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无吸程变频恒压设备用于二次供水
摘要:在二次加压供水中采用无吸程变频恒压供水设备,既能利用自来水管道的原有压力,又能利用足够的储存水量缓解高峰用水,且不会对自来水管道产生吸力。
二次加压供水设备广泛应用在自来水管网压力不足的场合。按水泵(离心式水泵,下同)与管道连接方式的不同,供水方式可分为2种:①水箱—水泵加压供水;②管道泵加压供水。
供水方式①由于水箱能有效地进行水量的吞吐,即在非用水高峰时储存水量(此时自来水管道所能提供的流量Q自大于用户所需要的水量Q用,即Q自>Q用),而在用水高峰(Q自<Q用)时释放所储存的水量,因此能有效地保障用户用水的可靠性,同时由于自来水管是通过水箱与水泵相接的,故水泵始终不会对自来水管网产生负压,但自来水管网中的原有压力无法被水泵利用,势必造成能量的浪费;供水方式②虽然在Q自>Q用时能利用管网原有的压力,但因没有蓄水装置而不能满足高峰期用水量,故无法确保用户用水的可靠性,并且在用水高峰时对自来水管网产生吸力(这是由水泵本身的性质所决定的),因而无法被广泛应用。新研制的无吸程变频恒压供水设备(以下简称无吸程设备)见图1。



无吸程设备既能利用自来水管网的原有压力,又能动用足够的储存水量满足高峰期用水,且不会对自来水管网产生吸力。

1 工作过程

① 当Q自>Q用时
此时水箱蓄水,至设计水位则浮球阀关闭(真空压力表的读数为正)。在自来水压力的作用下止回阀关闭,由此便构成了管道泵供水状态,此时水泵能有效地借用自来水管道原有的压力。
② 当Q自<Q用时
因水泵的进水口直接与自来水管道相连接,若止回阀未打开,则水泵的进水口处便会产生负压。由于止回阀的底部压力小而上部压力大,故止回阀打开时水箱里的水在重力的作用下流向水泵入水口,此时点的压力为:
P=ρg(H-Hr)
式中H——水箱水面到止回阀上部的高度
Hr——止回阀在额定流量下的局部阻力水头
ρ——水的体积质量
g——重力加速度
由于止回阀的正向阻力水头一般小于5kPa,因此只要Hin(水箱水面到止回阀上部的最低高度,这可以在设计时得以保证)>5 kPa就能使点的最小压力始终为正值,也就保证了自来水管道在水泵对接处始终不会出现负压。
③ 当Q自=Q用时
此为暂时的平衡点,它保持着系统的原有状态。

2 节能

设水泵吸水口的自来水管网压力为P自,水泵的出口设计压力为P设,则水泵的出口实际压力将降低至P实=P设-P自(不计因水泵阻力等造成的压头损失),但自来水管网压力在一日之内变幅较大,当用户为24h用水时,通常按最小自来水管网压力P自in考虑,故一般水泵额定压力按Pe=P设-P自in选用。此时,水泵额定压力与实际压力之差为Pe-P实=P自-P自in≥0,因此当水泵按工频(50Hz)运行时,将造成能量的浪费。
若采用变频器带动水泵,水泵的实际工作转速是以水泵出口的压力值为主参数,即实际出口的压力值始终恒定在P设上而不会造成压力水头的损失。其工作过程是:
首先微机检测压力传感器的实际压力值,若P实<P设则微机控制变频器带动水泵增速运行,于是P变泵升高,直到P自+P变泵=P设为止(P变泵为水流经过由变频器带动的水泵时压力的提升值)。P设-P自的差值越大,变频器带动水泵的转速就越高;反之,P设-P自的差值越小,变频器带动水泵的转速就越低。当P设-P自=0(也即自来水管网的压力达到需要的设定值)时水泵自动停机。由此可见,采用变频器来带动工作在管道泵供水状态下的水泵,能充分利用自来水管道的压力,使水泵以最合适的转速运转,对用户不产生多余的水头损失,达到了显著节能的目的。

3 应用实例

青岛交运集团大厦需要水泵出口的设定压力为P设=0.62Pa,自来水管网的压力为0.52~0.57Pa。原选用普通的水箱—水泵式变频恒压供水设备时用电约为1.24×104(k·h)/月,后改用无吸程变频恒压供水设备,预测改造后自来水管网的压力取其平均 值0.55Pa,假设水泵给管道加压的数值为0.07Pa(未考虑利用自来水管网压力水泵效率系数),每天非用水高峰期的时间为23h,用水高峰期的时间为1h,此时水泵的实际电耗为:

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无吸程变频恒压设备用于二次供水

摘要:在二次加压供水中采用无吸程变频恒压供水设备,既能利用自来水管道的原有压力,又能利用足够的储存水量缓解高峰用水,且不会对自来水管道产生吸力。 二次加压供水设备广泛应用在自来水管网压力不足的场合。按水泵(离心式水泵,下同)与管道连接方式的不
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