廠家的急需解決的事情。另外隨著國民經濟的高度發(fā)展與社會的進步，各地自來水公司供水能力的不斷加強，曾經的定時定量供水為已成為歷史，也為開發(fā)與研制新型環(huán)保節(jié)能供水設備提供了決定性的條件。
正是在以上相關的背景下，無負壓給水設備的研制成功并引入市場彌補了傳統(tǒng)供水方式的不足。中國第一臺無負壓供水設備于上個世紀九十年代中期研制成功并投放市場，但由于供水系統(tǒng)的法規(guī)要求和消費者的觀念滯后，無負壓產品一直沒能得到推廣使用。我國《城市供水條例》中曾規(guī)定：“禁止在城市管網公共供水管道上直接裝泵抽水。”這是因為抽水時可能產生的負壓會干擾水力工況，影響周圍用水，甚至造成管網破壞。所以在工程設計時首先建一個水池或水箱，再用增壓泵加壓到用戶供水管網。直到2003年“非典”期間，人們才對二次供水污染的嚴重性有了清醒的認識，特別是經過北京局部區(qū)域使用后，無負壓供水設備所具備的徹底解決二次供水污染、節(jié)約能耗等優(yōu)點，終于引起人們廣泛的關注。2004年，北京市政府文件中將上述《城市供水條例》相關條款解禁，山東等省份緊隨其后相繼出臺試用細則。現(xiàn)該類產品在北京已有近千臺套產品在使用中，山東、福建、天津、廣州等地區(qū)應用也較多。加之這種設備在節(jié)能、節(jié)水、節(jié)地、節(jié)省建設資金等方面具有顯著優(yōu)勢，成為了取代水池、水箱等傳統(tǒng)二次供水設施的首選設備，從而導致市場需求驟然升溫。
無負壓供水系統(tǒng)是在傳統(tǒng)變頻恒壓供水系統(tǒng)的基礎上發(fā)展起來的一種新型供水方式，它不是水泵、管件閥門、罐體和控制柜的簡單組合，而是集機械、電子、信息、自控技術為一體的高科技產品。隨著無負壓供水概念發(fā)展的深入，越來越多的科研單位及生產企業(yè)對無負壓技術進行了深入的研究，并取得了比較豐碩的成果。在國內無負壓技術根據市場上現(xiàn)有無負壓的給水設備工作原理進行分析，無負壓供水系統(tǒng)主要由變頻調速水泵機組、穩(wěn)流補償器、真空抑制器、壓力和流量傳感器、預壓自平衡器、控制柜、過濾器、倒流防止器等設備組成。根據其實現(xiàn)無負壓功能原理的不同，大體可以分為以下幾種形式：
（一）穩(wěn)流補償器和真空抑制器控制模式
當市政管網供水不足或用戶用水量大于市政管網供給能力時，真空抑制器打開，空氣進入穩(wěn)流補償器中，使原本封閉的補償器變?yōu)閿嗔魉洌种曝搲寒a生，另在穩(wěn)流補償器中設置液位控制，當?shù)陀诘臀粫r，水泵停止工作。
（二）自控限流模式
當市政管網供水不足或用戶用水量大于市政管網供給能力時，通過壓力傳感信號的反饋，采取限制變頻器，使水泵不超量取水，而當市政管網供水滿足要求時，系統(tǒng)恢復正常。
（三）壓力控制點方式
當市政管網供水不足或用戶用水量大于市政管網供給能力時，直起變流量恒壓供水泵，待供水滿足要求后，系統(tǒng)恢復正常。
【關鍵詞】：無負壓供水設備 高層建筑
近幾年來，隨著廣饒縣城市建設的快速發(fā)展，人口擴容與土地緊缺之間的矛盾逐漸凸顯，進而6層以上的小高層及高層建筑已取代多層建筑成為城市建設主流，二次供水加壓設備也成為高層建筑給水中不可缺少的組成部分。2007年以前，高層建筑供水通過將市政自來水泄至水池或水箱，再通過二次加壓泵站將水供給到用戶，從2007年開始逐步使用無負壓二次供水設備，它無需建造水池，具有節(jié)能、節(jié)水、節(jié)地、節(jié)省投資、避免二次污染等優(yōu)點，一定程度上解決了傳統(tǒng)供水方式的弊端，順應了市場需求。但是，這類產品的推廣使用一直爭議不斷，遠未成熟定型。
一、無負壓變頻恒壓供水設備的組成及工作原理
1、設備組成
無負壓變頻恒壓供水設備由無負壓調節(jié)罐、加壓泵組、真空消除器、液位探測器、智能變頻控制系統(tǒng)和各種管件及閥門等組成。
2、工作原理
它的工作原理是：供水管網的水直接進入無負壓調節(jié)罐。當用水壓力及水量滿足要求時，設備通過旁通止回閥向用水管網直接供水；當管網壓力不能滿足用水要求時，系統(tǒng)通過壓力傳感器給出起泵信號啟動水泵運行。水泵供水時，若管網的水量大于水泵流量，系統(tǒng)保持正常供水；用水高峰期時，若管網水量小于水泵流量時，調節(jié)罐內的水作為補充水源緩解用水需求。設備中的真空消除器能夠消除自來水管網的負壓，使系統(tǒng)更加節(jié)能和穩(wěn)定。若管網停水而導致調節(jié)罐內的水位不斷下降，液位探測器給出水泵停機信號以保護水泵機組。水泵機組需有一臺備用。智能控制系統(tǒng)通過高性能變頻器控制水泵的轉速，實際出口壓力始終恒定在設定值上，能充分利用自來水管道的壓力，不會造成壓力水頭的損失，達到顯著節(jié)能的目的。
二、無負壓變頻恒壓供水設備應用范圍
無負壓變頻恒壓供水適用于任何供水壓力不足地區(qū)的加壓給水。如：新建改建擴建的住宅小區(qū)、寫字樓、綜合樓生活用水；自來水廠的給水中間加壓泵站；工礦企業(yè)的生活、生產用水；各種循環(huán)水系統(tǒng)等，正在越來越多的應用于城市、村鎮(zhèn)供水工程當中。
三、無負壓變頻恒壓供水設備的優(yōu)缺點
優(yōu)點：無負壓管網增壓設備應用于管網二次加壓直接供水系統(tǒng)，可提高供水質量和水質，減少占地面積，可以做到無人值守自動運行，節(jié)省了投資和運行費用；運行后明顯減少了電機啟動次數(shù)、節(jié)省維修經費和電能，具有很好的應用前景。但是設計時應根據實際進水管網的水壓、流量條件和工程的具體要求，進行分析計算，保證設備選型的正確，使系統(tǒng)在合理工況下運行。
缺點：首先，它的供水可靠性不如傳統(tǒng)供水系統(tǒng)：由于無負壓供水方式不設儲水池，當市政供水有故障時，整個設備即停止運行，用戶將處于停水狀態(tài)。當供水量不能滿足用水高峰期用水量時，為了不對管網產生抽吸，設備水泵將調速運行，也無法確保用戶用水的可靠性。其次，由于它是一種新型的設備，技術上還不是十分成熟，消除負壓功能一但無法實現(xiàn)，將對供水安全構成嚴重威脅。第三，由于它是從市政管網中直接抽水，盡管可以解決負壓問題，但必須取得主管部門批準。更為關鍵一點：有關無負壓給水設備的行業(yè)標準編制工作還在進行中，如果無約束條件地將無負壓給水設備接入市政管網，就可能使市政供水管網超過承受能力，而且也可能使劣制產品趁虛而入，給用戶用水和管網安全帶來隱患。因此，對無負壓給水設備的使用范圍應該慎重選擇。
關鍵詞：無負壓供水；工作原理；優(yōu)特點；推廣應用
近年來隨著城市建設的不斷加快，高層建筑日益增多，二次供水設施成為自來水供水管網建設中不可缺少的一部分。然而，傳統(tǒng)二次加壓供水方式，水池、水箱造城市生活供水二次加壓泵站已經是居民小區(qū)和城市高層建筑給水中不可缺少的組成部分，這是因為目前城市給水管網局部水壓不夠高，還不能將水直接送到高層用戶，這樣就必須先將市政自來水供至水池或水箱，然后通過二次加壓泵站將水供給到用戶，以保證每一個用戶的用水要求。
由于傳統(tǒng)的氣壓供水設備和變頻調速供水設備都不能有效地避免水泵抽水時市政管網產生負壓的問題，所以市政供水部門一般不允許其加壓水泵從管網直接抽水，需要設置貯水池，貯水池的存在導致市政管網剩余水壓得不到利用，每年浪費的能量驚人。無負壓供水技術是對傳統(tǒng)的二次供水技術的革新，在市政管網壓力允許的情況下，直接從市政管網中取水增壓，從而達到節(jié)能的目的。無負壓供水技術具有節(jié)能、衛(wèi)生安全、節(jié)約投資、管理方便等優(yōu)點，具有推廣應用價值。
1傳統(tǒng)二次供水方式的主要形式及存在的問題
傳統(tǒng)的二次供水形式主要有以下幾種:
(1)水泵與水池(箱)聯(lián)合供水形式:指既設高(中)位水池(箱)，又設低位水池(箱)的供水形式。
(2)變頻調速供水形式:指只設低位水池(箱)，采用變頻調速設備的供水形式。
(3)壓力罐供水形式:指只設低位水池(箱)，采用壓力罐及變頻調速設備的供水形式。
常規(guī)的二次供水方式在市政供水管網水壓不足需要增壓時，首先將市政管網供水流入水池，再進行二次加壓，這種二次供水方式存在以下幾個問題:
(1)無法充分利用市政供水管網原有的壓力;
(2)存在著水質二次污染的嚴重問題;
(3)水池/箱需要定期清洗維護，增加了二次供水管理費用和難度;
(4)水池不僅占地面積較大又增加了設施的總投資等等。
由于常規(guī)的二次供水方式存在以上諸多問題，到20世紀90年代末期，無負壓供水技術在日本、美國、西歐等發(fā)達國家已得到普遍使用，并且建立了一整套完善的產品標準體系。
2無負壓給水設備的結構配置及工作原理
設備配置及運行原理:
(1)設備配置:(以罐式兩臺泵為例)設備進口處設置倒流防止器、過濾器和一個穩(wěn)流調節(jié)罐。穩(wěn)流調節(jié)罐頂部設一個真空消除器或負壓消除器，罐內設液位探測傳感裝置。兩臺水泵并聯(lián)，并設有旁通管。
(2)運行原理:當管網進水量大于設備出水量時，調節(jié)罐滿水，水泵通過調節(jié)罐從管網里吸水。當管網進水量小于設備出水量時，調節(jié)罐內的壓力和液位開始下降。當罐內壓力低于大氣壓時，進/排氣閥打開進氣，防止罐內產生負壓。當調節(jié)罐水位繼續(xù)下降到設定的低液位時，水泵停止運行。
(3)負壓消除裝置(真空消除器)經過多年持續(xù)不斷的改進，真空消除器有以下幾種形式:①在進/排氣閥上加設過濾膜裝置，對進入穩(wěn)流調節(jié)器的空氣進行過濾，以保證水質清潔;②用帶氣囊的隔膜氣壓罐代替無氣囊的緩沖水罐，保證空氣與水的隔離;③自平衡式;④預壓式等多種負壓抑制方式，保證了設備不產生負壓和不被空氣污染。無論哪一種都應當在穩(wěn)流調節(jié)器上裝設壓力傳感裝置和液位控制裝置，當罐內壓力低于設定值或罐內液位低于設定值時，強制水泵停止運行等等。應當說目前國內大多數(shù)無負壓供水設備利用水力、機械或電氣控制等措施，可以有效地防止水泵吸水時在管網中產生負壓。
3無負壓供水設備的種類
目前，市場上所用的無負壓供水設備主要有3種:密封式、穩(wěn)流罐式、調節(jié)水箱式。但細節(jié)上也有不同之處:
(1)密封式:該方式將電機、水泵等設備完全密封于不銹鋼容器內，基本杜絕了水質二次污染，占地少，安裝靈活，可安裝在樓梯間、地下池子等地方，施工周期短，但無儲備水量，城市公共供水管網停水時，容易出現(xiàn)斷水現(xiàn)象。
(2)穩(wěn)流調節(jié)罐式:該方式在水泵前裝設可承壓的穩(wěn)流調節(jié)罐，靠其調節(jié)作用，可進一步降低對城市公共供水管網的影口向。
(3)調節(jié)水箱式:該方式設有不承壓的調節(jié)水箱，調節(jié)水箱與水泵并聯(lián)，通過電控裝置，使調節(jié)水箱內的水每天至少循環(huán)兩次，確保水質不變。當市政管網的水量、水壓條件能滿足無負壓供水方式要求時，直接從市政管網取水;否則，從調節(jié)水箱取水。可用于自來水管網供水不穩(wěn)定的區(qū)域。由于存在水箱，仍要按規(guī)定進行清洗消毒。
4無負壓供水設備的選型
根據《建筑給水排水設計規(guī)范》(GB50015-2003)第3.6.4條款計算設計流量、根據用戶配置的用水器具及供水、用水時間額定、自來水進水量(由自來水管徑、壓力長度等條件確定)、顧客實際用水量、建筑物高度等數(shù)據來綜合確定的。穩(wěn)流調節(jié)罐是按照自來水滿足顧客要求的情況下估算的，如果自來水管徑很細或壓力很低，進水流量不能滿足用水高峰的要求，需要重新計算穩(wěn)流調節(jié)罐的容積，計算公式如下:
式中：
Q進――是用水高峰的自來水進水量（m3/h）;
Q出――用水高峰的顧客用水量（m3/h）;
t――用水高峰持續(xù)時間（h）。
5無負壓供水與變頻恒壓供水的比較（見下表）
比較名稱 無負壓供水設備 變頻恒壓給水設備
基礎建設 不用建水池、水箱、基礎投資小 需建地下水池或不銹鋼水箱，基礎投資較大
水質污染 綠色環(huán)保型，全封閉，無污染 地下水池存在少量的二次供水污染
相同用戶水泵功率 利用原管網水壓，水泵運行功率小，節(jié)能更多 原管網水壓不能利用，水泵運行功率相對偏大
供水流量 零星流量時，通過旁通管直供水，無需啟泵，節(jié)水，全封閉系統(tǒng)無滲漏不需維護水池 零星流量時，輔泵與氣壓罐交替工作，啟動輔泵
組成 調節(jié)罐+水泵+智能控制系統(tǒng) 地下水池+水泵+智能控制系統(tǒng)
特點 無負壓管網疊壓，變頻控制 變頻恒壓
用電節(jié)能 節(jié)能50%以上 節(jié)能30%以上
環(huán)保方面 全封閉系統(tǒng)，無二次污染，節(jié)水 敞開式水池，有二次污染
占地面積 結構簡單、緊湊，空間利用率高，占地面積少，建設周期短，易安裝 需地下水池，占地面積較大，建設周期較長
6無負壓給水設備存在的問題
無負壓供水技術存在的幾個問題:
(1)無負壓供水設備在來水不足時為了實現(xiàn)無負壓功能必須以犧牲用戶用水，即停止或減少水泵吸水作為代價。
(2)無負壓供水設備僅僅解決了水泵吸水口處的壓力臨界于負壓時水泵如何停止吸水的問題，但并沒有對管網可能產生的影。向(如水壓波動、水表計量等)作全面的分析和預防。
(3)使用無負壓供水設備時必須充分考慮當?shù)爻鞘泄芫W系統(tǒng)的水力條件。無負壓供水技術應用不當可能出現(xiàn)影響周圍用戶的水壓、降低用水可靠性、水泵效率偏低、旁通管路水質下降等問題;過分的強調或夸大設備的“無負壓”功能，是不科學的。在外部管網水力條件不匹配的情況下，任何設備都無法實現(xiàn)真正意義上的無負壓。
(4)舊前，國內大部分城市沒有出臺相應的城市二次供水管理辦法。無負壓技術在二次供水領域的應用基本處于無政府管理狀態(tài)，為今后二次供水管理及安全優(yōu)質供水埋下了隱患。為了保證城市二次供水的安全可靠，不斷增強依法管理的自覺性，加大對二次供水管理的力度，建立健全配套的管理制度，使二次供水管理工作走上規(guī)范化、法制化的軌道，很顯然，此問題已經提上了議事日程。
7無負壓給水設備的管網接入條件探討
我國1994年頒布的《城市供水條例》中規(guī)定:“禁止在城市管網公共供水管道上直接裝泵抽水。”這是因為在城市供水條件尚不成熟的情況下，沒有控制和保護措施，從管網直接抽水可能會對管網水質、水壓產生不良影響，甚至造成管網破壞。隨著城市供水條件的完善以及供水技術、自動化控制技術的發(fā)展，無負壓供水技術在國內推廣使用的條件日趨成熟。
我們認為，既然無負壓供水技術仍存在不少的問題，這就要對其接入管網的條件進行約束和規(guī)定。
(1)應當規(guī)定當室外給水管網的水量、水壓達到一定要求時，方可選用直接增壓二次供水設備。
其中:①水量要求用戶需水量低于管道供水量時(供水量可按經濟流速計算)，即可滿足水量要求;用戶需水量高于管道供水量時，可以采取加大配水管管徑或適當增加穩(wěn)流調節(jié)罐容積的方式滿足用水需要。否則，不得選用直接增壓方式。②水壓要求:室外給水管網的壓力不得低于0.2MPa(參考值)。這些數(shù)據的獲得必須咨詢用戶所在地的自來水公司。換句話說，從技術角度講，要想接入無負壓供水設備理應到自來水公司技術部門進行備案審批。
(2)無負壓供水設備必須有多重的、可靠的防負壓、防倒流、防水表計量沖擊等措施。
(3)為了避免對城市公共供水管網的水質造成污染，這就需要有質量技術監(jiān)督部門的鑒定證書，證書中應特別注明防負壓、防倒流方面的鑒定結論，以確定能否具備直接接入管網的條件。
(4)引為防止設備本體對水質造成污染，無負壓供水設備還必須具有市級衛(wèi)生監(jiān)督部門的衛(wèi)生許可證。
8關于無負壓給水技術推廣應用的幾點建議
(1)加強無負壓供水技術的推廣應用宣傳工作。通過新聞媒體等形式廣泛進行宣傳，使全社會認識到這種供水方式的優(yōu)點，對新建、改建、擴建的二次供水設施，在符合條件的區(qū)域，建議采用無負壓供水方式。
(2)無負壓供水技術在國內還屬于一種新型的供水技術，目前尚沒有任何關于無負壓供水技術的國家標準。為使無負壓供水的工程設計、施工、驗收能夠做到技術先進、經濟合理、安全適用、運行可靠，業(yè)內專家強烈呼吁現(xiàn)階段應盡快建立無負壓供水方式的應用法規(guī)、技術規(guī)程等。
(3)明確采用無負壓供水方式的區(qū)域應滿足的供水條件。我們認為:防負壓方面，至少應設電控裝置和機械裝置;防倒流方面，應盡可能設多層防護措施，確保對城市公共供水管網水質不產生任何影響;節(jié)能方面，應考慮夜間用水量很小情況下的能耗問題。實施此類供水方式時，應該從供水設計開始，考慮增加相應的設施，例如采用加設孔板、加設流量調節(jié)閥、加設定時啟閉閥等手段，嚴格控制進水管的最大瞬時流量在水表額定流量范圍內，對水表規(guī)格的選擇要合理，以避免對管網壓力和計量水表造成沖擊，盡量減少無負壓供水設備的負面效應。
(4)加強無負壓供水新技術的研發(fā)工作。鼓勵引導設備生產廠家在防負壓、防倒流、節(jié)能等方面進一步攻關。
(5)嚴把無負壓供水設備的質量關。技術監(jiān)督部門應嚴格按照企業(yè)標準對無負壓供水設備進行技術鑒定，鑒定合格的，頒發(fā)有關證件。且每年可對鑒定合格廠家的設備進行抽檢，確保設備質量過關。對性能先進的設備可進行公示或下發(fā)文件推廣應用。
(6)積極創(chuàng)造條件，盡可能滿足無負壓供水方式用水需求。今后新敷設和更換自來水管道時，用戶應具有超前意識，盡量加粗管徑，以滿足接入無負壓供水方式和周圍用戶對水量的需求。
關鍵詞：無負壓；控制原理；補償罐；水泵；注意事項；
前言
自從無負壓供水設備成功突破關鍵技術問題問世以來，解決了傳統(tǒng)供水設備的多種弊端，在環(huán)保、節(jié)能、節(jié)水等關鍵技術方面取得了突破性的進步，在國內供水領域逐漸被人們所認可，繼而逐漸被廣泛應用。
1．無負壓供水系統(tǒng)的組成及原理
無負壓供水系統(tǒng)是在傳統(tǒng)供水系統(tǒng)的基礎上發(fā)展起來的一種新型供水方式主要由穩(wěn)壓補償灌、水泵機組、雙向補償器、無負壓流量控制器、變頻控制柜、壓力傳感器等組成。在采用獨特的預壓平衡技術、負壓反饋技術、真空抑制技術及信號采集分析處理技術的基礎上,無負壓供水以完全和空氣隔絕、外界管網不受影響為前提,利用原有自來水管網壓力進行高效節(jié)能供水的一種二次加壓方式。
其主要特征是設備直接和市政自來水管連接，為全封閉給水方式。系統(tǒng)檢測裝置采集的進水口水壓信號通過微機控制真空抑制器及穩(wěn)流補償器中的裝置控制水泵運行，水泵轉速隨著進水口的壓力變化而進行自動調整變化，抑制負壓產生，保證供水正常及城市管網不受影響。
2．無負壓供水系統(tǒng)的優(yōu)缺點
現(xiàn)在的城市高層建筑越來越多、規(guī)模也越來越大，用水的安全、衛(wèi)生要求也越來越高。用水的二次污染、管道負壓或真空現(xiàn)象、個體超量取水、管網壓力陡降是設計人員不得不考慮的問題。
無負壓供水設備可以避免或減少用水管網中出現(xiàn)的諸多難題，成功解決了二次供水污染源、管道負壓、管網不穩(wěn)定等問題。
其顯著的優(yōu)點：徹底取消水箱或水池，整套無負壓給水設備為全密閉結構，從根本上防止了水質的二次污染；取消儲水水箱或水池，不但避免了原有的自來水進入水池后壓力變零減少了能源浪費，而且可充分利用自來水管道的壓力，并通過穩(wěn)流補償、真空抑制、空氣隔斷及負壓反饋技術智能化控制水泵以最合適的轉速運轉，即降低水泵的損耗和能耗，又抑制高峰期用水時負壓的產生，同時對用戶不產生多余的水頭損失；無負壓給水設備還具備小流量停機保壓功能，當用水低峰期時設備控制系統(tǒng)會自動進入小流量停機保壓模式，設備停機但仍能維持系統(tǒng)供水所需的工作壓力，解決了設備長時間運行所造成的電能浪費問題，達到了顯著節(jié)能的目的。
此系統(tǒng)尤其是針對建筑高度超過100m的高層建筑，無負壓串聯(lián)供水方式更顯示出其本身的優(yōu)越性。無負壓串聯(lián)供水方式從很大程度上解決或減低了傳統(tǒng)串聯(lián)供水的管網負壓、長時間低頻運轉能耗高、住戶用水末端壓力波動、水泵汽蝕及斷流空腔二次彌合水錘破壞等現(xiàn)象，顯示了該方式在節(jié)能、安全運行、防噪音等方面的優(yōu)越性。
另外，無負壓供水系統(tǒng)投資小，使用更經濟，安裝簡單，施工周期短，還可以大大地節(jié)約了占地面積。但也存在不足之處：由于它缺少蓄水設備,市政供水一有故障,整個系統(tǒng)將處于停水狀態(tài)，而且必須保障管網承受能力,
否則會給管網安全帶來隱患。
3．無負壓供水系統(tǒng)設計的條件、關鍵部件的選擇
1）無負壓供水系統(tǒng)并不適應所有的建筑，城市給水管網經常性停水、水頭過低、Q , H 波動過大、可能造成回流污染危害的區(qū)域（如醫(yī)院、化工）等場所均不適宜適用該系統(tǒng)。
為保證無負壓供水系統(tǒng)的正常運行，應當滿足：總建筑面積小于20萬平方米，市政供水管線口徑應大于或等于DN300，供水干管管徑應大于或等于DN15，管網壓力應大于0.22Mpa。對于單套加壓設備的額定供水量不得大于32立方米/小時。否則系統(tǒng)運行時可能會間歇性停止，造成斷水。無負壓加壓供水設備也應當啟動時，泵吸水口壓力下降值不得超過0.02Mpa，水泵進水口前必須安裝倒流防止器。設備要具有由泵吸入口壓力控制的自動開停功能，水泵要具有自動隨戶內用水狀態(tài)而變換的休眠和喚醒功能。
2）無負壓供水系統(tǒng)各個組成部件有不同的組合形式：
緩沖罐體+進排氣式負壓抑制裝置的儲水容積相對較大，可以有效的補充市政水源短暫不足的情況。
緩沖罐體(內襯膠囊)+補氣裝置借鑒了原有隔膜式氣壓罐的丁作原理,可以有效地調節(jié)市政管網的壓力波動，起到削峰補償?shù)淖饔谩?/p>
緩沖罐體+全密閉負壓抑制裝置也適用于管網壓力以及流量都非常充足的情況下。可以有效的調節(jié)市政管網的壓力波動，起到消峰補償?shù)淖饔茫嬖谌菀拙奂瘹怏w的缺陷。
緩沖罐體(分倉式、全密閉負壓抑制裝置在輸水管道和配水管道隆起點和平直段的必要位置，裝設排(進)氣閥，也非常符合供水要求的供水方式。
穩(wěn)流補償罐是無負壓供水系統(tǒng)的重要組成部分，其容積V罐應按下式計算：V罐≥(Q出一Q進)•丁，Q出―管網疊壓式(無負壓)給水設備水泵的最大出水量；Q進一指市政供水管或居住小區(qū)給水干管經過吸水管能進入穩(wěn)流補償罐(水泵)的最大流量；卜水泵最大流最(即用戶最大用水量)的持續(xù)時間。引水管以管內流速按1．5 m／s來估算吸水管的過流量。當Q進>Q出時，穩(wěn)流補償罐的容積沒有嚴格要求。
3）選用水泵時，要保證水泵在高效區(qū)工作，無負壓給水設備水泵的揚程是泵組出口設定水壓與市政或小區(qū)供
水流至水泵進口尚存余壓的差值。而水泵進口尚存的余壓是個變值，它受用水量變化而引起的吸水管的水流阻力(沿程和局部阻力)影響，因此應按不同工況下水泵高效區(qū)的核算，讓水泵在盡量多的時間內處于高效區(qū)工作狀態(tài)，這樣才能使設備節(jié)能節(jié)電的優(yōu)點顯現(xiàn)出來。
【關鍵詞】無負壓供水技術；城市自來水供水系統(tǒng)；應用；分析
城市化的進程直接決定了供水系統(tǒng)需要傳達的范圍，同時要求水源的質量能夠得到保障。作為一種新型供水技術，無負壓供水技術是一種較為理想的節(jié)能供水技術，能夠提高供水效能，同時減少污染、運行可靠，受到了大范圍運用。
一、無負壓供水技術概述
無負壓供水技術指的是以市政管網為水源，充分利用市政管網原有的壓力，形成密閉的連續(xù)接力增壓的供水方式，該方式的節(jié)能效果比較好好，沒有水質的二次污染，是變頻恒壓供水技術的發(fā)展與延伸。該技術能直接與自來水管網連接，對自來水管網不會產生任何副作用的二次給水設備，在市政管網壓力的基礎上直接疊壓供水，節(jié)約能源，并且還具有全封閉、無污染、占地量小、安裝快捷、運行可靠、維護方便等諸多優(yōu)點。
無負壓供水設備通過智能控制控制技術與穩(wěn)壓補償技術實現(xiàn)設備對市政管網不產生負壓，保證向用戶管網不間斷供水。設備采用的流量控制器在維持最低服務壓力的基礎上能夠自動調節(jié)市政管網向設備的輸入水量，確保市政管網不產生負壓，用水高峰期時能量儲存器釋放預充的一定壓力的氮氣，保證穩(wěn)壓補償罐高壓腔的水帶有一定壓力補償?shù)胶銐呵恢校谝欢〞r間內可補充市政管網來水量的不足，通過雙向補償器，在用水低谷期時對穩(wěn)壓補償罐進行蓄能，對用戶管道起穩(wěn)壓補償作用，夜間及小流量供水時可通過小型膨脹罐供水，防止水泵頻繁啟動。充分利用了市政管網的壓力，節(jié)能效果顯著。水泵如果直接連接在市政管網上，不需要建造蓄水池，直接與市政管網連接，但我國城市供水條例規(guī)定為了防止對周圍居民用水產生影響，不許將生活、生產水泵直接安裝在市政管網上。為了解決供水設備既可串接在市政供水管網上又不產生負壓，更不影響其它用戶的用水，需要在水泵進口與市政管網之間增設無負壓流量控制器、分腔式穩(wěn)壓補償罐，雙向補償器等，無負壓流量控制器時刻監(jiān)視市政管網壓力，在保證市政管網不產生負壓的同時還可充分利用市政管網原有壓力。
二、無負壓供水在城市自來水供水系統(tǒng)中的適用范圍
適用于用水用戶原有的加壓系統(tǒng)在節(jié)能降耗方面做出的改造；適用于中水、污水、廢水處理廠、自來水廠、給水加壓泵站等；適用于各類工礦企業(yè)生產用水，具體來說包括循環(huán)冷卻水、工業(yè)鍋爐供水系統(tǒng)等等；還適用于中高層建筑、等生活用水系統(tǒng)中以及相應的消防給水系統(tǒng)、暖通工程用水、中央空調在水循環(huán)方面的用水等等。
無負壓供水在城市自來水供水系統(tǒng)中的應用解決了傳統(tǒng)的供水技術常見的幾個問題。常見的供水技術中，常常出現(xiàn)以下幾個問題：首先是污染嚴重——一般的自來水供水中，必須先將水源放入大型的水池或大型的水箱中，這些水池或者水箱的密封性較差，再加上面積較大，常常出現(xiàn)一些雜物、垃圾在水面上，這樣就極容易污染水源，同時還會大量的滋生水垢和水生細菌等，用戶喝了或者用了這些水，極容易影響到身體健康。第二個缺點是投資成本高——在傳統(tǒng)的共識系統(tǒng)技術中，必須先將水源放入大型的水池或大型的水箱中，這就需要進行大型水池或水箱的建設，建設費用比較高，投資成本較高。占地大——依然是需修建水池或水箱，這樣的大型水池水箱的占地空間非常大，不僅僅占用地面，還造成了大量的地上空間的浪費。能耗高——一般的自來水供水中，必須先將水源放入大型的水池或大型的水箱中然后再進行加壓工程，這樣做的后果就是直接導致市政的供水管網的壓力利用率降低，甚至用不到，嚴重浪費資源。浪費嚴重——用來進行水源儲存的水池或者水箱一般情況下都會采用土建結構進行建設，土建工程在防水方面做的不好的話，就極容易發(fā)生滲水、跑水、漏水等令人頭疼的現(xiàn)象，同時土建工程的材料會對水源造成污染，為了防止污染嚴重，工作人員還需要對水池或者水箱進行定期的清洗，在清晰的過程中，有浪費了大量的清水，同時還加大了后期清潔維護費用的開支等。
三、無負壓技術控制要點
1、控制技術
無負壓供水系統(tǒng)的原理是設定一個恒定的水源壓力值，如果供水網道中的管網壓力一旦高于前面設置的恒定的壓力值的時候，壓力變送器就會將管網中承受的水的壓力值向變頻控制柜進行反映，在這種情況下，供水系統(tǒng)中的自來水可通過直供管路實施供水工作。如果供水網道中的管網壓力一旦低于前面設置的恒定的壓力值的時候，壓力變送器就會將管網中承受的水的壓力值向變頻控制柜中的比例-積分-微分控制器進行反映，然后通過UPC看門狗控制器對水流輸出的頻率進行分析控制，同時迅速啟動水泵機組，在對水泵機組的水泵運轉速度進行調節(jié)和控制的基礎上，對恒壓供水進行間接防控和掌管。如果經歷以上的調節(jié)，自來水供水系統(tǒng)還是不能完全滿足客戶的供水要求時，那么就由中央控制中心對水泵的運轉速度進行統(tǒng)一協(xié)調管理，進而維持供水平衡，滿足用水用戶的相關供水需求。
2、無負壓技術
無負壓供水系統(tǒng)采用微機變頻技術和有效的負壓處理技術實現(xiàn)疊壓供水。設備通過真空補償系統(tǒng)及全封閉結構實現(xiàn)了與自來水管網的直接串接，并且克服了對管網的不良影響。該設備通過管網壓力表、真空抑制器及穩(wěn)流補償器中的檢測裝置采集穩(wěn)流補償器內的真空度及水位信號，實時反饋，通過微機控制真空抑制器及穩(wěn)流補償器中的特殊裝置動作，抑制負壓產生，保證該設備不對城市管網產生影響。
3、壓力自動補償技術
根據系統(tǒng)阻力特性，當流量越大時，系統(tǒng)的阻力越大。為了滿足系統(tǒng)在最大用水量時有足夠的揚程來克服系統(tǒng)阻力，一般廠家在設定系統(tǒng)壓力時只能按最大流量所需的壓力來設置，當小流量用水時壓力過剩造成能量浪費。可以根據系統(tǒng)用水量的變化自動調節(jié)系統(tǒng)的設定壓力，在小流量用水時運行在低壓力值，隨著用水量的增大，系統(tǒng)按照水力特性，逐漸增大系統(tǒng)的使用壓力。從而最大限度地節(jié)省了電能。
四、無負壓供水技術使用中出現(xiàn)的問題
1、由于系統(tǒng)缺少蓄水池，市政供水管網一旦故障或區(qū)域停水，整套系統(tǒng)將處于癱瘓狀態(tài)，影響用戶用水的可靠性；
2、無負壓供水技術在防污染方面還需加強改進。
無負壓供水技術在一定程度上解決了水箱儲水的二次污染，但是由于該技術中運用到的設備具有斷流功能，當加壓供水區(qū)域用水量大于供水管網的供水量是，調節(jié)罐上的真空破壞裝置將開啟，空氣進入水罐，使原本封閉的調節(jié)罐變?yōu)閿嗔魉洹Ｋ栽趯嶋H運行的過程中，無負壓供水設備不可能完全的實行全封閉運行，在客觀上依然存在污染方面的漏洞，會有空氣進入到供水系統(tǒng)中，繼續(xù)污染水質。所以要加強相關技術的發(fā)展，防止甚至杜絕污染。
2、由于設備直接與市政供水管網鏈接，倒流防止器若出現(xiàn)問題，可能會回流，所以禁止醫(yī)院，化工，洗染，制藥等行業(yè)使用。
3、無負壓供水技術設備相關規(guī)范不健全
因為該技術是比較新興的，所以無負壓供水技術設備相關規(guī)范存在不健全的問題。相關部門要加快無負壓供水技術設備的規(guī)范標準的建設管理標，然后依照規(guī)范進行設備的生產以及運用，同時還能夠加快相關技術的發(fā)展進步，引領供水系統(tǒng)向著規(guī)范化邁進。
結語：
文章中提到，城市化范圍的不斷擴大增加了城市供水系統(tǒng)運行的難度，要完成民眾的生活生產用水供水任務、減少水質污染等問題，最好的辦法就是運用無負壓供水技術。文章就無負壓供水技術在城市自來水供水系統(tǒng)中的應用進行了具體的分析比較，作為一種較為理想的節(jié)能供水技術，希望無負壓供水技術能夠得到最大范圍的應用，同時，相關技術能夠繼續(xù)強化，為供水系統(tǒng)的發(fā)展提供參考，進一步提高供水效能。
參考文獻：
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[3]蒲永生.淺析無負壓供水技術在城市自來水供水系統(tǒng)中的應用[J].科技信息，2012（24）
【關鍵詞】二次供水；無負壓供水系統(tǒng)；改造方案；措施；經濟性
隨著城市的建設發(fā)展，高層住宅越建越多，二次供水設施成為保證住戶用水不可缺少的一部分。傳統(tǒng)的二次供水設施多采用變頻恒壓供水方式將水池（箱）內的水輸送到用戶管網。但隨著時間的推移，部分居民住宅二次供水設備因日益陳舊、老化問題凸顯， 造成供水不足、水質二次污染，嚴重影響著居民的生活和用水安全[1]。隨著現(xiàn)代生活對飲用水水質等要求的不斷提高，更突顯了城市居民住宅二次供水設施更新改造工作的重要性和緊迫性。
考慮到傳統(tǒng)的二次供水設施易產生二次污染問題，無負壓供水系統(tǒng)（又稱管網疊壓供水系統(tǒng)）在傳統(tǒng)變頻恒壓供水系統(tǒng)的基礎上逐漸發(fā)展起來。作為一種新型供水方式，與傳統(tǒng)的變頻供水形式相比，具有衛(wèi)生、節(jié)能、省地、節(jié)省初期基建投資，安裝簡便、運行維護簡單且成本低的特點[2]。在市政管網供水條件允許時，可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的變頻恒壓供水設施，在居民住宅樓二次供水設施更新改造時推廣采用。
1 項目概況
以北京西城區(qū)某20層居民住宅樓為例，建筑高度60m。地下一層為人防，一層至二十層為住戶。二次供水設施設在地下一層水泵房內，采用變頻恒壓供水方式，且設備已投入使用14年。經北京市衛(wèi)生局衛(wèi)生監(jiān)督所的檢查，不符合二次供水設施衛(wèi)生規(guī)范的要求。其原因如下：第一、水箱外壁有銹蝕、水箱材料老舊并已在飲用水管理規(guī)定中被淘汰禁用；第二、水箱間內有污水管通過，規(guī)范不允許；第三、水箱間內墻、地面及頂棚破舊，條件較差。第四、變頻水泵為鑄鐵材質，對水質有污染，且已過時淘汰。
因水箱間內的改造空間有限，若將老舊的水箱、水泵機組進行更換，并對泵房內的墻面及頂棚進行裝飾處理，施工難度較大且斷水時間長。結合無負壓供水設備的特點，衛(wèi)生監(jiān)督所建議將現(xiàn)有老舊的變頻供水系統(tǒng)改為無負壓供水系統(tǒng)，以確保用戶能喝到符合衛(wèi)生標準的飲用水。
基于上述改造需要，本項目于2014年第三季度改造實施完畢，成功由變頻供水形式改造為無負壓供水形式，安裝切換較方便。目前已投入使用且滿足用戶對水質、水量及水壓的使用需求。截止到發(fā)稿，二次供水衛(wèi)生許可證正在辦理過程中。
2項目給水方案的選取
2.1 水源
本工程的水源為市政自來水管網，從市政供水管至連接設備管的管徑為DN100，市政管網供水壓力為0.25～0.30Mpa，管網水力條件較穩(wěn)定。住宅樓內生活給水系統(tǒng)與消防給水系統(tǒng)相獨立設置。
2.2 用戶用水情況
本建筑物最大日用水量為115m3/ d，最大小時用水量11m3/ h。最不利供水點標高60m。五到二十層為加壓區(qū)，其中5～13層用戶為中區(qū)，14～20層用戶為高區(qū)。加壓區(qū)共計128戶，其中一廚一衛(wèi)112戶，一廚二衛(wèi)16戶。衛(wèi)生器具給水總當量為551，最大用水時給水當量平均出流概率約為2.0%。
2.3 原給水系統(tǒng)的布置
本工程給水系統(tǒng)原設計方案為：一到四層住戶由市政管網直接供水；五至二十層采用水箱+變頻水泵的供水方式。原DN100市政給水管從地下一層基礎外墻進入泵房內，后分為三路。一端連接低區(qū)供水管（DN70），一端通過DN100供水管進生活水箱，另一端接消防供水系統(tǒng)。生活水箱內儲存的水接變頻加壓泵及氣壓罐，為用水管網的中區(qū)及高區(qū)進行供水。
生活水箱、變頻水泵及氣壓罐均設于地下一層泵房內。生活水箱容積為37m3， 變頻供水設備共設2臺主泵（1 用1 備） 及1臺副泵，主泵流量為30m3/ h，揚程為90m；功率為15KW；副泵流量為11m3/ h，揚程為90m，功率為5.5KW。
2.4改造方案
本著改善原二次供水現(xiàn)狀，力求衛(wèi)生、節(jié)能、省地及便于后期運行維護的原則，將五層到二十層用戶改為用無負壓設備疊壓供水，一層到四層仍采用市政管網直接供水的形式。改造時拆除原生活水箱、水箱基礎及水泵機組，在原水箱位置處新建生活水泵房間，在其內改裝為一套無負壓變頻給水設備，新水泵間與原生活泵房環(huán)境隔離開。
其中，無負壓設備進水端連接原生活水箱DN100進水管，出水口直接與中區(qū)、高區(qū)的用戶管網干管進行連接，安裝切換時較方便。無負壓設備選用的型號為：威派格80ZWG2型智能管網疊壓供水設備，水泵共設兩臺（一用一備）。根據用戶用水情況，選取的水泵流量為25m3/h，揚程為68m，功率為7.5KW，無負壓罐體型號GW600-80。設備具有防負壓及防倒流功能，符合國家行業(yè)標準CJ/T303-2008的規(guī)定。
改造后的泵房生活給水布置圖如下：
3主要措施及安裝要求
（1）設備采用一體式槽鋼聯(lián)合底座，基礎配有減震器，設預制水泵砼基礎及控制柜砼基礎。
（2）設備前后連接的管道采用鋼塑復合管材，進出水管路上每3-4米做減震吊架，同時安裝饒性接頭，以防止震動傳播。
（3）設備與市政供水管連接處依次設置閥門、過濾器、倒流防止器、取樣口及壓力表；設備出水口端應依次設置取樣口、壓力表及閥門。
（4）為保證泵房內通風良好，安裝通風設備以保持水泵間內干燥。控制柜安裝位置嚴禁出現(xiàn)滴、漏、濺、積水等現(xiàn)象，其上方嚴禁有管道通過。控制柜基礎高度保持在20cm以上。
關鍵詞: 高層建筑；二次加壓；供水設備
中圖分類號：TU208.3文獻標識碼：A 文章編號：
隨著社會的發(fā)展，建筑理念已轉變?yōu)橐匀藶楸荆藗儗ι畹囊笠舶l(fā)生了很大變化，越來越多的人們開始關注健康問題，因此對生活飲用水的水質要求也越來越高。然而，傳統(tǒng)的供水方式已經不能滿足日常生活對于高質水的需求，迫使人們不斷去探求新的供水方式。對傳統(tǒng)的二次加壓供水方式進行回顧，可以為研發(fā)新的供水方式提供借鑒。
1 “無負壓”加壓供水裝置
1.1 供水裝置
城市供水條例禁止在城市供水管道上直接裝泵抽水,故以往二次加壓的傳統(tǒng)模式均屬于間接加壓供水,即在加壓泵與城市水源之間均設有調節(jié)水池,不能充分利用城市水源的余壓。從充分利用城市水源的余壓、節(jié)省二次加壓時的能耗出發(fā),最近給水設備生產廠家開發(fā)了與城市管網直接連接、串聯(lián)加壓的/無負壓0供水裝置(見圖1)。
該裝置具有以下特點:能充分利用城市水源的余壓;避免了二次加壓時發(fā)生二次污染的可能;節(jié)省了機房面積。由于其優(yōu)點比較顯著,深受房地產開發(fā)商的歡迎,一時已成了建筑供水設備的熱銷產品。
圖1 無負壓加壓供水裝置流程
“無負壓”加壓供水設備的工作原理與普通變頻供水基本相同,在正常情況下由壓力傳感器的信號通過變頻控制柜,按設定的恒壓值調節(jié)水泵的轉速實現(xiàn)恒壓供水。當市政進水量小于水泵的供水量時,緩沖罐中的壓力急速下降,直到表壓降到零時,負壓傳感器的壓力信號通過變頻控制柜使加壓泵減速直至停止運行,從而確保城市管段不產生負壓。當城市水源的壓力恢復正常時加壓泵再自動恢復工作。
1.2 適用范圍分析
在“無負壓”加壓供水裝置中一般都在吸水管上設有一個緩沖罐(或稱“穩(wěn)流補償器”、“負壓罐”),其實就是一個用于壓力調節(jié)的氣壓罐。吸水管上的緩沖罐壓力變化幅度不大,在水溫不變的情況下,不同壓力下氣室的體積變化可按波耳定律進行計算,即:
P1V1=P2V2=P3V3(1)
式中 P1--氣室的初始壓力,0.098 MPa絕壓
P2--城市管網允許的最低壓力,0.198MPa絕壓(即0.1 MPa表壓)
P3--城市管網的正常供水壓力,0.398MPa絕壓(即0.3 MPa表壓)
V1--以氣室壓力為0.098 MPa絕壓時的氣體體積
V2--氣室壓力為0.198 MPa絕壓時的氣體體積
V3--氣室壓力為0.398 MPa絕壓時的氣體體積
如以空氣占罐體積的百分率計算,則:V1=100%,V2=49.5%(即水的體積為50.5%),V3=24.6%(即水的體積為75.4%)。
可見當吸水管的壓力從P3降至P2時可提供的調節(jié)水量為罐體容積的24.9%,若緩沖罐可提供的容積為1.9~4.3 m3,則調節(jié)容積為(1.9~4.3)@0.249=(0.47~1) m3,相當于出水量為32 m3/h的水泵在0.83~1.9 min的出水量,這樣的容積作為建筑供水系統(tǒng)的調水量是遠遠不夠的。可見緩沖罐除了在城市水源發(fā)生突然事故時為變頻泵安全停車有一定的緩沖作用外,對正常供水是起不到水量調節(jié)作用的,該裝置只能在城市管網供水能力比較充沛、城市管網管徑較大、串聯(lián)加壓不致引起城市管網壓力波動的情況下,因建筑物用水點高度超越城市管網定壓值而需要進行二次加壓時應用。
2 供水能力不足地區(qū)二次供水裝置
對于城市供水能力不足而導致水壓不足、產生斷水等現(xiàn)象的建筑給水系統(tǒng),/無負壓0加壓供水裝置是不適用的,必須設置水池或水箱等貯水設備,利用用水低峰時儲備一定的調節(jié)水量彌補在高峰用水時城市供水能力的不足。為充分利用城市供水管網的余壓及避免串聯(lián)加壓時對區(qū)域供水帶來的影響,二次加壓供水設施可參照圖2配置。
圖2 二次加壓供水流程
圖2所示流程在正常情況下(城市水源的供水壓力大于水泵吸水管的最低設定壓力時),變頻泵直接由城市供水管串聯(lián)加壓,當城市供水管的供水壓力降至4設定的最低壓力時水池出水管的電動閥5打開,并關閉城市供水管上的電動閥6,由水池中的貯水供水泵加壓供水。當城市供水管的壓力恢復到4的設定壓力時,電動閥6打開,并關閉水池出水管的電動閥5,這時城市水源可在向水池補水的同時向水泵加壓裝置供水,恢復到串聯(lián)加壓狀態(tài)。給水系統(tǒng)的供水壓力由3通過變頻器調節(jié)水泵轉速,達到恒壓供水,電動閥的啟閉由4通過可編程控制器進行控制。該流程可根據4設定的上下限壓力范圍充分利用城市供水管網的余壓,并保障串聯(lián)加壓時不對區(qū)域供水帶來太大影響,即在城市供水量不足時維持正常供水,在用水高峰時對城市水源起到一定的削峰作用。有的/無負壓0供水設備在吸水管上設流量調節(jié)器(實際上是貯水罐),罐頂上設自動開關的負壓消除器,其實流量調節(jié)器的作用與貯水池相似,但以壓力容器替代常壓容器是得不償失的。
3 普通的氣壓給水方式
3.1氣壓給水設備的組成
氣壓給水設備又稱氣壓供水裝置、無塔供水設備、儲能器等。它兼有升壓、調節(jié)、貯水、供水、蓄能和控制水泵啟停的功能，是利用密閉容器——氣壓水罐，由水泵將水壓入罐內，然后利用罐內貯存氣體的可壓縮和膨脹的性能，將罐內貯存的水壓送入輸配水管網，并滿足用水點水壓、水量要求的設備。在水泵運行或非運行時間均能自動、連續(xù)地向給水系統(tǒng)供水，具有與水塔和高位水箱同等的功能。一般由氣壓水罐、水泵機組、管路系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、自動控制箱(柜)等組成，補氣式氣壓給水設備還有氣體調節(jié)控制系統(tǒng)。
3.2氣壓給水設備的工作原理
氣壓給水設備可按管內氣水接觸方式和輸水壓力穩(wěn)定性進行分類。按照罐內氣水接觸方式不同，可分為補氣式氣壓給水設備和隔膜式氣壓給水設備；按供水壓力穩(wěn)定性可分為變壓式氣壓給水設備和定壓式氣壓給水設備。下面就以補氣式氣壓給水設備來說明氣壓給水設備的工作原理，其工作原理圖如圖2-5。
氣壓給水設備的主要部件是氣壓罐，它其實是根據波義爾—馬略特定律制造的，由該定律可以算出氣壓罐的體積。設備具體的工作原理：當水泵3啟動后，水池中的水被送入氣壓罐4和管網用戶，隨著水泵的運行，當用戶用水量小于水泵的出水量時，一部分水就進入氣壓罐，氣壓罐內的水位開始上升，空氣就會被壓縮。其壓力隨著水位的上升而逐漸變大，水位的變化從液位信號器6上表現(xiàn)出來，壓力變化情況從壓力信號器5上讀出。當壓力達到預先確定的最大壓力P2時，壓力信號器就會把此信號傳給控制器，控制器就會控制水泵停止工作，當用戶用水時，氣壓罐內的水就會在壓縮空氣的壓力作用下，送水到用戶，而這時隨著氣壓罐內的水量不斷輸出，水位開始逐漸下降，罐內空氣的體積也會隨之變大，由波—馬定律可知，壓力就會跟著下降，當壓力降到預先確定的最小壓力P1時，這時壓力信號器就會把此信號傳給控制器，控制器就會控制水泵重新啟動工作，向用戶及氣壓罐供水，如此周而復始完成氣壓供水。
【關鍵詞】變頻調速;二次供水;無負壓供水;優(yōu)化調度;二位三通電磁閥
Open widely the way of saving electricity and close down backward electricity facilities in the
adjustment of economic structure,promote high efficiency and harmonious water supply
Bai lihong
【Abstract】In the course of adjustment economic structure and pattern of growth, if only water supply enterprises insist the scientific development concept ,open widely the way of saving electricity, use changing frequency to control speed, improve the secondary water supply, use no-negative pressure water supply and new technique to change old equipment, optimize process dispatchers etc, we can get obvious benefits in the structure of high efficiency safe energy saving harmonious water supply.
【Key words】Changing frequency to control speed; The secondary water supply; No-negative pressure water supply; Optimization dispatchers; two-position three-way solenoid valves
1. 能源是推進經濟結構調整、增長方式轉變的重要物質條件
目前我國正面臨著經濟結構調整與增長方式轉變的轉型期,這個轉型期,目標明確無誤,這就是實現(xiàn)現(xiàn)代化,實現(xiàn)中華民族的偉大復興;轉型的途徑早已昭告世界,這就是落實科學發(fā)展觀;轉型的方向,也早已溫暖人心,這就是構建社會主義和諧社會。并且這輪轉型是在工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、市場化、國際化的推動下的加速轉型。是要在幾十年的時空中走完發(fā)達國家上百年甚至幾百年的路。在此期間一個重要的物質條件是能源問題,在開發(fā)利用新能源的同時,大力開展節(jié)能降耗,水也是重要的能源之一(特別淡水)。節(jié)能降耗是我國的基本國策,總理于2009年12月18日哥本哈根世界氣候變化大會上莊嚴宣布:“中國到2020年將實現(xiàn)單位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%至45%”的量化指標,此舉顯示了中國的大國風范和節(jié)能減排的決心。目前我國GDP占全世界比例不到5%,卻消耗了全世界30%以上的鋼鐵,47%的水泥,而且增長趨勢不減,這說明與發(fā)達國家相比,我們的設備產能和技術水平仍然是落后的。時代迫切需要我們努力拼搏,孜孜以求,攀登世界科學高峰,培養(yǎng)高端人才,提高設備產能,將有限的資源高效地應用到經濟建設和民族復興之中去、從我國的現(xiàn)狀和發(fā)展需要,足見能源緊缺和漲價已是大勢所趨,以吉林市水務集團為例,因近年來多次電漲價使電費在制水成本中所占比例已由上個世紀末的21%上升到目前的34%,加大了供水企業(yè)的壓力。因此,節(jié)能降耗對我公司來說是當務之急,廣泛尋求節(jié)能(節(jié)電)途徑,刻不容緩。我公司是個用電大戶,供排水機組裝機總容量19390KW,其中供水廠與污水處理廠裝機容量為14950KW,城市供水二次加壓泵站裝機容量為3422KW。因此,水務集團也是吉林市重點用電保護單位。
2. 節(jié)電的對策與效益
在自來水廠和污水處理廠幾十道生產工藝流程中,幾乎每一道工序都離不開電,節(jié)電的潛力存在于水務行業(yè)全系統(tǒng)工藝流程中,現(xiàn)就幾種節(jié)電方法與效益淺析于下:
2.1 應用變頻調速技術,使水泵在高效區(qū)工作提高水泵的效率是水泵節(jié)電的關鍵,所謂水泵效率即有效功率與軸功率的比值,因此,提高水泵效率實際上就是提高水泵的有效功率。在實際生活中,居民用水規(guī)律每天24小時都是不一樣的,通常分峰、谷、平三個階段,而這三個階段中,逐時的用水量也是變化的,因此城市供水管網的水壓也是變化的。而供水泵卻始終以一定的轉速運行著,造成了功率的浪費。如果水泵的轉速能夠隨著用水量的大小而隨機變化,保持恒壓供水,就會大大提高水泵的有效功率,達到節(jié)電的目的。這就是通常所說的變頻調速,恒壓供水技術,也是生產實踐中應用最多、最奏效的節(jié)電方法。
例如我公司三水廠擴建后,在可預見的十年內,水廠供水能力必然有較大的冗余量,故采用高壓變頻調速,以滿足未來十年供水量的頻繁變化與調節(jié),確保供水時效性與經濟性這兩個指標有效統(tǒng)一,實現(xiàn)高效節(jié)能環(huán)保與穩(wěn)定生產的可控制動態(tài)平衡。故對取水泵355KW/10KV機組采用北京利德華福HVRSVERT-A10/030大功率變頻器對兩臺變頻機組進行一拖二開環(huán)運行方式,即根據清水池水位手動調節(jié)頻率,一般頻率運行在38Hz~45Hz之間。供水泵560KW/10KV3臺機組選用HVRSVERT-A10/045帶手動一拖二旁路的變頻器進行閉環(huán)運行。變頻器有效的水泵閉環(huán)控制功能使水泵調節(jié)平滑可靠,轉速無波動,電網側功率因數(shù)提高到0.96以上,單臺機組節(jié)電率達32%,三水廠每年可節(jié)省電費100多萬元。二水廠新系統(tǒng)取水機組已經采用變頻調速,運行十年來效益顯著,2008年開始,舊系統(tǒng)132KW送水機組也采用了一拖二變頻調速,經實際運行測試,每天節(jié)電800KWh,節(jié)電率25%,每年可節(jié)省電費19.2萬元;同時一水廠560KVA送水機組也實現(xiàn)了一拖二變頻調速,每天節(jié)電1320KWh,節(jié)電率為14%,每年可節(jié)省電費31.2萬元。目前四水廠的取送水機組也應用了變頻調速恒壓供水技術,效果亦然。
2.2 在二次供水改造工程中實現(xiàn)了實時監(jiān)控,有效地控制了能源消耗。吉林市水務集團有限公司擔負著吉林市140萬用水人口的供水任務,除23%的用戶由水廠直供外,其余77%即108萬人口需二次加壓泵站供水。在二次供水改造前,全市有加壓泵站935個,其中水務集團管理的有120個,占13%,其余87%即415個由產權單位自管,雖然泵站數(shù)量很多,耗電量也很大,仍然解決不了群眾吃水難問題,管網漏損率高達40%,用戶的水龍頭經常流出黃水來,高層樓房成了上甘嶺,群眾怨聲載道。2002年至2009年進行二次供水改造,在集團領導精心安排下,改造工作進行的比較順利,達到了精心設計、精心施工,用七年的時間將原來935座舊泵站改造成100座大中型區(qū)域泵站。新建泵站實行無人職守遠程控制,遠程監(jiān)視,設有自動記錄、自動報警系統(tǒng),采用專為泵站研制的PLC循環(huán)VVVF(變壓變頻),PID(比例、積分、微分)控制和DWY-98系統(tǒng)中端的通訊通道,實行多臺機組自動監(jiān)控、無線測控或混合測控方式。軟件可上網運行,測控數(shù)據可實時發(fā)送,形成多級測控系統(tǒng),實行對二次供水泵站的現(xiàn)場儀器、儀表、設備及開關車情況、運行情況、現(xiàn)場環(huán)境等實時監(jiān)視和控制。二次供水改造工程的節(jié)電效果特別好,改造前加壓站電機總容量為15000KW,全年耗電量為9198萬KWh,改造后加壓站電機總容量為4900KW,為改造前的33%;改造后全年的總耗電量為2125萬KWh,比改造前節(jié)電77%,相當于每年節(jié)省電費5814萬元,并且群眾吃水難的問題基本解決。
2.3 采用WWG系列無負壓(無吸程)管網增壓穩(wěn)流給水技術
2.3.1 設備的功能與特點:通常城市二次供水加壓泵站的供水流程是:首先城市輸配水管線的來水進入泵站的清水池,然后水泵從清水池中抽水送給用戶這種供水方式必須建造占地面積較大的清水池及其附屬設施,如水位計、溢流井、通風口和相應的維護結構等。且來水管線的水壓全部消失,變成零,水泵一停車,用戶就斷水,浪費能源(見圖1)。
圖1 有清水池的泵站示意圖
如果采用無負壓(無吸程)給水設備,水泵與自來水管道直接串聯(lián),可以充分利用自來水原有壓力,差多少補多少,自來水滿足要求時設備就停止工作,設備大部分時間在較低頻率下運行,耗電量少。例如吉林市松北小區(qū)自一九九六年采用WWG無負壓管網增壓穩(wěn)流設備以來,節(jié)電率達到57%,并且不用建清水池,降低工程造價,全封閉結構運行節(jié)能、環(huán)保、安全可靠。
2.3.2 設備組成及工作原理:WWG無負壓管網增壓穩(wěn)流給水設備主要由微機變頻控制系統(tǒng)、負壓檢測及處理系統(tǒng)、水泵機組、穩(wěn)流補償器、真空抑制器、各種管件、閥門等構成(見圖2)。
圖2 無清水池(無負壓)泵站示意圖
該設備采用微機控制變頻調速實現(xiàn)恒壓給水,通過真空補償系統(tǒng)及全封閉結構實現(xiàn)了與自來水管網的直接串接,并且克服了對管網的不良影響(如圖3所示)。
圖3 無負壓供水泵站自動控制程序示意圖
通過微機檢測壓力的負壓反饋來調節(jié)變頻器的頻率。首先根據實際情況設定用水點工作壓力,檢測水管實際壓力并與設定壓力進行比較,如果實際壓力高于設定壓力,則降低變頻器頻率,反之,提高變頻器頻率。工控微機隨機檢測管網壓力,計算速度很快,調節(jié)也是瞬時完成的,使管網壓力始終保持在設定壓力上。
另外如無負壓供水泵站自動控制程序示意圖所示,全封閉結構及負壓反饋抑制系統(tǒng)使設備可以和自來水管網直接串聯(lián),由水泵工作的疊加原理,使設備可以充分利用自來水原有的壓力,增加了變頻調速恒壓給水設備的節(jié)能點。當自來水壓力不足致使壓力下降時,該設備通過真空抑制器及穩(wěn)流補償中的特殊裝置動作,抑制負壓產生,保證設備不對城市管網產生任何影響。目前吉林市已有33%的二次供水加壓泵站采用WWG無負壓管網增壓穩(wěn)流設備,運行穩(wěn)定,節(jié)能效果顯著。
2.4 應用新技術改造老設備的落后控制結構:我公司第一供水廠始建于一九二七年,是一個建廠八十多年的老水廠,至今還有已運行50來年的普通快濾池18座,在濾池狹窄、潮濕、陰暗的管廊中安裝著72個閘門,雖經幾次改造,操作控制結構的耗電量仍然較高。如氣動閘門裝置中的氣電轉換器對氣質與環(huán)境要求很高,因管廊濕度大致使故障頻出維護檢修工作量大,成本較高。為解決這一問題,工程技術人員與維修人員反復多次研討,根據氣壓平衡原理與進、排氣控制開關的要求,以滿足凈水工藝規(guī)程為準則,將易出現(xiàn)故障、維修困難、成本高的氣電轉換器取消,換成耐潮濕的二位三通電磁閥,將汽缸上接出的進氣與排氣管直接引到濾池操作臺中與二位三通電磁閥相連接。這樣既免除了繁雜的氣電轉換信號,又不受濾池管廊潮濕的影響,而且二位三通電磁閥不需要靜止的工作壓力,在干燥器出口處設置控制總閥,把控制總閥的開關接到每個操作臺上(不操作時處關閉狀態(tài)),并在控制總閥的旁通氣管上安裝了手動開關,以備停電時用,這樣既保證了安全生產,又避免了不操作時氣源的損耗,延長了空壓機的工作周期。通過對濾池控制閥門的不斷改造,保證了安全運行,降低了運行維修費和電費,每年可節(jié)省20.63萬元。
綜上所述,可見吉林市水務集團有限公司認真貫徹落實主席和總理關于節(jié)能減排、發(fā)展低碳經濟的重要指示。在經濟結構調整中廣開節(jié)電路徑,淘汰落后用電產能,采用變頻調速、二次供水改造、無負壓供水、應用新技術改造老設備等技術手段,取得了可觀的社會經濟效益,為推進水務事業(yè)高效可持續(xù)發(fā)展做出了一定貢獻。