變頻給水設(shè)備如何選擇氣壓罐

2012-06-15

隨著人類社會(huì)的進(jìn)步帶來科技快速的發(fā)展，新技術(shù)產(chǎn)品的出現(xiàn)并廣泛應(yīng)用于給排水領(lǐng)域(如：變頻器、可編程序控制器、觸摸屏(人機(jī)界面)、模糊控制器等，使給水設(shè)備在技術(shù)上產(chǎn)生革命性的飛躍。同時(shí)，新產(chǎn)品的應(yīng)用也使給排水設(shè)備在結(jié)構(gòu)以及控制方式上多種多樣。當(dāng)變頻給水設(shè)備出色的“恒壓變量”功能被人們接受時(shí)，“恒壓”在生活給水設(shè)備的體現(xiàn)越明顯。于是變頻給水設(shè)備在結(jié)構(gòu)上較多采用“水泵組＋變頻電控柜”的形式。那么，變頻給水設(shè)備是否需要?dú)鈮汗拮鳛樵O(shè)備的一部分呢？
　　一般來說，和生產(chǎn)用水定時(shí)定量供應(yīng)不同，生活用水量變化曲線較大，而且具有明顯的時(shí)間特性，因此，生活給水設(shè)備應(yīng)具有“多用水、多耗電；少用水、少耗電”的節(jié)能特點(diǎn)。一般來說變頻給水設(shè)備在正常用水階段，水泵一般工作在高速段（同時(shí)也是高效區(qū)），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(wǎng)總有一定泄漏）時(shí)，水泵因進(jìn)入低速運(yùn)轉(zhuǎn)，工況偏離高效區(qū)，節(jié)能效果不佳；就算管網(wǎng)做到完全密封無泄漏，沒有配置氣壓罐的變頻給水設(shè)備依靠水泵低速運(yùn)轉(zhuǎn)來保證管網(wǎng)恒壓，也就是說，就算用戶不用水，管網(wǎng)無水流，為了保證管網(wǎng)的壓力，水泵也必須維持一定的低轉(zhuǎn)速運(yùn)行，此時(shí)水泵所消耗的電能全部都浪費(fèi)掉了――這類似于我們的舉重運(yùn)動(dòng)員在杠鈴舉起來后保持舉姿三秒時(shí)的狀態(tài)，雖說此時(shí)沒有做功，但運(yùn)動(dòng)員依然需要出力。
為了減少給水設(shè)備小流量或零流量時(shí)水泵的能耗，生活變頻給水設(shè)備一定要配置穩(wěn)壓氣壓罐，在小流量或零流量供水時(shí)，由氣壓罐穩(wěn)壓補(bǔ)充。
那么、氣壓罐在變頻給水設(shè)備中到底起什么作用呢?
　　一、氣壓罐是水泵可以進(jìn)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(shù)的原理，利用水的壓縮性極小的性質(zhì)，用外力將水儲(chǔ)存在罐內(nèi)，氣體受到壓縮壓力升高，當(dāng)外力消失壓縮氣體膨脹可將水排除。
　　眾所周知，生活管網(wǎng)末端閥門很難作到滴水不漏，因此，無氣壓罐的給水設(shè)備或系統(tǒng)，由管網(wǎng)自身的壓力水維持系統(tǒng)壓力。由于水的壓縮比遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于氣體，當(dāng)管網(wǎng)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(dòng)。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(dòng)。由于變頻的應(yīng)用，設(shè)備控制水泵因需而供(變量恒壓)。零流量時(shí)變頻控制水泵低速保證管網(wǎng)“恒壓”，利用這一點(diǎn)，不再設(shè)置氣壓罐的變頻給水設(shè)備就必須有一臺(tái)水泵24小時(shí)不停工作或頻繁啟動(dòng)來保證管網(wǎng)的壓力，因此，氣壓罐是保證水泵正常休息并延長睡眠時(shí)間的前提。
　　二、氣壓罐的體積決定了水泵睡眠的時(shí)間
　　(a)氣壓罐體積決定了在一定壓力范圍內(nèi)補(bǔ)充管網(wǎng)的水量；在管網(wǎng)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(dòng)間息時(shí)間的長短，體積越大，間息時(shí)間越長；因此，選擇體積稍大的氣壓罐可延長水泵的睡眠時(shí)間。
　　(b)正確認(rèn)識(shí)氣壓罐體積的大小。
　　體積過大的氣壓罐，會(huì)增加資金投入、維護(hù)不便、充氣時(shí)間長等。例：生活管網(wǎng)變頻恒壓值為P1=0.5MPa，壓力下限(水泵再啟動(dòng)壓力)P2=0.35MPa，在正常情況下，假設(shè)管網(wǎng)泄漏5L/h，在夜間水泵停止工作按7h(22:00－5:00)計(jì)算，泄漏為35L，那么，如果氣壓罐在P1P2=0.15MPa壓力范圍內(nèi)的調(diào)節(jié)水量大于35L，可保證水泵睡眠7小時(shí)。因此，選用調(diào)節(jié)水量在35～50L左右的氣壓罐是比較合適的。如選用調(diào)節(jié)水量大大超出50L(上述壓力范圍內(nèi))的氣壓罐，雖然水泵的間息工作時(shí)間更長，但超過7小時(shí)已經(jīng)開始進(jìn)入用水階段，延長睡眠時(shí)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(shí)間，因此，氣壓罐體積配置過大也不必要。
　　應(yīng)指出，《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ15－88對生活變頻調(diào)速給水設(shè)備水泵的啟動(dòng)頻率未作規(guī)定，因此，在用水量較少時(shí)段內(nèi)，對于氣壓罐的體積并非按照7小時(shí)、5小時(shí)、或者4小時(shí)計(jì)算的調(diào)節(jié)水量進(jìn)行選擇；應(yīng)因地制宜，根據(jù)系統(tǒng)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(shè)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(shí)間、降低水泵損耗、延長水泵壽命的重要因素。