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變頻給水設備如何選用氣壓罐
發布時間:2006-04-03 11:30:21
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隨著人類社會的進步帶來科技快速的發展,新技術產品的出現并廣泛應用于給排水領域(如:變頻器、可編程序控制器、觸摸屏(人機界面)、模糊控制器等,使給水設備在技術上產生革命性的飛躍。同時,新產品的應用也使給排水設備在結構以及控制方式上多種多樣。當變頻給水設備出色的“恒壓變量”功能被人們接受時,“恒壓”在生活給水設備的體現越明顯。于是變頻給水設備在結構上較多采用“水泵組+變頻電控柜”的形式。那么,變頻給水設備是否需要氣壓罐作為設備的一部分呢?
  一般來說,和生產用水定時定量供應不同,生活用水量變化曲線較大,而且具有明顯的時間特性,因此,生活給水設備應具有“多用水、多耗電;少用水、少耗電”的節能特點。一般來說變頻給水設備在正常用水階段,水泵一般工作在高速段(同時也是高效區),對于水泵功耗基本無爭議;用水低谷及夜間用水量很少(或無人用水,但管網總有一定泄漏)時,水泵因進入低速運轉,工況偏離高效區,節能效果不佳;就算管網做到完全密封無泄漏,沒有配置氣壓罐的變頻給水設備依靠水泵低速運轉來保證管網恒壓,也就是說,就算用戶不用水,管網無水流,為了保證管網的壓力,水泵也必須維持一定的低轉速運行,此時水泵所消耗的電能全部都浪費掉了――這類似于我們的舉重運動員在杠鈴舉起來后保持舉姿三秒時的狀態,雖說此時沒有做功,但運動員依然需要出力。
為了減少給水設備小流量或零流量時水泵的能耗,生活變頻給水設備一定要配置穩壓氣壓罐,在小流量或零流量供水時,由氣壓罐穩壓補充。
那么、氣壓罐在變頻給水設備中到底起什么作用呢?
  一、氣壓罐是水泵可以進入睡眠的前提條件
  氣壓罐——利用波義耳(Robert Boyle)氣體定律:
PV/T=n;
(P-壓力,V-氣壓罐氣體體積,T-溫度);
在一定溫度下氣體壓力(P)與容積(V)乘積等于常數的原理,利用水的壓縮性極小的性質,用外力將水儲存在罐內,氣體受到壓縮壓力升高,當外力消失壓縮氣體膨脹可將水排除。
  眾所周知,生活管網末端閥門很難作到滴水不漏,因此,無氣壓罐的給水設備或系統,由管網自身的壓力水維持系統壓力。由于水的壓縮比遠遠小于氣體,當管網有小流量的泄漏可造成壓力大幅度的下降,可使水泵頻繁啟動。如工頻泵直接向用戶供水,就必需配備氣壓罐,緩解水泵頻繁啟動。由于變頻的應用,設備控制水泵因需而供(變量恒壓)。零流量時變頻控制水泵低速保證管網“恒壓”,利用這一點,不再設置氣壓罐的變頻給水設備就必須有一臺水泵24小時不停工作或頻繁啟動來保證管網的壓力,因此,氣壓罐是保證水泵正常休息并延長睡眠時間的前提。
  二、氣壓罐的體積決定了水泵睡眠的時間
  (a)氣壓罐體積決定了在一定壓力范圍內補充管網的水量;在管網泄露流量(L/S)一定的情況下,氣壓罐的體積大小決定了水泵再啟動間息時間的長短,體積越大,間息時間越長;因此,選擇體積稍大的氣壓罐可延長水泵的睡眠時間。
  (b)正確認識氣壓罐體積的大小。
  體積過大的氣壓罐,會增加資金投入、維護不便、充氣時間長等。例:生活管網變頻恒壓值為P1=0.5MPa,壓力下限(水泵再啟動壓力)P2=0.35MPa,在正常情況下,假設管網泄漏5L/h,在夜間水泵停止工作按7h(22:00-5:00)計算,泄漏為35L,那么,如果氣壓罐在P1P2=0.15MPa壓力范圍內的調節水量大于35L,可保證水泵睡眠7小時。因此,選用調節水量在35~50L左右的氣壓罐是比較合適的。如選用調節水量大大超出50L(上述壓力范圍內)的氣壓罐,雖然水泵的間息工作時間更長,但超過7小時已經開始進入用水階段,延長睡眠時間已無意義。與此相比,配套的小氣壓罐與過大體積氣壓罐具有使水泵相同的間息時間,因此,氣壓罐體積配置過大也不必要。
  應指出,《建筑給水排水設計規范》GBJ15-88對生活變頻調速給水設備水泵的啟動頻率未作規定,因此,在用水量較少時段內,對于氣壓罐的體積并非按照7小時、5小時、或者4小時計算的調節水量進行選擇;應因地制宜,根據系統流量、水泵功率、建筑面積等多方面考慮合理布置。
  綜上所述,對于生活變頻給水設備來說,如何在用水極少的情況下合理的配置氣壓罐,是延長水泵的睡眠時間、降低水泵損耗、延長水泵壽命的重要因素。

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