變頻給水設(shè)備如何選擇氣壓罐
變頻給水設(shè)備如何選擇氣壓罐
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P1P2=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。
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