二用一備一用一備變頻無負(fù)壓供水設(shè)備節(jié)能節(jié)地節(jié)水節(jié)資無污染
二用一備一用一備變頻無負(fù)壓供水設(shè)備節(jié)能節(jié)地節(jié)水節(jié)資無污染
隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和高層建筑的迅速增加，我國市政自來水管網(wǎng)壓力已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足高層建筑的用水需求，因此必須設(shè)置二次供水設(shè)施。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前我國約60％以上的城鎮(zhèn)居民均使用二次加壓供水，二次供水方式普遍。
二用一備一用一備變頻無負(fù)壓供水設(shè)備是20世紀(jì)90年代中期在我國二次供水繼高位水箱、氣壓給水、變頻調(diào)速給水之后而興起的一種新型的、節(jié)能省地型的二次供水設(shè)備。但較傳統(tǒng)的變頻調(diào)速給水設(shè)備取消了水池、水箱等，并能對自來水管網(wǎng)或其他有壓管網(wǎng)直接串接供水而不產(chǎn)生負(fù)壓影響。主要由穩(wěn)流補(bǔ)償器、真空抑制器、水泵、控制柜、控制儀表、管道、閥門等組成，如圖l所示
1、二用一備一用一備變頻無負(fù)壓供水設(shè)備的工作原理
(1)在自來水管網(wǎng)的水壓能滿足用水要求的情況下，即管網(wǎng)壓力大于或等于設(shè)定壓力時(shí)，加壓水泵停止工作，自來水可通過旁通管直接到達(dá)用水點(diǎn)。
(2)當(dāng)自來水管網(wǎng)水壓不能滿足用水要求時(shí)，電接點(diǎn)壓力表向變頻數(shù)控柜發(fā)出信號，變頻軟起動水泵機(jī)組加壓供水，直至實(shí)際供水壓力等于設(shè)定壓力時(shí)，變頻數(shù)控柜控制水泵機(jī)組以恒定轉(zhuǎn)速運(yùn)行。
(3)在用水高峰期間，用戶管網(wǎng)壓力下降，當(dāng)降到低于設(shè)定壓力時(shí)，遠(yuǎn)傳壓力表發(fā)出信號給變頻數(shù)控柜，使變頻器頻率升高，水泵機(jī)組轉(zhuǎn)速增加，出水量和壓力都隨之上升，直至用戶實(shí)際壓力值等于設(shè)定壓力值。
(4)在用水低谷期間，用戶管網(wǎng)壓力上升，當(dāng)高于設(shè)定壓力值時(shí)，遠(yuǎn)傳壓力表發(fā)出信號給變頻數(shù)控柜，使變頻器頻率降低，水泵機(jī)組轉(zhuǎn)速降低，使用戶管網(wǎng)實(shí)際壓力值等于設(shè)定壓力值。若水泵機(jī)組已無實(shí)際流量，水泵處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，則水泵機(jī)組自動停止工作。自來水直接通過旁通管到達(dá)用戶。
(5)對穩(wěn)壓平衡器來說，如果自來水的進(jìn)水量大于或等于水泵機(jī)組的供水量，則負(fù)壓消除器使穩(wěn)壓平衡器與外界隔絕，維持正常供水。當(dāng)這種狀態(tài)被破壞時(shí)，zP膜濾負(fù)壓消除器使穩(wěn)壓平衡器與外界相通，破壞負(fù)壓的形成，從而確保自來水管網(wǎng)的正常供水，不影響其他用戶的供水。
(6)當(dāng)自來水管網(wǎng)停水時(shí)，因?yàn)榉€(wěn)壓平衡器具有部分調(diào)節(jié)容積，水泵機(jī)組仍可繼續(xù)工作一段時(shí)間，當(dāng)穩(wěn)壓平衡器的水位降至液位控制器所設(shè)定的水位時(shí)，自動停機(jī)，來水后隨著水位的上升而自動開機(jī)。
(7)停電時(shí)，水泵機(jī)組不工作，自來水直接通過旁通管到達(dá)低層用戶，保證樓層較低的部分用戶的用水，來電時(shí)水泵機(jī)組自動開機(jī)，恢復(fù)所有用戶的正常供水。
2、二用一備一用一備變頻無負(fù)壓供水設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)及功能分析
我國采用的傳統(tǒng)的給水增壓系統(tǒng)大致有以下兩種方式：一是采用“水池＋水泵＋高位水箱”的方法，市政來水中需要增壓的水先全部進(jìn)入儲水池，然后由定速泵加壓后送至用戶，高位水箱起到高低峰用水時(shí)調(diào)節(jié)作用；二是采用“水池＋變頻調(diào)速水泵”的方法，設(shè)定了水泵的供水壓力后，在變頻器的控制下，水泵的轉(zhuǎn)速隨供水量的變化而改變，降低轉(zhuǎn)速后減小了功率，一定程度上節(jié)省了電耗。這兩種供水方式均存在以下通病，一是都有開放性的儲水設(shè)施，水質(zhì)容易受到污染，這種二次污染直接影響供水水質(zhì)安全，有時(shí)甚至產(chǎn)生嚴(yán)重的水質(zhì)污染事故；二是通常達(dá)到20多米水頭的市政供水壓力未能被充分利用，造成較大的能源浪費(fèi)。
2003年以來，一種新型供水方式——無負(fù)壓給水增壓設(shè)備開始得到應(yīng)用，二用一備一用一備變頻無負(fù)壓供水設(shè)備不設(shè)儲水池，直接從市政管網(wǎng)吸水，設(shè)備工作時(shí)，通過設(shè)備的控制方式、穩(wěn)流補(bǔ)償器、真空抑制器的聯(lián)合作用，消除水泵工作時(shí)產(chǎn)生的吸程，對自來水管網(wǎng)的動壓沒有影響。全密閉的結(jié)構(gòu)隔絕與空氣的接觸，徹底避免水質(zhì)的二次污染，市政供水余壓可疊加為揚(yáng)程利用，水泵只是補(bǔ)充設(shè)定供水水壓與余壓不足部分，節(jié)能效果明顯。節(jié)省占地，經(jīng)濟(jì)效益較明顯。其主要特點(diǎn)如下：
（1）節(jié)能：該二用一備一用一備變頻無負(fù)壓供水設(shè)備能夠充分利用市政管網(wǎng)的壓力疊加增壓，差多少補(bǔ)多少；
?。?）環(huán)保：增壓水箱結(jié)構(gòu)采用全封閉設(shè)計(jì)，通氣孔采用往復(fù)式吸排氣過濾裝置，有效過濾灰塵和雜物，水箱底部設(shè)引水裝置，有效增大取水面積，保證水質(zhì)鮮活度，解決了水箱滯留層，死水層的問題；
?。?）配置獨(dú)特：水箱內(nèi)部裝有智能化增壓裝置，保證水泵在切換后，用戶管網(wǎng)的壓力穩(wěn)定，水泵處于高效區(qū)運(yùn)行，在控制系統(tǒng)中增加時(shí)間控制器，定時(shí)對水箱水源循環(huán)使用，保證水箱中的水質(zhì)新鮮；
?。?）安全性高：當(dāng)市政管網(wǎng)停斷水或用戶用水高峰持續(xù)較長，由增壓水箱保證供水，極大提高了用水可靠性；
?。?）控制先進(jìn)：建立遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，隨時(shí)動態(tài)掌握設(shè)備運(yùn)行。
基于以上優(yōu)點(diǎn)，二用一備一用一備變頻無負(fù)壓供水設(shè)備彌補(bǔ)了傳統(tǒng)供水方式的不足，2003年被列入建設(shè)部科技成果推廣項(xiàng)目。2004年以來，隨著各地對《城市供水條例》中“禁止在城市管網(wǎng)供水管道上直接裝泵抽水”條例的解禁，無負(fù)壓給水設(shè)備更是得到迅速發(fā)展，無論是設(shè)計(jì)單位還是房地產(chǎn)開發(fā)商，都看到了無負(fù)壓供水廣泛的應(yīng)用前景，在討論設(shè)置增壓給水設(shè)備時(shí)首先想到無負(fù)壓給水設(shè)備，而給排水設(shè)備制造商也看到了這個(gè)日益擴(kuò)大的市場需求，紛紛爭上該類設(shè)備，使設(shè)備質(zhì)量也水漲船高。
二用一備一用一備變頻無負(fù)壓供水設(shè)備有它的優(yōu)點(diǎn)與優(yōu)勢，同樣也存在不足：首先，它的供水可靠性不如傳統(tǒng)供水系統(tǒng)：由于無負(fù)壓供水方式不設(shè)儲水池，當(dāng)市政供水有故障時(shí)，整個(gè)設(shè)備即停止運(yùn)行，用戶將處于停水狀態(tài)。當(dāng)供水量不能滿足用水高峰期用水量時(shí)，為了不對管網(wǎng)產(chǎn)生抽吸，設(shè)備水泵將調(diào)速運(yùn)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(shè)備，技術(shù)上還不是十分成熟，消除負(fù)壓功能一但無法實(shí)現(xiàn)，將對供水安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。第三，由于它是從市政管網(wǎng)中直接抽水，盡管可以解決負(fù)壓問題，但必須取得主管部門批準(zhǔn)。更為關(guān)鍵一點(diǎn)：有關(guān)無負(fù)壓給水設(shè)備的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編制工作還在進(jìn)行中，如果無約束條件地將二用一備一用一備變頻無負(fù)壓供水設(shè)備接入市政管網(wǎng)，就可能使市政供水管網(wǎng)超過承受能力，而且也可能使劣制產(chǎn)品趁虛而入，給用戶用水和管網(wǎng)安全帶來隱患。因此，對二用一備一用一備變頻無負(fù)壓供水設(shè)備的使用范圍應(yīng)該慎重選擇。
3、二用一備一用一備變頻無負(fù)壓供水設(shè)備產(chǎn)品功能
二用一備一用一備變頻無負(fù)壓供水設(shè)備具有手動、自動、近控、遠(yuǎn)控、監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)控制、中心控制。具有多路備用控制，采用變頻技術(shù)，保證不問斷供水。實(shí)現(xiàn)無人職守，網(wǎng)絡(luò)控制，全自動運(yùn)行。設(shè)備在工控微機(jī)專利軟件控制下，模擬人工智能控制，具有過流、過載、過壓、欠壓、缺相、錯(cuò)相保護(hù)，良好接地保護(hù)等各種安全防護(hù)措施。
4、二用一備一用一備變頻無負(fù)壓供水設(shè)備適用范圍
無負(fù)壓供水系統(tǒng)供水壓力0.15—2.0MP，供水高度10—200米，單套系統(tǒng)每小時(shí)供水量10—50000m3／h，可適用于：
?。?）任何自來水壓力不足地區(qū)的加壓給水。
?。?）新建改建擴(kuò)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。
（4）工礦企業(yè)的生活、生產(chǎn)用水等。
?。?）各種循環(huán)水系統(tǒng)。
5、正確使用無負(fù)壓供水技術(shù)
為完全避免無負(fù)壓供水設(shè)備直接抽水時(shí)在市政管網(wǎng)產(chǎn)生負(fù)壓，應(yīng)該保證市政管網(wǎng)正常供水時(shí)的流量大于建筑物用水的設(shè)計(jì)秒流量。對不能保證市政管網(wǎng)供水能力大于設(shè)計(jì)秒流量的情況，應(yīng)避免將無負(fù)壓供水設(shè)備安裝在地下室。
為增加二用一備一用一備變頻無負(fù)壓供水設(shè)備連續(xù)供水的可靠性，宜適當(dāng)增大穩(wěn)壓平衡器的調(diào)節(jié)容積，具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)可利用的最低水壓、最低水壓的持續(xù)時(shí)間、進(jìn)水管阻力情況經(jīng)計(jì)算確定。必要時(shí)可對進(jìn)水管路加以改造，增大直徑，減少阻力，提高供水能力。對于市政管網(wǎng)壓力變化幅度較大的系統(tǒng)，為適應(yīng)靜揚(yáng)程的變化，應(yīng)選擇特性曲線較陡的水泵.對于用水量變化范圍較大的系統(tǒng)，宜采用水泵并聯(lián)工作，并設(shè)置小型氣壓水罐在夜間小流量時(shí)輔助供水.設(shè)置有旁通管路的系統(tǒng)，應(yīng)增設(shè)旁通管路放水及沖洗設(shè)施，定期排水存水，在較長時(shí)間不用后再次啟用前對旁通管路進(jìn)行沖洗。
6、結(jié)語
鑒于傳統(tǒng)二次加壓供水方式的種種弊端，采用無負(fù)壓供水方式勢在必行。但二用一備一用一備變頻無負(fù)壓供水設(shè)備作為一種二次增壓設(shè)備，直接從市政供水管網(wǎng)上抽水，如果安裝使用不當(dāng)，極有可能使供水管網(wǎng)的壓力失去平衡，造成管網(wǎng)安全事故。因此，在是否選用無負(fù)壓設(shè)備的問題上應(yīng)科學(xué)分析，認(rèn)真選擇，對采用無負(fù)壓產(chǎn)品的工程，管理單位應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格審查，符合條件后才批準(zhǔn)使用。在市政管理、設(shè)計(jì)、用戶及制造商的共同努力下，使二用一備一用一備變頻無負(fù)壓供水設(shè)備的使用更科學(xué)、更合理、更環(huán)保、更節(jié)能，造福于社會。
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