發(fā)布時(shí)間：2022-12-23 09:45:20
序言：寫(xiě)作是分享個(gè)人見(jiàn)解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
【關(guān)鍵詞】無(wú)負(fù)壓給水；市場(chǎng)準(zhǔn)入制度；行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(jīng)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?yàn)槟壳俺鞘薪o水管網(wǎng)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(lái)水泄至水池或水箱，然后通過(guò)二次加壓泵站將水供給到用戶，以保證每一個(gè)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(zhì)二次污染已直接影響了供水水質(zhì)安全，甚至產(chǎn)生了嚴(yán)重的水質(zhì)污染事故。因此保障二次加壓泵站飲用水質(zhì)量與安全是不僅是衛(wèi)生、水務(wù)、自來(lái)水公司等政府部門(mén)的頭等大事，同是也是用戶管理單位與供水設(shè)備生產(chǎn)廠家的急需解決的事情。另外隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高度發(fā)展與社會(huì)的進(jìn)步，各地自來(lái)水公司供水能力的不斷加強(qiáng)，曾經(jīng)的定時(shí)定量供水為已成為歷史，也為開(kāi)發(fā)與研制新型環(huán)保節(jié)能供水設(shè)備提供了決定性的條件。
正是在以上相關(guān)的背景下，無(wú)負(fù)壓給水設(shè)備的研制成功并引入市場(chǎng)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)供水方式的不足。中國(guó)第一臺(tái)無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備于上個(gè)世紀(jì)九十年代中期研制成功并投放市場(chǎng)，但由于供水系統(tǒng)的法規(guī)要求和消費(fèi)者的觀念滯后，無(wú)負(fù)壓產(chǎn)品一直沒(méi)能得到推廣使用。我國(guó)《城市供水條例》中曾規(guī)定：“禁止在城市管網(wǎng)公共供水管道上直接裝泵抽水?！边@是因?yàn)槌樗畷r(shí)可能產(chǎn)生的負(fù)壓會(huì)干擾水力工況，影響周?chē)盟?，甚至造成管網(wǎng)破壞。所以在工程設(shè)計(jì)時(shí)首先建一個(gè)水池或水箱，再用增壓泵加壓到用戶供水管網(wǎng)。直到2003年“非典”期間，人們才對(duì)二次供水污染的嚴(yán)重性有了清醒的認(rèn)識(shí)，特別是經(jīng)過(guò)北京局部區(qū)域使用后，無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備所具備的徹底解決二次供水污染、節(jié)約能耗等優(yōu)點(diǎn)，終于引起人們廣泛的關(guān)注。2004年，北京市政府文件中將上述《城市供水條例》相關(guān)條款解禁，山東等省份緊隨其后相繼出臺(tái)試用細(xì)則?，F(xiàn)該類(lèi)產(chǎn)品在北京已有近千臺(tái)套產(chǎn)品在使用中，山東、福建、天津、廣州等地區(qū)應(yīng)用也較多。加之這種設(shè)備在節(jié)能、節(jié)水、節(jié)地、節(jié)省建設(shè)資金等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，成為了取代水池、水箱等傳統(tǒng)二次供水設(shè)施的首選設(shè)備，從而導(dǎo)致市場(chǎng)需求驟然升溫。
無(wú)負(fù)壓供水系統(tǒng)是在傳統(tǒng)變頻恒壓供水系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型供水方式，它不是水泵、管件閥門(mén)、罐體和控制柜的簡(jiǎn)單組合，而是集機(jī)械、電子、信息、自控技術(shù)為一體的高科技產(chǎn)品。隨著無(wú)負(fù)壓供水概念發(fā)展的深入，越來(lái)越多的科研單位及生產(chǎn)企業(yè)對(duì)無(wú)負(fù)壓技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，并取得了比較豐碩的成果。在國(guó)內(nèi)無(wú)負(fù)壓技術(shù)根據(jù)市場(chǎng)上現(xiàn)有無(wú)負(fù)壓的給水設(shè)備工作原理進(jìn)行分析，無(wú)負(fù)壓供水系統(tǒng)主要由變頻調(diào)速水泵機(jī)組、穩(wěn)流補(bǔ)償器、真空抑制器、壓力和流量傳感器、預(yù)壓自平衡器、控制柜、過(guò)濾器、倒流防止器等設(shè)備組成。根據(jù)其實(shí)現(xiàn)無(wú)負(fù)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(bǔ)償器和真空抑制器控制模式
當(dāng)市政管網(wǎng)供水不足或用戶用水量大于市政管網(wǎng)供給能力時(shí)，真空抑制器打開(kāi)，空氣進(jìn)入穩(wěn)流補(bǔ)償器中，使原本封閉的補(bǔ)償器變?yōu)閿嗔魉洌种曝?fù)壓產(chǎn)生，另在穩(wěn)流補(bǔ)償器中設(shè)置液位控制，當(dāng)?shù)陀诘臀粫r(shí)，水泵停止工作。
（二）自控限流模式
當(dāng)市政管網(wǎng)供水不足或用戶用水量大于市政管網(wǎng)供給能力時(shí)，通過(guò)壓力傳感信號(hào)的反饋，采取限制變頻器，使水泵不超量取水，而當(dāng)市政管網(wǎng)供水滿足要求時(shí)，系統(tǒng)恢復(fù)正常。
（三）壓力控制點(diǎn)方式
當(dāng)市政管網(wǎng)供水不足或用戶用水量大于市政管網(wǎng)供給能力時(shí)，直起變流量恒壓供水泵，待供水滿足要求后，系統(tǒng)恢復(fù)正常。
【關(guān)鍵詞】：無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備 高層建筑
近幾年來(lái)，隨著廣饒縣城市建設(shè)的快速發(fā)展，人口擴(kuò)容與土地緊缺之間的矛盾逐漸凸顯，進(jìn)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(shè)主流，二次供水加壓設(shè)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(guò)將市政自來(lái)水泄至水池或水箱，再通過(guò)二次加壓泵站將水供給到用戶，從2007年開(kāi)始逐步使用無(wú)負(fù)壓二次供水設(shè)備，它無(wú)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(diǎn)，一定程度上解決了傳統(tǒng)供水方式的弊端，順應(yīng)了市場(chǎng)需求。但是，這類(lèi)產(chǎn)品的推廣使用一直爭(zhēng)議不斷，遠(yuǎn)未成熟定型。
一、無(wú)負(fù)壓變頻恒壓供水設(shè)備的組成及工作原理
1、設(shè)備組成
無(wú)負(fù)壓變頻恒壓供水設(shè)備由無(wú)負(fù)壓調(diào)節(jié)罐、加壓泵組、真空消除器、液位探測(cè)器、智能變頻控制系統(tǒng)和各種管件及閥門(mén)等組成。
2、工作原理
它的工作原理是：供水管網(wǎng)的水直接進(jìn)入無(wú)負(fù)壓調(diào)節(jié)罐。當(dāng)用水壓力及水量滿足要求時(shí)，設(shè)備通過(guò)旁通止回閥向用水管網(wǎng)直接供水；當(dāng)管網(wǎng)壓力不能滿足用水要求時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)壓力傳感器給出起泵信號(hào)啟動(dòng)水泵運(yùn)行。水泵供水時(shí)，若管網(wǎng)的水量大于水泵流量，系統(tǒng)保持正常供水；用水高峰期時(shí)，若管網(wǎng)水量小于水泵流量時(shí)，調(diào)節(jié)罐內(nèi)的水作為補(bǔ)充水源緩解用水需求。設(shè)備中的真空消除器能夠消除自來(lái)水管網(wǎng)的負(fù)壓，使系統(tǒng)更加節(jié)能和穩(wěn)定。若管網(wǎng)停水而導(dǎo)致調(diào)節(jié)罐內(nèi)的水位不斷下降，液位探測(cè)器給出水泵停機(jī)信號(hào)以保護(hù)水泵機(jī)組。水泵機(jī)組需有一臺(tái)備用。智能控制系統(tǒng)通過(guò)高性能變頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速，實(shí)際出口壓力始終恒定在設(shè)定值上，能充分利用自來(lái)水管道的壓力，不會(huì)造成壓力水頭的損失，達(dá)到顯著節(jié)能的目的。
二、無(wú)負(fù)壓變頻恒壓供水設(shè)備應(yīng)用范圍
無(wú)負(fù)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(kuò)建的住宅小區(qū)、寫(xiě)字樓、綜合樓生活用水；自來(lái)水廠的給水中間加壓泵站；工礦企業(yè)的生活、生產(chǎn)用水；各種循環(huán)水系統(tǒng)等，正在越來(lái)越多的應(yīng)用于城市、村鎮(zhèn)供水工程當(dāng)中。
三、無(wú)負(fù)壓變頻恒壓供水設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：無(wú)負(fù)壓管網(wǎng)增壓設(shè)備應(yīng)用于管網(wǎng)二次加壓直接供水系統(tǒng)，可提高供水質(zhì)量和水質(zhì)，減少占地面積，可以做到無(wú)人值守自動(dòng)運(yùn)行，節(jié)省了投資和運(yùn)行費(fèi)用；運(yùn)行后明顯減少了電機(jī)啟動(dòng)次數(shù)、節(jié)省維修經(jīng)費(fèi)和電能，具有很好的應(yīng)用前景。但是設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際進(jìn)水管網(wǎng)的水壓、流量條件和工程的具體要求，進(jìn)行分析計(jì)算，保證設(shè)備選型的正確，使系統(tǒng)在合理工況下運(yùn)行。
缺點(diǎn)：首先，它的供水可靠性不如傳統(tǒng)供水系統(tǒng)：由于無(wú)負(fù)壓供水方式不設(shè)儲(chǔ)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(duì)管網(wǎng)產(chǎn)生抽吸，設(shè)備水泵將調(diào)速運(yùn)行，也無(wú)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(wú)法實(shí)現(xiàn)，將對(duì)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?jiǎn)栴}，但必須取得主管部門(mén)批準(zhǔn)。更為關(guān)鍵一點(diǎn)：有關(guān)無(wú)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(wú)約束條件地將無(wú)負(fù)壓給水設(shè)備接入市政管網(wǎng)，就可能使市政供水管網(wǎng)超過(guò)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(lái)隱患。因此，對(duì)無(wú)負(fù)壓給水設(shè)備的使用范圍應(yīng)該慎重選擇。
關(guān)鍵詞：無(wú)負(fù)壓供水；工作原理；優(yōu)特點(diǎn)；推廣應(yīng)用
近年來(lái)隨著城市建設(shè)的不斷加快，高層建筑日益增多，二次供水設(shè)施成為自來(lái)水供水管網(wǎng)建設(shè)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(jīng)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?yàn)槟壳俺鞘薪o水管網(wǎng)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(lái)水供至水池或水箱，然后通過(guò)二次加壓泵站將水供給到用戶，以保證每一個(gè)用戶的用水要求。
由于傳統(tǒng)的氣壓供水設(shè)備和變頻調(diào)速供水設(shè)備都不能有效地避免水泵抽水時(shí)市政管網(wǎng)產(chǎn)生負(fù)壓的問(wèn)題，所以市政供水部門(mén)一般不允許其加壓水泵從管網(wǎng)直接抽水，需要設(shè)置貯水池，貯水池的存在導(dǎo)致市政管網(wǎng)剩余水壓得不到利用，每年浪費(fèi)的能量驚人。無(wú)負(fù)壓供水技術(shù)是對(duì)傳統(tǒng)的二次供水技術(shù)的革新，在市政管網(wǎng)壓力允許的情況下，直接從市政管網(wǎng)中取水增壓，從而達(dá)到節(jié)能的目的。無(wú)負(fù)壓供水技術(shù)具有節(jié)能、衛(wèi)生安全、節(jié)約投資、管理方便等優(yōu)點(diǎn)，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。
1傳統(tǒng)二次供水方式的主要形式及存在的問(wèn)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(shè)高(中)位水池(箱)，又設(shè)低位水池(箱)的供水形式。
(2)變頻調(diào)速供水形式:指只設(shè)低位水池(箱)，采用變頻調(diào)速設(shè)備的供水形式。
(3)壓力罐供水形式:指只設(shè)低位水池(箱)，采用壓力罐及變頻調(diào)速設(shè)備的供水形式。
常規(guī)的二次供水方式在市政供水管網(wǎng)水壓不足需要增壓時(shí)，首先將市政管網(wǎng)供水流入水池，再進(jìn)行二次加壓，這種二次供水方式存在以下幾個(gè)問(wèn)題:
(1)無(wú)法充分利用市政供水管網(wǎng)原有的壓力;
(2)存在著水質(zhì)二次污染的嚴(yán)重問(wèn)題;
(3)水池/箱需要定期清洗維護(hù)，增加了二次供水管理費(fèi)用和難度;
(4)水池不僅占地面積較大又增加了設(shè)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(wèn)題，到20世紀(jì)90年代末期，無(wú)負(fù)壓供水技術(shù)在日本、美國(guó)、西歐等發(fā)達(dá)國(guó)家已得到普遍使用，并且建立了一整套完善的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)體系。
2無(wú)負(fù)壓給水設(shè)備的結(jié)構(gòu)配置及工作原理
設(shè)備配置及運(yùn)行原理:
(1)設(shè)備配置:(以罐式兩臺(tái)泵為例)設(shè)備進(jìn)口處設(shè)置倒流防止器、過(guò)濾器和一個(gè)穩(wěn)流調(diào)節(jié)罐。穩(wěn)流調(diào)節(jié)罐頂部設(shè)一個(gè)真空消除器或負(fù)壓消除器，罐內(nèi)設(shè)液位探測(cè)傳感裝置。兩臺(tái)水泵并聯(lián)，并設(shè)有旁通管。
(2)運(yùn)行原理:當(dāng)管網(wǎng)進(jìn)水量大于設(shè)備出水量時(shí)，調(diào)節(jié)罐滿水，水泵通過(guò)調(diào)節(jié)罐從管網(wǎng)里吸水。當(dāng)管網(wǎng)進(jìn)水量小于設(shè)備出水量時(shí)，調(diào)節(jié)罐內(nèi)的壓力和液位開(kāi)始下降。當(dāng)罐內(nèi)壓力低于大氣壓時(shí)，進(jìn)/排氣閥打開(kāi)進(jìn)氣，防止罐內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓。當(dāng)調(diào)節(jié)罐水位繼續(xù)下降到設(shè)定的低液位時(shí)，水泵停止運(yùn)行。
(3)負(fù)壓消除裝置(真空消除器)經(jīng)過(guò)多年持續(xù)不斷的改進(jìn)，真空消除器有以下幾種形式:①在進(jìn)/排氣閥上加設(shè)過(guò)濾膜裝置，對(duì)進(jìn)入穩(wěn)流調(diào)節(jié)器的空氣進(jìn)行過(guò)濾，以保證水質(zhì)清潔;②用帶氣囊的隔膜氣壓罐代替無(wú)氣囊的緩沖水罐，保證空氣與水的隔離;③自平衡式;④預(yù)壓式等多種負(fù)壓抑制方式，保證了設(shè)備不產(chǎn)生負(fù)壓和不被空氣污染。無(wú)論哪一種都應(yīng)當(dāng)在穩(wěn)流調(diào)節(jié)器上裝設(shè)壓力傳感裝置和液位控制裝置，當(dāng)罐內(nèi)壓力低于設(shè)定值或罐內(nèi)液位低于設(shè)定值時(shí)，強(qiáng)制水泵停止運(yùn)行等等。應(yīng)當(dāng)說(shuō)目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備利用水力、機(jī)械或電氣控制等措施，可以有效地防止水泵吸水時(shí)在管網(wǎng)中產(chǎn)生負(fù)壓。
3無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備的種類(lèi)
目前，市場(chǎng)上所用的無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備主要有3種:密封式、穩(wěn)流罐式、調(diào)節(jié)水箱式。但細(xì)節(jié)上也有不同之處:
(1)密封式:該方式將電機(jī)、水泵等設(shè)備完全密封于不銹鋼容器內(nèi)，基本杜絕了水質(zhì)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(wú)儲(chǔ)備水量，城市公共供水管網(wǎng)停水時(shí)，容易出現(xiàn)斷水現(xiàn)象。
(2)穩(wěn)流調(diào)節(jié)罐式:該方式在水泵前裝設(shè)可承壓的穩(wěn)流調(diào)節(jié)罐，靠其調(diào)節(jié)作用，可進(jìn)一步降低對(duì)城市公共供水管網(wǎng)的影口向。
(3)調(diào)節(jié)水箱式:該方式設(shè)有不承壓的調(diào)節(jié)水箱，調(diào)節(jié)水箱與水泵并聯(lián)，通過(guò)電控裝置，使調(diào)節(jié)水箱內(nèi)的水每天至少循環(huán)兩次，確保水質(zhì)不變。當(dāng)市政管網(wǎng)的水量、水壓條件能滿足無(wú)負(fù)壓供水方式要求時(shí)，直接從市政管網(wǎng)取水;否則，從調(diào)節(jié)水箱取水?？捎糜谧詠?lái)水管網(wǎng)供水不穩(wěn)定的區(qū)域。由于存在水箱，仍要按規(guī)定進(jìn)行清洗消毒。
4無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備的選型
根據(jù)《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50015-2003)第3.6.4條款計(jì)算設(shè)計(jì)流量、根據(jù)用戶配置的用水器具及供水、用水時(shí)間額定、自來(lái)水進(jìn)水量(由自來(lái)水管徑、壓力長(zhǎng)度等條件確定)、顧客實(shí)際用水量、建筑物高度等數(shù)據(jù)來(lái)綜合確定的。穩(wěn)流調(diào)節(jié)罐是按照自來(lái)水滿足顧客要求的情況下估算的，如果自來(lái)水管徑很細(xì)或壓力很低，進(jìn)水流量不能滿足用水高峰的要求，需要重新計(jì)算穩(wěn)流調(diào)節(jié)罐的容積，計(jì)算公式如下:
式中：
Q進(jìn)――是用水高峰的自來(lái)水進(jìn)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(shí)間（h）。
5無(wú)負(fù)壓供水與變頻恒壓供水的比較（見(jiàn)下表）
比較名稱(chēng) 無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備 變頻恒壓給水設(shè)備
基礎(chǔ)建設(shè) 不用建水池、水箱、基礎(chǔ)投資小 需建地下水池或不銹鋼水箱，基礎(chǔ)投資較大
水質(zhì)污染 綠色環(huán)保型，全封閉，無(wú)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(wǎng)水壓，水泵運(yùn)行功率小，節(jié)能更多 原管網(wǎng)水壓不能利用，水泵運(yùn)行功率相對(duì)偏大
供水流量 零星流量時(shí)，通過(guò)旁通管直供水，無(wú)需啟泵，節(jié)水，全封閉系統(tǒng)無(wú)滲漏不需維護(hù)水池 零星流量時(shí)，輔泵與氣壓罐交替工作，啟動(dòng)輔泵
組成 調(diào)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(diǎn) 無(wú)負(fù)壓管網(wǎng)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(wú)二次污染，節(jié)水 敞開(kāi)式水池，有二次污染
占地面積 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，空間利用率高，占地面積少，建設(shè)周期短，易安裝 需地下水池，占地面積較大，建設(shè)周期較長(zhǎng)
6無(wú)負(fù)壓給水設(shè)備存在的問(wèn)題
無(wú)負(fù)壓供水技術(shù)存在的幾個(gè)問(wèn)題:
(1)無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備在來(lái)水不足時(shí)為了實(shí)現(xiàn)無(wú)負(fù)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(jià)。
(2)無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備僅僅解決了水泵吸水口處的壓力臨界于負(fù)壓時(shí)水泵如何停止吸水的問(wèn)題，但并沒(méi)有對(duì)管網(wǎng)可能產(chǎn)生的影。向(如水壓波動(dòng)、水表計(jì)量等)作全面的分析和預(yù)防。
(3)使用無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備時(shí)必須充分考慮當(dāng)?shù)爻鞘泄芫W(wǎng)系統(tǒng)的水力條件。無(wú)負(fù)壓供水技術(shù)應(yīng)用不當(dāng)可能出現(xiàn)影響周?chē)脩舻乃畨?、降低用水可靠性、水泵效率偏低、旁通管路水質(zhì)下降等問(wèn)題;過(guò)分的強(qiáng)調(diào)或夸大設(shè)備的“無(wú)負(fù)壓”功能，是不科學(xué)的。在外部管網(wǎng)水力條件不匹配的情況下，任何設(shè)備都無(wú)法實(shí)現(xiàn)真正意義上的無(wú)負(fù)壓。
(4)舊前，國(guó)內(nèi)大部分城市沒(méi)有出臺(tái)相應(yīng)的城市二次供水管理辦法。無(wú)負(fù)壓技術(shù)在二次供水領(lǐng)域的應(yīng)用基本處于無(wú)政府管理狀態(tài)，為今后二次供水管理及安全優(yōu)質(zhì)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(qiáng)依法管理的自覺(jué)性，加大對(duì)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(wèn)題已經(jīng)提上了議事日程。
7無(wú)負(fù)壓給水設(shè)備的管網(wǎng)接入條件探討
我國(guó)1994年頒布的《城市供水條例》中規(guī)定:“禁止在城市管網(wǎng)公共供水管道上直接裝泵抽水?！边@是因?yàn)樵诔鞘泄┧畻l件尚不成熟的情況下，沒(méi)有控制和保護(hù)措施，從管網(wǎng)直接抽水可能會(huì)對(duì)管網(wǎng)水質(zhì)、水壓產(chǎn)生不良影響，甚至造成管網(wǎng)破壞。隨著城市供水條件的完善以及供水技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展，無(wú)負(fù)壓供水技術(shù)在國(guó)內(nèi)推廣使用的條件日趨成熟。
我們認(rèn)為，既然無(wú)負(fù)壓供水技術(shù)仍存在不少的問(wèn)題，這就要對(duì)其接入管網(wǎng)的條件進(jìn)行約束和規(guī)定。
(1)應(yīng)當(dāng)規(guī)定當(dāng)室外給水管網(wǎng)的水量、水壓達(dá)到一定要求時(shí)，方可選用直接增壓二次供水設(shè)備。
其中:①水量要求用戶需水量低于管道供水量時(shí)(供水量可按經(jīng)濟(jì)流速計(jì)算)，即可滿足水量要求;用戶需水量高于管道供水量時(shí)，可以采取加大配水管管徑或適當(dāng)增加穩(wěn)流調(diào)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(wǎng)的壓力不得低于0.2MPa(參考值)。這些數(shù)據(jù)的獲得必須咨詢(xún)用戶所在地的自來(lái)水公司。換句話說(shuō)，從技術(shù)角度講，要想接入無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備理應(yīng)到自來(lái)水公司技術(shù)部門(mén)進(jìn)行備案審批。
(2)無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備必須有多重的、可靠的防負(fù)壓、防倒流、防水表計(jì)量沖擊等措施。
(3)為了避免對(duì)城市公共供水管網(wǎng)的水質(zhì)造成污染，這就需要有質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門(mén)的鑒定證書(shū)，證書(shū)中應(yīng)特別注明防負(fù)壓、防倒流方面的鑒定結(jié)論，以確定能否具備直接接入管網(wǎng)的條件。
(4)引為防止設(shè)備本體對(duì)水質(zhì)造成污染，無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備還必須具有市級(jí)衛(wèi)生監(jiān)督部門(mén)的衛(wèi)生許可證。
8關(guān)于無(wú)負(fù)壓給水技術(shù)推廣應(yīng)用的幾點(diǎn)建議
(1)加強(qiáng)無(wú)負(fù)壓供水技術(shù)的推廣應(yīng)用宣傳工作。通過(guò)新聞媒體等形式廣泛進(jìn)行宣傳，使全社會(huì)認(rèn)識(shí)到這種供水方式的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)新建、改建、擴(kuò)建的二次供水設(shè)施，在符合條件的區(qū)域，建議采用無(wú)負(fù)壓供水方式。
(2)無(wú)負(fù)壓供水技術(shù)在國(guó)內(nèi)還屬于一種新型的供水技術(shù)，目前尚沒(méi)有任何關(guān)于無(wú)負(fù)壓供水技術(shù)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。為使無(wú)負(fù)壓供水的工程設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收能夠做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用、運(yùn)行可靠，業(yè)內(nèi)專(zhuān)家強(qiáng)烈呼吁現(xiàn)階段應(yīng)盡快建立無(wú)負(fù)壓供水方式的應(yīng)用法規(guī)、技術(shù)規(guī)程等。
(3)明確采用無(wú)負(fù)壓供水方式的區(qū)域應(yīng)滿足的供水條件。我們認(rèn)為:防負(fù)壓方面，至少應(yīng)設(shè)電控裝置和機(jī)械裝置;防倒流方面，應(yīng)盡可能設(shè)多層防護(hù)措施，確保對(duì)城市公共供水管網(wǎng)水質(zhì)不產(chǎn)生任何影響;節(jié)能方面，應(yīng)考慮夜間用水量很小情況下的能耗問(wèn)題。實(shí)施此類(lèi)供水方式時(shí)，應(yīng)該從供水設(shè)計(jì)開(kāi)始，考慮增加相應(yīng)的設(shè)施，例如采用加設(shè)孔板、加設(shè)流量調(diào)節(jié)閥、加設(shè)定時(shí)啟閉閥等手段，嚴(yán)格控制進(jìn)水管的最大瞬時(shí)流量在水表額定流量范圍內(nèi)，對(duì)水表規(guī)格的選擇要合理，以避免對(duì)管網(wǎng)壓力和計(jì)量水表造成沖擊，盡量減少無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備的負(fù)面效應(yīng)。
(4)加強(qiáng)無(wú)負(fù)壓供水新技術(shù)的研發(fā)工作。鼓勵(lì)引導(dǎo)設(shè)備生產(chǎn)廠家在防負(fù)壓、防倒流、節(jié)能等方面進(jìn)一步攻關(guān)。
(5)嚴(yán)把無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備的質(zhì)量關(guān)。技術(shù)監(jiān)督部門(mén)應(yīng)嚴(yán)格按照企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備進(jìn)行技術(shù)鑒定，鑒定合格的，頒發(fā)有關(guān)證件。且每年可對(duì)鑒定合格廠家的設(shè)備進(jìn)行抽檢，確保設(shè)備質(zhì)量過(guò)關(guān)。對(duì)性能先進(jìn)的設(shè)備可進(jìn)行公示或下發(fā)文件推廣應(yīng)用。
(6)積極創(chuàng)造條件，盡可能滿足無(wú)負(fù)壓供水方式用水需求。今后新敷設(shè)和更換自來(lái)水管道時(shí)，用戶應(yīng)具有超前意識(shí)，盡量加粗管徑，以滿足接入無(wú)負(fù)壓供水方式和周?chē)脩魧?duì)水量的需求。
關(guān)鍵詞：無(wú)負(fù)壓；控制原理；補(bǔ)償罐；水泵；注意事項(xiàng)；
前言
自從無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備成功突破關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題問(wèn)世以來(lái)，解決了傳統(tǒng)供水設(shè)備的多種弊端，在環(huán)保、節(jié)能、節(jié)水等關(guān)鍵技術(shù)方面取得了突破性的進(jìn)步，在國(guó)內(nèi)供水領(lǐng)域逐漸被人們所認(rèn)可，繼而逐漸被廣泛應(yīng)用。
1．無(wú)負(fù)壓供水系統(tǒng)的組成及原理
無(wú)負(fù)壓供水系統(tǒng)是在傳統(tǒng)供水系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型供水方式主要由穩(wěn)壓補(bǔ)償灌、水泵機(jī)組、雙向補(bǔ)償器、無(wú)負(fù)壓流量控制器、變頻控制柜、壓力傳感器等組成。在采用獨(dú)特的預(yù)壓平衡技術(shù)、負(fù)壓反饋技術(shù)、真空抑制技術(shù)及信號(hào)采集分析處理技術(shù)的基礎(chǔ)上,無(wú)負(fù)壓供水以完全和空氣隔絕、外界管網(wǎng)不受影響為前提,利用原有自來(lái)水管網(wǎng)壓力進(jìn)行高效節(jié)能供水的一種二次加壓方式。
其主要特征是設(shè)備直接和市政自來(lái)水管連接，為全封閉給水方式。系統(tǒng)檢測(cè)裝置采集的進(jìn)水口水壓信號(hào)通過(guò)微機(jī)控制真空抑制器及穩(wěn)流補(bǔ)償器中的裝置控制水泵運(yùn)行，水泵轉(zhuǎn)速隨著進(jìn)水口的壓力變化而進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整變化，抑制負(fù)壓產(chǎn)生，保證供水正常及城市管網(wǎng)不受影響。
2．無(wú)負(fù)壓供水系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)
現(xiàn)在的城市高層建筑越來(lái)越多、規(guī)模也越來(lái)越大，用水的安全、衛(wèi)生要求也越來(lái)越高。用水的二次污染、管道負(fù)壓或真空現(xiàn)象、個(gè)體超量取水、管網(wǎng)壓力陡降是設(shè)計(jì)人員不得不考慮的問(wèn)題。
無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備可以避免或減少用水管網(wǎng)中出現(xiàn)的諸多難題，成功解決了二次供水污染源、管道負(fù)壓、管網(wǎng)不穩(wěn)定等問(wèn)題。
其顯著的優(yōu)點(diǎn)：徹底取消水箱或水池，整套無(wú)負(fù)壓給水設(shè)備為全密閉結(jié)構(gòu)，從根本上防止了水質(zhì)的二次污染；取消儲(chǔ)水水箱或水池，不但避免了原有的自來(lái)水進(jìn)入水池后壓力變零減少了能源浪費(fèi)，而且可充分利用自來(lái)水管道的壓力，并通過(guò)穩(wěn)流補(bǔ)償、真空抑制、空氣隔斷及負(fù)壓反饋技術(shù)智能化控制水泵以最合適的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，即降低水泵的損耗和能耗，又抑制高峰期用水時(shí)負(fù)壓的產(chǎn)生，同時(shí)對(duì)用戶不產(chǎn)生多余的水頭損失；無(wú)負(fù)壓給水設(shè)備還具備小流量停機(jī)保壓功能，當(dāng)用水低峰期時(shí)設(shè)備控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)入小流量停機(jī)保壓模式，設(shè)備停機(jī)但仍能維持系統(tǒng)供水所需的工作壓力，解決了設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行所造成的電能浪費(fèi)問(wèn)題，達(dá)到了顯著節(jié)能的目的。
此系統(tǒng)尤其是針對(duì)建筑高度超過(guò)100m的高層建筑，無(wú)負(fù)壓串聯(lián)供水方式更顯示出其本身的優(yōu)越性。無(wú)負(fù)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(wǎng)負(fù)壓、長(zhǎng)時(shí)間低頻運(yùn)轉(zhuǎn)能耗高、住戶用水末端壓力波動(dòng)、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(yùn)行、防噪音等方面的優(yōu)越性。
另外，無(wú)負(fù)壓供水系統(tǒng)投資小，使用更經(jīng)濟(jì)，安裝簡(jiǎn)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(shè)備,市政供水一有故障,整個(gè)系統(tǒng)將處于停水狀態(tài)，而且必須保障管網(wǎng)承受能力,
否則會(huì)給管網(wǎng)安全帶來(lái)隱患。
3．無(wú)負(fù)壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的條件、關(guān)鍵部件的選擇
1）無(wú)負(fù)壓供水系統(tǒng)并不適應(yīng)所有的建筑，城市給水管網(wǎng)經(jīng)常性停水、水頭過(guò)低、Q , H 波動(dòng)過(guò)大、可能造成回流污染危害的區(qū)域（如醫(yī)院、化工）等場(chǎng)所均不適宜適用該系統(tǒng)。
為保證無(wú)負(fù)壓供水系統(tǒng)的正常運(yùn)行，應(yīng)當(dāng)滿足：總建筑面積小于20萬(wàn)平方米，市政供水管線口徑應(yīng)大于或等于DN300，供水干管管徑應(yīng)大于或等于DN15，管網(wǎng)壓力應(yīng)大于0.22Mpa。對(duì)于單套加壓設(shè)備的額定供水量不得大于32立方米/小時(shí)。否則系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)可能會(huì)間歇性停止，造成斷水。無(wú)負(fù)壓加壓供水設(shè)備也應(yīng)當(dāng)啟動(dòng)時(shí)，泵吸水口壓力下降值不得超過(guò)0.02Mpa，水泵進(jìn)水口前必須安裝倒流防止器。設(shè)備要具有由泵吸入口壓力控制的自動(dòng)開(kāi)停功能，水泵要具有自動(dòng)隨戶內(nèi)用水狀態(tài)而變換的休眠和喚醒功能。
2）無(wú)負(fù)壓供水系統(tǒng)各個(gè)組成部件有不同的組合形式：
緩沖罐體+進(jìn)排氣式負(fù)壓抑制裝置的儲(chǔ)水容積相對(duì)較大，可以有效的補(bǔ)充市政水源短暫不足的情況。
緩沖罐體(內(nèi)襯膠囊)+補(bǔ)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(diào)節(jié)市政管網(wǎng)的壓力波動(dòng)，起到削峰補(bǔ)償?shù)淖饔谩?/p>
緩沖罐體+全密閉負(fù)壓抑制裝置也適用于管網(wǎng)壓力以及流量都非常充足的情況下?？梢杂行У恼{(diào)節(jié)市政管網(wǎng)的壓力波動(dòng)，起到消峰補(bǔ)償?shù)淖饔?，但存在容易聚集氣體的缺陷。
緩沖罐體(分倉(cāng)式、全密閉負(fù)壓抑制裝置在輸水管道和配水管道隆起點(diǎn)和平直段的必要位置，裝設(shè)排(進(jìn))氣閥，也非常符合供水要求的供水方式。
穩(wěn)流補(bǔ)償罐是無(wú)負(fù)壓供水系統(tǒng)的重要組成部分，其容積V罐應(yīng)按下式計(jì)算：V罐≥(Q出一Q進(jìn))•丁，Q出―管網(wǎng)疊壓式(無(wú)負(fù)壓)給水設(shè)備水泵的最大出水量；Q進(jìn)一指市政供水管或居住小區(qū)給水干管經(jīng)過(guò)吸水管能進(jìn)入穩(wěn)流補(bǔ)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(shí)間。引水管以管內(nèi)流速按1．5 m／s來(lái)估算吸水管的過(guò)流量。當(dāng)Q進(jìn)>Q出時(shí)，穩(wěn)流補(bǔ)償罐的容積沒(méi)有嚴(yán)格要求。
3）選用水泵時(shí)，要保證水泵在高效區(qū)工作，無(wú)負(fù)壓給水設(shè)備水泵的揚(yáng)程是泵組出口設(shè)定水壓與市政或小區(qū)供
水流至水泵進(jìn)口尚存余壓的差值。而水泵進(jìn)口尚存的余壓是個(gè)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(yīng)按不同工況下水泵高效區(qū)的核算，讓水泵在盡量多的時(shí)間內(nèi)處于高效區(qū)工作狀態(tài)，這樣才能使設(shè)備節(jié)能節(jié)電的優(yōu)點(diǎn)顯現(xiàn)出來(lái)。
【關(guān)鍵詞】無(wú)負(fù)壓供水技術(shù)；城市自來(lái)水供水系統(tǒng)；應(yīng)用；分析
城市化的進(jìn)程直接決定了供水系統(tǒng)需要傳達(dá)的范圍，同時(shí)要求水源的質(zhì)量能夠得到保障。作為一種新型供水技術(shù)，無(wú)負(fù)壓供水技術(shù)是一種較為理想的節(jié)能供水技術(shù)，能夠提高供水效能，同時(shí)減少污染、運(yùn)行可靠，受到了大范圍運(yùn)用。
一、無(wú)負(fù)壓供水技術(shù)概述
無(wú)負(fù)壓供水技術(shù)指的是以市政管網(wǎng)為水源，充分利用市政管網(wǎng)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(méi)有水質(zhì)的二次污染，是變頻恒壓供水技術(shù)的發(fā)展與延伸。該技術(shù)能直接與自來(lái)水管網(wǎng)連接，對(duì)自來(lái)水管網(wǎng)不會(huì)產(chǎn)生任何副作用的二次給水設(shè)備，在市政管網(wǎng)壓力的基礎(chǔ)上直接疊壓供水，節(jié)約能源，并且還具有全封閉、無(wú)污染、占地量小、安裝快捷、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等諸多優(yōu)點(diǎn)。
無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備通過(guò)智能控制控制技術(shù)與穩(wěn)壓補(bǔ)償技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備對(duì)市政管網(wǎng)不產(chǎn)生負(fù)壓，保證向用戶管網(wǎng)不間斷供水。設(shè)備采用的流量控制器在維持最低服務(wù)壓力的基礎(chǔ)上能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)市政管網(wǎng)向設(shè)備的輸入水量，確保市政管網(wǎng)不產(chǎn)生負(fù)壓，用水高峰期時(shí)能量?jī)?chǔ)存器釋放預(yù)充的一定壓力的氮?dú)猓ＷC穩(wěn)壓補(bǔ)償罐高壓腔的水帶有一定壓力補(bǔ)償?shù)胶銐呵恢?，在一定時(shí)間內(nèi)可補(bǔ)充市政管網(wǎng)來(lái)水量的不足，通過(guò)雙向補(bǔ)償器，在用水低谷期時(shí)對(duì)穩(wěn)壓補(bǔ)償罐進(jìn)行蓄能，對(duì)用戶管道起穩(wěn)壓補(bǔ)償作用，夜間及小流量供水時(shí)可通過(guò)小型膨脹罐供水，防止水泵頻繁啟動(dòng)。充分利用了市政管網(wǎng)的壓力，節(jié)能效果顯著。水泵如果直接連接在市政管網(wǎng)上，不需要建造蓄水池，直接與市政管網(wǎng)連接，但我國(guó)城市供水條例規(guī)定為了防止對(duì)周?chē)用裼盟a(chǎn)生影響，不許將生活、生產(chǎn)水泵直接安裝在市政管網(wǎng)上。為了解決供水設(shè)備既可串接在市政供水管網(wǎng)上又不產(chǎn)生負(fù)壓，更不影響其它用戶的用水，需要在水泵進(jìn)口與市政管網(wǎng)之間增設(shè)無(wú)負(fù)壓流量控制器、分腔式穩(wěn)壓補(bǔ)償罐，雙向補(bǔ)償器等，無(wú)負(fù)壓流量控制器時(shí)刻監(jiān)視市政管網(wǎng)壓力，在保證市政管網(wǎng)不產(chǎn)生負(fù)壓的同時(shí)還可充分利用市政管網(wǎng)原有壓力。
二、無(wú)負(fù)壓供水在城市自來(lái)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(lái)水廠、給水加壓泵站等；適用于各類(lèi)工礦企業(yè)生產(chǎn)用水，具體來(lái)說(shuō)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(yīng)的消防給水系統(tǒng)、暖通工程用水、中央空調(diào)在水循環(huán)方面的用水等等。
無(wú)負(fù)壓供水在城市自來(lái)水供水系統(tǒng)中的應(yīng)用解決了傳統(tǒng)的供水技術(shù)常見(jiàn)的幾個(gè)問(wèn)題。常見(jiàn)的供水技術(shù)中，常常出現(xiàn)以下幾個(gè)問(wèn)題：首先是污染嚴(yán)重——一般的自來(lái)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(shí)還會(huì)大量的滋生水垢和水生細(xì)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(gè)缺點(diǎn)是投資成本高——在傳統(tǒng)的共識(shí)系統(tǒng)技術(shù)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(jìn)行大型水池或水箱的建設(shè)，建設(shè)費(fèi)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(fèi)。能耗高——一般的自來(lái)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(jìn)行加壓工程，這樣做的后果就是直接導(dǎo)致市政的供水管網(wǎng)的壓力利用率降低，甚至用不到，嚴(yán)重浪費(fèi)資源。浪費(fèi)嚴(yán)重——用來(lái)進(jìn)行水源儲(chǔ)存的水池或者水箱一般情況下都會(huì)采用土建結(jié)構(gòu)進(jìn)行建設(shè)，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(shí)土建工程的材料會(huì)對(duì)水源造成污染，為了防止污染嚴(yán)重，工作人員還需要對(duì)水池或者水箱進(jìn)行定期的清洗，在清晰的過(guò)程中，有浪費(fèi)了大量的清水，同時(shí)還加大了后期清潔維護(hù)費(fèi)用的開(kāi)支等。
三、無(wú)負(fù)壓技術(shù)控制要點(diǎn)
1、控制技術(shù)
無(wú)負(fù)壓供水系統(tǒng)的原理是設(shè)定一個(gè)恒定的水源壓力值，如果供水網(wǎng)道中的管網(wǎng)壓力一旦高于前面設(shè)置的恒定的壓力值的時(shí)候，壓力變送器就會(huì)將管網(wǎng)中承受的水的壓力值向變頻控制柜進(jìn)行反映，在這種情況下，供水系統(tǒng)中的自來(lái)水可通過(guò)直供管路實(shí)施供水工作。如果供水網(wǎng)道中的管網(wǎng)壓力一旦低于前面設(shè)置的恒定的壓力值的時(shí)候，壓力變送器就會(huì)將管網(wǎng)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(jìn)行反映，然后通過(guò)UPC看門(mén)狗控制器對(duì)水流輸出的頻率進(jìn)行分析控制，同時(shí)迅速啟動(dòng)水泵機(jī)組，在對(duì)水泵機(jī)組的水泵運(yùn)轉(zhuǎn)速度進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制的基礎(chǔ)上，對(duì)恒壓供水進(jìn)行間接防控和掌管。如果經(jīng)歷以上的調(diào)節(jié)，自來(lái)水供水系統(tǒng)還是不能完全滿足客戶的供水要求時(shí)，那么就由中央控制中心對(duì)水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)速度進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理，進(jìn)而維持供水平衡，滿足用水用戶的相關(guān)供水需求。
2、無(wú)負(fù)壓技術(shù)
無(wú)負(fù)壓供水系統(tǒng)采用微機(jī)變頻技術(shù)和有效的負(fù)壓處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)疊壓供水。設(shè)備通過(guò)真空補(bǔ)償系統(tǒng)及全封閉結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了與自來(lái)水管網(wǎng)的直接串接，并且克服了對(duì)管網(wǎng)的不良影響。該設(shè)備通過(guò)管網(wǎng)壓力表、真空抑制器及穩(wěn)流補(bǔ)償器中的檢測(cè)裝置采集穩(wěn)流補(bǔ)償器內(nèi)的真空度及水位信號(hào)，實(shí)時(shí)反饋，通過(guò)微機(jī)控制真空抑制器及穩(wěn)流補(bǔ)償器中的特殊裝置動(dòng)作，抑制負(fù)壓產(chǎn)生，保證該設(shè)備不對(duì)城市管網(wǎng)產(chǎn)生影響。
3、壓力自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)
根據(jù)系統(tǒng)阻力特性，當(dāng)流量越大時(shí)，系統(tǒng)的阻力越大。為了滿足系統(tǒng)在最大用水量時(shí)有足夠的揚(yáng)程來(lái)克服系統(tǒng)阻力，一般廠家在設(shè)定系統(tǒng)壓力時(shí)只能按最大流量所需的壓力來(lái)設(shè)置，當(dāng)小流量用水時(shí)壓力過(guò)剩造成能量浪費(fèi)?？梢愿鶕?jù)系統(tǒng)用水量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)定壓力，在小流量用水時(shí)運(yùn)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(wú)負(fù)壓供水技術(shù)使用中出現(xiàn)的問(wèn)題
1、由于系統(tǒng)缺少蓄水池，市政供水管網(wǎng)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(wú)負(fù)壓供水技術(shù)在防污染方面還需加強(qiáng)改進(jìn)。
無(wú)負(fù)壓供水技術(shù)在一定程度上解決了水箱儲(chǔ)水的二次污染，但是由于該技術(shù)中運(yùn)用到的設(shè)備具有斷流功能，當(dāng)加壓供水區(qū)域用水量大于供水管網(wǎng)的供水量是，調(diào)節(jié)罐上的真空破壞裝置將開(kāi)啟，空氣進(jìn)入水罐，使原本封閉的調(diào)節(jié)罐變?yōu)閿嗔魉洹Ｋ栽趯?shí)際運(yùn)行的過(guò)程中，無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備不可能完全的實(shí)行全封閉運(yùn)行，在客觀上依然存在污染方面的漏洞，會(huì)有空氣進(jìn)入到供水系統(tǒng)中，繼續(xù)污染水質(zhì)。所以要加強(qiáng)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，防止甚至杜絕污染。
2、由于設(shè)備直接與市政供水管網(wǎng)鏈接，倒流防止器若出現(xiàn)問(wèn)題，可能會(huì)回流，所以禁止醫(yī)院，化工，洗染，制藥等行業(yè)使用。
3、無(wú)負(fù)壓供水技術(shù)設(shè)備相關(guān)規(guī)范不健全
因?yàn)樵摷夹g(shù)是比較新興的，所以無(wú)負(fù)壓供水技術(shù)設(shè)備相關(guān)規(guī)范存在不健全的問(wèn)題。相關(guān)部門(mén)要加快無(wú)負(fù)壓供水技術(shù)設(shè)備的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)管理標(biāo)，然后依照規(guī)范進(jìn)行設(shè)備的生產(chǎn)以及運(yùn)用，同時(shí)還能夠加快相關(guān)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，引領(lǐng)供水系統(tǒng)向著規(guī)范化邁進(jìn)。
結(jié)語(yǔ)：
文章中提到，城市化范圍的不斷擴(kuò)大增加了城市供水系統(tǒng)運(yùn)行的難度，要完成民眾的生活生產(chǎn)用水供水任務(wù)、減少水質(zhì)污染等問(wèn)題，最好的辦法就是運(yùn)用無(wú)負(fù)壓供水技術(shù)。文章就無(wú)負(fù)壓供水技術(shù)在城市自來(lái)水供水系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)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(shù)，希望無(wú)負(fù)壓供水技術(shù)能夠得到最大范圍的應(yīng)用，同時(shí)，相關(guān)技術(shù)能夠繼續(xù)強(qiáng)化，為供水系統(tǒng)的發(fā)展提供參考，進(jìn)一步提高供水效能。
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【關(guān)鍵詞】二次供水；無(wú)負(fù)壓供水系統(tǒng)；改造方案；措施；經(jīng)濟(jì)性
隨著城市的建設(shè)發(fā)展，高層住宅越建越多，二次供水設(shè)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(shè)施多采用變頻恒壓供水方式將水池（箱）內(nèi)的水輸送到用戶管網(wǎng)。但隨著時(shí)間的推移，部分居民住宅二次供水設(shè)備因日益陳舊、老化問(wèn)題凸顯， 造成供水不足、水質(zhì)二次污染，嚴(yán)重影響著居民的生活和用水安全[1]。隨著現(xiàn)代生活對(duì)飲用水水質(zhì)等要求的不斷提高，更突顯了城市居民住宅二次供水設(shè)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(shè)施易產(chǎn)生二次污染問(wèn)題，無(wú)負(fù)壓供水系統(tǒng)（又稱(chēng)管網(wǎng)疊壓供水系統(tǒng)）在傳統(tǒng)變頻恒壓供水系統(tǒng)的基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展起來(lái)。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(jiǎn)便、運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單且成本低的特點(diǎn)[2]。在市政管網(wǎng)供水條件允許時(shí)，可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的變頻恒壓供水設(shè)施，在居民住宅樓二次供水設(shè)施更新改造時(shí)推廣采用。
1 項(xiàng)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(shè)施設(shè)在地下一層水泵房?jī)?nèi)，采用變頻恒壓供水方式，且設(shè)備已投入使用14年。經(jīng)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(shè)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(nèi)有污水管通過(guò)，規(guī)范不允許；第三、水箱間內(nèi)墻、地面及頂棚破舊，條件較差。第四、變頻水泵為鑄鐵材質(zhì)，對(duì)水質(zhì)有污染，且已過(guò)時(shí)淘汰。
因水箱間內(nèi)的改造空間有限，若將老舊的水箱、水泵機(jī)組進(jìn)行更換，并對(duì)泵房?jī)?nèi)的墻面及頂棚進(jìn)行裝飾處理，施工難度較大且斷水時(shí)間長(zhǎng)。結(jié)合無(wú)負(fù)壓供水設(shè)備的特點(diǎn)，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(wú)負(fù)壓供水系統(tǒng)，以確保用戶能喝到符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的飲用水。
基于上述改造需要，本項(xiàng)目于2014年第三季度改造實(shí)施完畢，成功由變頻供水形式改造為無(wú)負(fù)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(duì)水質(zhì)、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(guò)程中。
2項(xiàng)目給水方案的選取
2.1 水源
本工程的水源為市政自來(lái)水管網(wǎng)，從市政供水管至連接設(shè)備管的管徑為DN100，市政管網(wǎng)供水壓力為0.25～0.30Mpa，管網(wǎng)水力條件較穩(wěn)定。住宅樓內(nèi)生活給水系統(tǒng)與消防給水系統(tǒng)相獨(dú)立設(shè)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(shí)用水量11m3/ h。最不利供水點(diǎn)標(biāo)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(jì)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(dāng)量為551，最大用水時(shí)給水當(dāng)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(shè)計(jì)方案為：一到四層住戶由市政管網(wǎng)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(chǔ)外墻進(jìn)入泵房?jī)?nèi)，后分為三路。一端連接低區(qū)供水管（DN70），一端通過(guò)DN100供水管進(jìn)生活水箱，另一端接消防供水系統(tǒng)。生活水箱內(nèi)儲(chǔ)存的水接變頻加壓泵及氣壓罐，為用水管網(wǎng)的中區(qū)及高區(qū)進(jìn)行供水。
生活水箱、變頻水泵及氣壓罐均設(shè)于地下一層泵房?jī)?nèi)。生活水箱容積為37m3， 變頻供水設(shè)備共設(shè)2臺(tái)主泵（1 用1 備） 及1臺(tái)副泵，主泵流量為30m3/ h，揚(yáng)程為90m；功率為15KW；副泵流量為11m3/ h，揚(yáng)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(yùn)行維護(hù)的原則，將五層到二十層用戶改為用無(wú)負(fù)壓設(shè)備疊壓供水，一層到四層仍采用市政管網(wǎng)直接供水的形式。改造時(shí)拆除原生活水箱、水箱基礎(chǔ)及水泵機(jī)組，在原水箱位置處新建生活水泵房間，在其內(nèi)改裝為一套無(wú)負(fù)壓變頻給水設(shè)備，新水泵間與原生活泵房環(huán)境隔離開(kāi)。
其中，無(wú)負(fù)壓設(shè)備進(jìn)水端連接原生活水箱DN100進(jìn)水管，出水口直接與中區(qū)、高區(qū)的用戶管網(wǎng)干管進(jìn)行連接，安裝切換時(shí)較方便。無(wú)負(fù)壓設(shè)備選用的型號(hào)為：威派格80ZWG2型智能管網(wǎng)疊壓供水設(shè)備，水泵共設(shè)兩臺(tái)（一用一備）。根據(jù)用戶用水情況，選取的水泵流量為25m3/h，揚(yáng)程為68m，功率為7.5KW，無(wú)負(fù)壓罐體型號(hào)GW600-80。設(shè)備具有防負(fù)壓及防倒流功能，符合國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(shè)備采用一體式槽鋼聯(lián)合底座，基礎(chǔ)配有減震器，設(shè)預(yù)制水泵砼基礎(chǔ)及控制柜砼基礎(chǔ)。
（2）設(shè)備前后連接的管道采用鋼塑復(fù)合管材，進(jìn)出水管路上每3-4米做減震吊架，同時(shí)安裝饒性接頭，以防止震動(dòng)傳播。
（3）設(shè)備與市政供水管連接處依次設(shè)置閥門(mén)、過(guò)濾器、倒流防止器、取樣口及壓力表；設(shè)備出水口端應(yīng)依次設(shè)置取樣口、壓力表及閥門(mén)。
（4）為保證泵房?jī)?nèi)通風(fēng)良好，安裝通風(fēng)設(shè)備以保持水泵間內(nèi)干燥?？刂乒癜惭b位置嚴(yán)禁出現(xiàn)滴、漏、濺、積水等現(xiàn)象，其上方嚴(yán)禁有管道通過(guò)?？刂乒窕A(chǔ)高度保持在20cm以上。
關(guān)鍵詞: 高層建筑；二次加壓；供水設(shè)備
中圖分類(lèi)號(hào)：TU208.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
隨著社會(huì)的發(fā)展，建筑理念已轉(zhuǎn)變?yōu)橐匀藶楸荆藗儗?duì)生活的要求也發(fā)生了很大變化，越來(lái)越多的人們開(kāi)始關(guān)注健康問(wèn)題，因此對(duì)生活飲用水的水質(zhì)要求也越來(lái)越高。然而，傳統(tǒng)的供水方式已經(jīng)不能滿足日常生活對(duì)于高質(zhì)水的需求，迫使人們不斷去探求新的供水方式。對(duì)傳統(tǒng)的二次加壓供水方式進(jìn)行回顧，可以為研發(fā)新的供水方式提供借鑒。
1 “無(wú)負(fù)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(shè)有調(diào)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(shí)的能耗出發(fā),最近給水設(shè)備生產(chǎn)廠家開(kāi)發(fā)了與城市管網(wǎng)直接連接、串聯(lián)加壓的/無(wú)負(fù)壓0供水裝置(見(jiàn)圖1)。
該裝置具有以下特點(diǎn):能充分利用城市水源的余壓;避免了二次加壓時(shí)發(fā)生二次污染的可能;節(jié)省了機(jī)房面積。由于其優(yōu)點(diǎn)比較顯著,深受房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商的歡迎,一時(shí)已成了建筑供水設(shè)備的熱銷(xiāo)產(chǎn)品。
圖1 無(wú)負(fù)壓加壓供水裝置流程
“無(wú)負(fù)壓”加壓供水設(shè)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(hào)通過(guò)變頻控制柜,按設(shè)定的恒壓值調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)恒壓供水。當(dāng)市政進(jìn)水量小于水泵的供水量時(shí),緩沖罐中的壓力急速下降,直到表壓降到零時(shí),負(fù)壓傳感器的壓力信號(hào)通過(guò)變頻控制柜使加壓泵減速直至停止運(yùn)行,從而確保城市管段不產(chǎn)生負(fù)壓。當(dāng)城市水源的壓力恢復(fù)正常時(shí)加壓泵再自動(dòng)恢復(fù)工作。
1.2 適用范圍分析
在“無(wú)負(fù)壓”加壓供水裝置中一般都在吸水管上設(shè)有一個(gè)緩沖罐(或稱(chēng)“穩(wěn)流補(bǔ)償器”、“負(fù)壓罐”),其實(shí)就是一個(gè)用于壓力調(diào)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(jìn)行計(jì)算,即:
P1V1=P2V2=P3V3(1)
式中 P1--氣室的初始?jí)毫?0.098 MPa絕壓
P2--城市管網(wǎng)允許的最低壓力,0.198MPa絕壓(即0.1 MPa表壓)
P3--城市管網(wǎng)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(shí)的氣體體積
V2--氣室壓力為0.198 MPa絕壓時(shí)的氣體體積
V3--氣室壓力為0.398 MPa絕壓時(shí)的氣體體積
如以空氣占罐體積的百分率計(jì)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(jiàn)當(dāng)吸水管的壓力從P3降至P2時(shí)可提供的調(diào)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(diào)節(jié)容積為(1.9~4.3)@0.249=(0.47~1) m3,相當(dāng)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(diào)水量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的?？梢?jiàn)緩沖罐除了在城市水源發(fā)生突然事故時(shí)為變頻泵安全停車(chē)有一定的緩沖作用外,對(duì)正常供水是起不到水量調(diào)節(jié)作用的,該裝置只能在城市管網(wǎng)供水能力比較充沛、城市管網(wǎng)管徑較大、串聯(lián)加壓不致引起城市管網(wǎng)壓力波動(dòng)的情況下,因建筑物用水點(diǎn)高度超越城市管網(wǎng)定壓值而需要進(jìn)行二次加壓時(shí)應(yīng)用。
2 供水能力不足地區(qū)二次供水裝置
對(duì)于城市供水能力不足而導(dǎo)致水壓不足、產(chǎn)生斷水等現(xiàn)象的建筑給水系統(tǒng),/無(wú)負(fù)壓0加壓供水裝置是不適用的,必須設(shè)置水池或水箱等貯水設(shè)備,利用用水低峰時(shí)儲(chǔ)備一定的調(diào)節(jié)水量彌補(bǔ)在高峰用水時(shí)城市供水能力的不足。為充分利用城市供水管網(wǎng)的余壓及避免串聯(lián)加壓時(shí)對(duì)區(qū)域供水帶來(lái)的影響,二次加壓供水設(shè)施可參照?qǐng)D2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(shè)定壓力時(shí)),變頻泵直接由城市供水管串聯(lián)加壓,當(dāng)城市供水管的供水壓力降至4設(shè)定的最低壓力時(shí)水池出水管的電動(dòng)閥5打開(kāi),并關(guān)閉城市供水管上的電動(dòng)閥6,由水池中的貯水供水泵加壓供水。當(dāng)城市供水管的壓力恢復(fù)到4的設(shè)定壓力時(shí),電動(dòng)閥6打開(kāi),并關(guān)閉水池出水管的電動(dòng)閥5,這時(shí)城市水源可在向水池補(bǔ)水的同時(shí)向水泵加壓裝置供水,恢復(fù)到串聯(lián)加壓狀態(tài)。給水系統(tǒng)的供水壓力由3通過(guò)變頻器調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速,達(dá)到恒壓供水,電動(dòng)閥的啟閉由4通過(guò)可編程控制器進(jìn)行控制。該流程可根據(jù)4設(shè)定的上下限壓力范圍充分利用城市供水管網(wǎng)的余壓,并保障串聯(lián)加壓時(shí)不對(duì)區(qū)域供水帶來(lái)太大影響,即在城市供水量不足時(shí)維持正常供水,在用水高峰時(shí)對(duì)城市水源起到一定的削峰作用。有的/無(wú)負(fù)壓0供水設(shè)備在吸水管上設(shè)流量調(diào)節(jié)器(實(shí)際上是貯水罐),罐頂上設(shè)自動(dòng)開(kāi)關(guān)的負(fù)壓消除器,其實(shí)流量調(diào)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(shè)備的組成
氣壓給水設(shè)備又稱(chēng)氣壓供水裝置、無(wú)塔供水設(shè)備、儲(chǔ)能器等。它兼有升壓、調(diào)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——?dú)鈮核蓿伤脤⑺畨喝牍迌?nèi)，然后利用罐內(nèi)貯存氣體的可壓縮和膨脹的性能，將罐內(nèi)貯存的水壓送入輸配水管網(wǎng)，并滿足用水點(diǎn)水壓、水量要求的設(shè)備。在水泵運(yùn)行或非運(yùn)行時(shí)間均能自動(dòng)、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(jī)組、管路系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、自動(dòng)控制箱(柜)等組成，補(bǔ)氣式氣壓給水設(shè)備還有氣體調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)。
3.2氣壓給水設(shè)備的工作原理
氣壓給水設(shè)備可按管內(nèi)氣水接觸方式和輸水壓力穩(wěn)定性進(jìn)行分類(lèi)。按照罐內(nèi)氣水接觸方式不同，可分為補(bǔ)氣式氣壓給水設(shè)備和隔膜式氣壓給水設(shè)備；按供水壓力穩(wěn)定性可分為變壓式氣壓給水設(shè)備和定壓式氣壓給水設(shè)備。下面就以補(bǔ)氣式氣壓給水設(shè)備來(lái)說(shuō)明氣壓給水設(shè)備的工作原理，其工作原理圖如圖2-5。
氣壓給水設(shè)備的主要部件是氣壓罐，它其實(shí)是根據(jù)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(shè)備具體的工作原理：當(dāng)水泵3啟動(dòng)后，水池中的水被送入氣壓罐4和管網(wǎng)用戶，隨著水泵的運(yùn)行，當(dāng)用戶用水量小于水泵的出水量時(shí)，一部分水就進(jìn)入氣壓罐，氣壓罐內(nèi)的水位開(kāi)始上升，空氣就會(huì)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(hào)器6上表現(xiàn)出來(lái)，壓力變化情況從壓力信號(hào)器5上讀出。當(dāng)壓力達(dá)到預(yù)先確定的最大壓力P2時(shí)，壓力信號(hào)器就會(huì)把此信號(hào)傳給控制器，控制器就會(huì)控制水泵停止工作，當(dāng)用戶用水時(shí)，氣壓罐內(nèi)的水就會(huì)在壓縮空氣的壓力作用下，送水到用戶，而這時(shí)隨著氣壓罐內(nèi)的水量不斷輸出，水位開(kāi)始逐漸下降，罐內(nèi)空氣的體積也會(huì)隨之變大，由波—馬定律可知，壓力就會(huì)跟著下降，當(dāng)壓力降到預(yù)先確定的最小壓力P1時(shí)，這時(shí)壓力信號(hào)器就會(huì)把此信號(hào)傳給控制器，控制器就會(huì)控制水泵重新啟動(dòng)工作，向用戶及氣壓罐供水，如此周而復(fù)始完成氣壓供水。
【關(guān)鍵詞】變頻調(diào)速;二次供水;無(wú)負(fù)壓供水;優(yōu)化調(diào)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(jìn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整、增長(zhǎng)方式轉(zhuǎn)變的重要物質(zhì)條件
目前我國(guó)正面臨著經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整與增長(zhǎng)方式轉(zhuǎn)變的轉(zhuǎn)型期,這個(gè)轉(zhuǎn)型期,目標(biāo)明確無(wú)誤,這就是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化,實(shí)現(xiàn)中華民族的偉大復(fù)興;轉(zhuǎn)型的途徑早已昭告世界,這就是落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀;轉(zhuǎn)型的方向,也早已溫暖人心,這就是構(gòu)建社會(huì)主義和諧社會(huì)。并且這輪轉(zhuǎn)型是在工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、市場(chǎng)化、國(guó)際化的推動(dòng)下的加速轉(zhuǎn)型。是要在幾十年的時(shí)空中走完發(fā)達(dá)國(guó)家上百年甚至幾百年的路。在此期間一個(gè)重要的物質(zhì)條件是能源問(wèn)題,在開(kāi)發(fā)利用新能源的同時(shí),大力開(kāi)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(guó)的基本國(guó)策,總理于2009年12月18日哥本哈根世界氣候變化大會(huì)上莊嚴(yán)宣布:“中國(guó)到2020年將實(shí)現(xiàn)單位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%至45%”的量化指標(biāo),此舉顯示了中國(guó)的大國(guó)風(fēng)范和節(jié)能減排的決心。目前我國(guó)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(zhǎng)趨勢(shì)不減,這說(shuō)明與發(fā)達(dá)國(guó)家相比,我們的設(shè)備產(chǎn)能和技術(shù)水平仍然是落后的。時(shí)代迫切需要我們努力拼搏,孜孜以求,攀登世界科學(xué)高峰,培養(yǎng)高端人才,提高設(shè)備產(chǎn)能,將有限的資源高效地應(yīng)用到經(jīng)濟(jì)建設(shè)和民族復(fù)興之中去、從我國(guó)的現(xiàn)狀和發(fā)展需要,足見(jiàn)能源緊缺和漲價(jià)已是大勢(shì)所趨,以吉林市水務(wù)集團(tuán)為例,因近年來(lái)多次電漲價(jià)使電費(fèi)在制水成本中所占比例已由上個(gè)世紀(jì)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(duì)我公司來(lái)說(shuō)是當(dāng)務(wù)之急,廣泛尋求節(jié)能(節(jié)電)途徑,刻不容緩。我公司是個(gè)用電大戶,供排水機(jī)組裝機(jī)總?cè)萘?9390KW,其中供水廠與污水處理廠裝機(jī)容量為14950KW,城市供水二次加壓泵站裝機(jī)容量為3422KW。因此,水務(wù)集團(tuán)也是吉林市重點(diǎn)用電保護(hù)單位。
2. 節(jié)電的對(duì)策與效益
在自來(lái)水廠和污水處理廠幾十道生產(chǎn)工藝流程中,幾乎每一道工序都離不開(kāi)電,節(jié)電的潛力存在于水務(wù)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(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù),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(guān)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(shí)際上就是提高水泵的有效功率。在實(shí)際生活中,居民用水規(guī)律每天24小時(shí)都是不一樣的,通常分峰、谷、平三個(gè)階段,而這三個(gè)階段中,逐時(shí)的用水量也是變化的,因此城市供水管網(wǎng)的水壓也是變化的。而供水泵卻始終以一定的轉(zhuǎn)速運(yùn)行著,造成了功率的浪費(fèi)。如果水泵的轉(zhuǎn)速能夠隨著用水量的大小而隨機(jī)變化,保持恒壓供水,就會(huì)大大提高水泵的有效功率,達(dá)到節(jié)電的目的。這就是通常所說(shuō)的變頻調(diào)速,恒壓供水技術(shù),也是生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用最多、最奏效的節(jié)電方法。
例如我公司三水廠擴(kuò)建后,在可預(yù)見(jiàn)的十年內(nèi),水廠供水能力必然有較大的冗余量,故采用高壓變頻調(diào)速,以滿足未來(lái)十年供水量的頻繁變化與調(diào)節(jié),確保供水時(shí)效性與經(jīng)濟(jì)性這兩個(gè)指標(biāo)有效統(tǒng)一,實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能環(huán)保與穩(wěn)定生產(chǎn)的可控制動(dòng)態(tài)平衡。故對(duì)取水泵355KW/10KV機(jī)組采用北京利德華福HVRSVERT-A10/030大功率變頻器對(duì)兩臺(tái)變頻機(jī)組進(jìn)行一拖二開(kāi)環(huán)運(yùn)行方式,即根據(jù)清水池水位手動(dòng)調(diào)節(jié)頻率,一般頻率運(yùn)行在38Hz~45Hz之間。供水泵560KW/10KV3臺(tái)機(jī)組選用HVRSVERT-A10/045帶手動(dòng)一拖二旁路的變頻器進(jìn)行閉環(huán)運(yùn)行。變頻器有效的水泵閉環(huán)控制功能使水泵調(diào)節(jié)平滑可靠,轉(zhuǎn)速無(wú)波動(dòng),電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)提高到0.96以上,單臺(tái)機(jī)組節(jié)電率達(dá)32%,三水廠每年可節(jié)省電費(fèi)100多萬(wàn)元。二水廠新系統(tǒng)取水機(jī)組已經(jīng)采用變頻調(diào)速,運(yùn)行十年來(lái)效益顯著,2008年開(kāi)始,舊系統(tǒng)132KW送水機(jī)組也采用了一拖二變頻調(diào)速,經(jīng)實(shí)際運(yùn)行測(cè)試,每天節(jié)電800KWh,節(jié)電率25%,每年可節(jié)省電費(fèi)19.2萬(wàn)元;同時(shí)一水廠560KVA送水機(jī)組也實(shí)現(xiàn)了一拖二變頻調(diào)速,每天節(jié)電1320KWh,節(jié)電率為14%,每年可節(jié)省電費(fèi)31.2萬(wàn)元。目前四水廠的取送水機(jī)組也應(yīng)用了變頻調(diào)速恒壓供水技術(shù),效果亦然。
2.2 在二次供水改造工程中實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)控,有效地控制了能源消耗。吉林市水務(wù)集團(tuán)有限公司擔(dān)負(fù)著吉林市140萬(wàn)用水人口的供水任務(wù),除23%的用戶由水廠直供外,其余77%即108萬(wàn)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(gè),其中水務(wù)集團(tuán)管理的有120個(gè),占13%,其余87%即415個(gè)由產(chǎn)權(quán)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(wèn)題,管網(wǎng)漏損率高達(dá)40%,用戶的水龍頭經(jīng)常流出黃水來(lái),高層樓房成了上甘嶺,群眾怨聲載道。2002年至2009年進(jìn)行二次供水改造,在集團(tuán)領(lǐng)導(dǎo)精心安排下,改造工作進(jìn)行的比較順利,達(dá)到了精心設(shè)計(jì)、精心施工,用七年的時(shí)間將原來(lái)935座舊泵站改造成100座大中型區(qū)域泵站。新建泵站實(shí)行無(wú)人職守遠(yuǎn)程控制,遠(yuǎn)程監(jiān)視,設(shè)有自動(dòng)記錄、自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng),采用專(zhuān)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(shí)行多臺(tái)機(jī)組自動(dòng)監(jiān)控、無(wú)線測(cè)控或混合測(cè)控方式。軟件可上網(wǎng)運(yùn)行,測(cè)控?cái)?shù)據(jù)可實(shí)時(shí)發(fā)送,形成多級(jí)測(cè)控系統(tǒng),實(shí)行對(duì)二次供水泵站的現(xiàn)場(chǎng)儀器、儀表、設(shè)備及開(kāi)關(guān)車(chē)情況、運(yùn)行情況、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境等實(shí)時(shí)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(jī)總?cè)萘繛?5000KW,全年耗電量為9198萬(wàn)KWh,改造后加壓站電機(jī)總?cè)萘繛?900KW,為改造前的33%;改造后全年的總耗電量為2125萬(wàn)KWh,比改造前節(jié)電77%,相當(dāng)于每年節(jié)省電費(fèi)5814萬(wàn)元,并且群眾吃水難的問(wèn)題基本解決。
2.3 采用WWG系列無(wú)負(fù)壓(無(wú)吸程)管網(wǎng)增壓穩(wěn)流給水技術(shù)
2.3.1 設(shè)備的功能與特點(diǎn):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(lái)水進(jìn)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(shè)施,如水位計(jì)、溢流井、通風(fēng)口和相應(yīng)的維護(hù)結(jié)構(gòu)等。且來(lái)水管線的水壓全部消失,變成零,水泵一停車(chē),用戶就斷水,浪費(fèi)能源(見(jiàn)圖1)。
圖1 有清水池的泵站示意圖
如果采用無(wú)負(fù)壓(無(wú)吸程)給水設(shè)備,水泵與自來(lái)水管道直接串聯(lián),可以充分利用自來(lái)水原有壓力,差多少補(bǔ)多少,自來(lái)水滿足要求時(shí)設(shè)備就停止工作,設(shè)備大部分時(shí)間在較低頻率下運(yùn)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(wú)負(fù)壓管網(wǎng)增壓穩(wěn)流設(shè)備以來(lái),節(jié)電率達(dá)到57%,并且不用建清水池,降低工程造價(jià),全封閉結(jié)構(gòu)運(yùn)行節(jié)能、環(huán)保、安全可靠。
2.3.2 設(shè)備組成及工作原理:WWG無(wú)負(fù)壓管網(wǎng)增壓穩(wěn)流給水設(shè)備主要由微機(jī)變頻控制系統(tǒng)、負(fù)壓檢測(cè)及處理系統(tǒng)、水泵機(jī)組、穩(wěn)流補(bǔ)償器、真空抑制器、各種管件、閥門(mén)等構(gòu)成(見(jiàn)圖2)。
圖2 無(wú)清水池(無(wú)負(fù)壓)泵站示意圖
該設(shè)備采用微機(jī)控制變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)恒壓給水,通過(guò)真空補(bǔ)償系統(tǒng)及全封閉結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了與自來(lái)水管網(wǎng)的直接串接,并且克服了對(duì)管網(wǎng)的不良影響(如圖3所示)。
圖3 無(wú)負(fù)壓供水泵站自動(dòng)控制程序示意圖
通過(guò)微機(jī)檢測(cè)壓力的負(fù)壓反饋來(lái)調(diào)節(jié)變頻器的頻率。首先根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定用水點(diǎn)工作壓力,檢測(cè)水管實(shí)際壓力并與設(shè)定壓力進(jìn)行比較,如果實(shí)際壓力高于設(shè)定壓力,則降低變頻器頻率,反之,提高變頻器頻率。工控微機(jī)隨機(jī)檢測(cè)管網(wǎng)壓力,計(jì)算速度很快,調(diào)節(jié)也是瞬時(shí)完成的,使管網(wǎng)壓力始終保持在設(shè)定壓力上。
另外如無(wú)負(fù)壓供水泵站自動(dòng)控制程序示意圖所示,全封閉結(jié)構(gòu)及負(fù)壓反饋抑制系統(tǒng)使設(shè)備可以和自來(lái)水管網(wǎng)直接串聯(lián),由水泵工作的疊加原理,使設(shè)備可以充分利用自來(lái)水原有的壓力,增加了變頻調(diào)速恒壓給水設(shè)備的節(jié)能點(diǎn)。當(dāng)自來(lái)水壓力不足致使壓力下降時(shí),該設(shè)備通過(guò)真空抑制器及穩(wěn)流補(bǔ)償中的特殊裝置動(dòng)作,抑制負(fù)壓產(chǎn)生,保證設(shè)備不對(duì)城市管網(wǎng)產(chǎn)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(wú)負(fù)壓管網(wǎng)增壓穩(wěn)流設(shè)備,運(yùn)行穩(wěn)定,節(jié)能效果顯著。
2.4 應(yīng)用新技術(shù)改造老設(shè)備的落后控制結(jié)構(gòu):我公司第一供水廠始建于一九二七年,是一個(gè)建廠八十多年的老水廠,至今還有已運(yùn)行50來(lái)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(gè)閘門(mén),雖經(jīng)幾次改造,操作控制結(jié)構(gòu)的耗電量仍然較高。如氣動(dòng)閘門(mén)裝置中的氣電轉(zhuǎn)換器對(duì)氣質(zhì)與環(huán)境要求很高,因管廊濕度大致使故障頻出維護(hù)檢修工作量大,成本較高。為解決這一問(wèn)題,工程技術(shù)人員與維修人員反復(fù)多次研討,根據(jù)氣壓平衡原理與進(jìn)、排氣控制開(kāi)關(guān)的要求,以滿足凈水工藝規(guī)程為準(zhǔn)則,將易出現(xiàn)故障、維修困難、成本高的氣電轉(zhuǎn)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(jìn)氣與排氣管直接引到濾池操作臺(tái)中與二位三通電磁閥相連接。這樣既免除了繁雜的氣電轉(zhuǎn)換信號(hào),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(shè)置控制總閥,把控制總閥的開(kāi)關(guān)接到每個(gè)操作臺(tái)上(不操作時(shí)處關(guān)閉狀態(tài)),并在控制總閥的旁通氣管上安裝了手動(dòng)開(kāi)關(guān),以備停電時(shí)用,這樣既保證了安全生產(chǎn),又避免了不操作時(shí)氣源的損耗,延長(zhǎng)了空壓機(jī)的工作周期。通過(guò)對(duì)濾池控制閥門(mén)的不斷改造,保證了安全運(yùn)行,降低了運(yùn)行維修費(fèi)和電費(fèi),每年可節(jié)省20.63萬(wàn)元。
綜上所述,可見(jiàn)吉林市水務(wù)集團(tuán)有限公司認(rèn)真貫徹落實(shí)主席和總理關(guān)于節(jié)能減排、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的重要指示。在經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整中廣開(kāi)節(jié)電路徑,淘汰落后用電產(chǎn)能,采用變頻調(diào)速、二次供水改造、無(wú)負(fù)壓供水、應(yīng)用新技術(shù)改造老設(shè)備等技術(shù)手段,取得了可觀的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益,為推進(jìn)水務(wù)事業(yè)高效可持續(xù)發(fā)展做出了一定貢獻(xiàn)。