氣壓式恒壓供水系統(tǒng)構(gòu)造及工作原理
2013/7/9 15:35:37??????點(diǎn)擊：
1 氣壓式恒壓供水系統(tǒng)構(gòu)造及工作原理
氣壓式恒壓供水系統(tǒng)由氣壓罐、水泵、電控柜、壓力控制器、安全閥、壓力表、止回閥、閘閥及管道等組成一個(gè)完善自動(dòng)給水裝置。當(dāng)水泵啟動(dòng)后，通過補(bǔ)氣罐及進(jìn)氣閥同時(shí)向罐內(nèi)補(bǔ)氣補(bǔ)水，隨著水位的不斷增高，罐內(nèi)的氣體體積不斷濃縮；壓力不斷增高，當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定最高壓力時(shí)，通過壓力傳感操縱水泵關(guān)閉。在水泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間里，由于被擠壓的空氣具有膨脹力，擠壓罐內(nèi)的水具有一定壓力而不斷送至用戶使用。隨著水的流出，罐內(nèi)水的體積減少，空氣的體積增大，既罐內(nèi)壓力逐漸降低，當(dāng)罐內(nèi)壓力降到設(shè)定的最低壓力時(shí)，通過壓力傳感操縱水泵啟動(dòng)，這樣往返不斷的停止起動(dòng)至使管內(nèi)達(dá)到理想的供水效果。
該氣壓式恒壓供水系統(tǒng)采用氣壓供水，利用密封罐體，使局部增壓達(dá)到供水目的供水設(shè)備。具體工作順序是由水泵將水通過逆止回閥壓入罐內(nèi)氣體受到壓縮，壓力逐漸增大。當(dāng)壓力達(dá)到指定上限時(shí)電接點(diǎn)壓力表通過控制柜使水泵機(jī)自動(dòng)停止。設(shè)備中的水壓高于外界壓力，自動(dòng)送至供水管網(wǎng)。當(dāng)罐體內(nèi)水位下降，氣壓減小到指定下限位置時(shí)，電接點(diǎn)壓力表通過控制柜使水泵重新啟動(dòng)。如此反復(fù)，使設(shè)備不停供水。當(dāng)罐內(nèi)氣體不足時(shí)，補(bǔ)氣閥可自動(dòng)補(bǔ)氣。氣壓式恒壓供水系統(tǒng)不需配備專職操作人員。
氣壓式恒壓供水系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)
氣壓式恒壓供水系統(tǒng)的突出優(yōu)點(diǎn)是不需要建造水塔，投資小、占地少，采用水氣自動(dòng)調(diào)節(jié)、自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)、并能與自來水自動(dòng)并網(wǎng)，停電后仍可供水，調(diào)試正常后數(shù)年不需要看管。比建造水塔節(jié)約投資70%，廣泛應(yīng)用于企事業(yè)單位、住宅及農(nóng)村的生產(chǎn)、生活、辦公用水。供水戶在20-20000戶。日供水量在20-50000立方，供水高度達(dá)150米，即50層樓高。
2 氣壓式恒壓供水系統(tǒng)工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)
選取棗林崔牌村為此次典型設(shè)計(jì)。
2.1基本情況
棗林崔牌村位于岐山縣棗林鎮(zhèn)西南10km處，地處馮家山南干灌區(qū)，地勢平坦，全村共有4個(gè)村民小組278戶1050人，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)狀況良好。但多年來供水方式為水池集中供水，農(nóng)民吃水困難。
2.2設(shè)計(jì)方案
工程設(shè)計(jì)利用崔上組原有深機(jī)井一眼，安裝KLD系列補(bǔ)氣氣壓供水裝置1套，鋪設(shè)管網(wǎng)5.86km。供水入戶，解決崔牌村4個(gè)村名小組飲水問題。本工程供水工藝流程為：
水源井——?dú)鈮汗┧蕖渌芫W(wǎng)——戶用水栓
2.3設(shè)計(jì)用水量計(jì)算
依據(jù)《陜西省村鎮(zhèn)供水工程初步設(shè)計(jì)要點(diǎn)》，工程設(shè)計(jì)使用年限10年，設(shè)計(jì)人口以現(xiàn)狀1050人為起點(diǎn)，按6‰人口自然增長率計(jì)算，則設(shè)計(jì)人口為1115人。居民用水標(biāo)準(zhǔn)以50L/人.d計(jì)，管網(wǎng)損失及不可預(yù)見水量按15%計(jì)算，則最高日供水為64.1m3/d。
2.4水源選擇
工程水源為崔上組1眼已成深機(jī)井，井深170m，根據(jù)機(jī)井抽水情況知，靜水位60m，動(dòng)水位80m，出水量20m3/h以上。
2.5氣壓供水罐選型
氣壓供水罐一般根據(jù)流量（m3/h）、壓力（kg/cm2）、泵開停次數(shù)nmax（nmax為泵每小時(shí)最大啟動(dòng)次數(shù)。深井泵采用6，離心泵采用12）來選擇氣壓罐的容積型號(hào)規(guī)格。這里的流量是指用戶的最高日最高時(shí)用水量，可按50—200L/人、最高日再乘以最高時(shí)系數(shù)k時(shí)得出，（高時(shí)系數(shù)k時(shí)=4-6）。
其次根據(jù)管網(wǎng)水利計(jì)算確定氣壓罐壓力，且氣壓罐內(nèi)的最低工作壓力應(yīng)滿足管網(wǎng)最不利處的配水點(diǎn)所需壓力；最高工作壓力不得使管網(wǎng)最大水壓處配水的水壓大于0.55MPa。
容積確定：氣壓罐調(diào)節(jié)容積依下式計(jì)算：
Vq2=aaqb/4nq
Vq2—?dú)鈮汗薜恼{(diào)節(jié)容積(m3)
qb—水泵出水流量（m3/h）
nq—水泵在1h內(nèi)的啟動(dòng)次數(shù)
aa—安全系數(shù)，易取1.0—1.3
本次設(shè)計(jì)氣壓供水罐選用KLD系列補(bǔ)氣氣壓供水裝置。氣壓罐配套安裝壓力控制器、液位儀、控制柜等自動(dòng)控制儀器、設(shè)備，具體型號(hào)為KLD1400-4型立式氣壓罐，罐體公稱直徑1400mm,容積V=3m3，工作壓力4kg/cm2，水泵每小時(shí)最大啟動(dòng)次數(shù)nmax=12次/h。依據(jù)水力計(jì)算結(jié)果，氣壓罐最低工作壓力P1=2.0kg/cm2，最高工作壓力P2=2.6kg/cm2，則壓力比值系數(shù)a=( P1+1)/ ( P2+1)=0.83，罐內(nèi)平均壓力時(shí)水泵的出水量計(jì)算如下：
Q=〔4nmax（1-a）V〕/（1.1K）
式中K-為罐容積系數(shù)，取為1.1，則Q=〔4?鄢12?鄢(1-0.83)?鄢3〕/(1.1?鄢1.1)=20.23m3/h
工程設(shè)計(jì)最高日供水量64.1m3/d，氣壓罐有效容積2.75m3，最高日水泵啟動(dòng)次數(shù)為23次/d；若日變系數(shù)取1.3，平均日供水量49.3m3/d，泵每天啟動(dòng)次數(shù)為18次/d，若時(shí)變系數(shù)取2.5，管網(wǎng)平均日平均時(shí)供水量2.05m3/h，水泵出水量20.23m3/h，則水泵每次開啟9min即可蓄滿氣壓罐。
氣壓罐安裝在機(jī)井旁，井旁新建氣壓罐設(shè)備房1間，平面尺寸3.6?鄢5.0m，層高3.8m，磚混結(jié)構(gòu)。
2.6水泵及電氣設(shè)備
水源井井深170m，安裝200QJ20-121/9型水泵1臺(tái)，根據(jù)抽水運(yùn)行情況可知，靜水位60m，動(dòng)水位80m，涌水量20m3/h以上。由以上計(jì)算可知：罐內(nèi)平均壓力時(shí)水泵的出水量為20.23m3/h，因此，選擇水泵出水流量為20m3/h。
水泵出水管口徑選擇DN65,水泵安裝深度125m，井到氣壓罐距離5m，出水管總長度130m，局部水頭損失按沿程水頭損失的10%計(jì)算，查鋼管水力計(jì)算表知出水管水頭損失為14.98m，氣壓罐最低工作水頭20m，機(jī)井動(dòng)水位80m，則設(shè)計(jì)揚(yáng)程H=80+14.98+20=114.98m。
水源井水泵型號(hào)200QJ20-121/9，額定流量20m3/h，揚(yáng)程121m，電機(jī)功率13kW，水泵流量、揚(yáng)程符合設(shè)計(jì)要求。
2.7輸配水管網(wǎng)
輸配水管網(wǎng)根據(jù)實(shí)際地形，按測量長度、居民居住點(diǎn)分布狀況呈樹枝狀布設(shè)。
3 實(shí)際安裝應(yīng)注意事項(xiàng)
3.1壓力容器安裝須嚴(yán)格按有關(guān)操作程序，在試運(yùn)行前，應(yīng)關(guān)閉供水閥，檢查各密封閥情況，各個(gè)接口須嚴(yán)密不漏氣。設(shè)備在選定場所后，要處理好地基、在用混凝土澆筑或磚石砌筑罐體支撐座。
3.2對供水要求較高的地方，應(yīng)并聯(lián)安裝兩臺(tái)工作泵，一臺(tái)使用，一臺(tái)備用。
3.3壓力控制器、液位計(jì)、排氣閥應(yīng)盡可能安裝在靠近工作泵一側(cè)，以便操作。
3.4設(shè)備安裝應(yīng)通風(fēng)良好、灰塵少、不潮濕的場地。設(shè)備四周應(yīng)留70cm空間，入孔處應(yīng)保留1.5m空間，四周設(shè)排水溝，環(huán)境濕度為-10℃—－40℃。在室外應(yīng)設(shè)防雨、防雷措施。
3.5電器自動(dòng)控制系統(tǒng)，應(yīng)防水、防塵、經(jīng)常檢查線路絕緣情況，連接螺栓是否松動(dòng)和保險(xiǎn)絲完好等情況。壓力表外部最好用透明材料包裹，以防損壞。
4 在供水工程中的運(yùn)營優(yōu)勢
棗林崔牌村供水工程自建成投入運(yùn)行以來，各項(xiàng)設(shè)備運(yùn)行良好與傳統(tǒng)的水塔式供水工程對比，優(yōu)勢明顯其主要表現(xiàn)在：
4.1可取代水塔、高位水箱，結(jié)構(gòu)上有利于抗震減災(zāi)和建筑美觀。
4.2相對于老式供水系統(tǒng)而言占地面積小、成套設(shè)備投資少、安裝快、比建造水塔節(jié)約投資50%，大大降低建筑造價(jià)；且進(jìn)一步減少水費(fèi)成本20%左右，從而降低水價(jià)，直接減輕農(nóng)民負(fù)擔(dān)。
4.3壓力罐是全封閉形式，直接與泵管連接，水與外界空氣不直接接觸，保證了水質(zhì)不受污染。達(dá)到了安全供水的目的。
4.4操作簡單、維修方便、自動(dòng)啟閉水泵，自動(dòng)補(bǔ)氣增壓、不需專人管理，停電不停水。
另外，通過對此項(xiàng)工程進(jìn)行實(shí)際國民經(jīng)濟(jì)盈利能力分析，我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)運(yùn)行期確定為24年，折現(xiàn)系數(shù)為12%時(shí)，經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率為18%，且財(cái)務(wù)折現(xiàn)系數(shù)取6%時(shí)，內(nèi)部收益率達(dá)9%左右，可見該項(xiàng)目無論從國民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，還是財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)來看，都具有實(shí)際可操作性，它不僅降低了運(yùn)行費(fèi)和管理費(fèi)，而且大大提高了工程運(yùn)行效益并減輕農(nóng)民水費(fèi)支出。
總之，實(shí)踐證明氣壓供水設(shè)備具有加壓能力強(qiáng)，操作簡單，投資少，無污染，使用方便等特點(diǎn)，是取代水塔、高位水箱的理想設(shè)備，具有很好的推廣價(jià)值。
作者:仝珍萍
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