氣壓式恒壓供水系統構造及工作原理
2013-7-9 15:35:37??????點(diǎn)擊：
1 氣壓式恒壓供水系統構造及工作原理
氣壓式恒壓供水系統由氣壓罐、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。當水泵啟動(dòng)后，通過(guò)補氣罐及進(jìn)氣閥同時(shí)向罐內補氣補水，隨著(zhù)水位的不斷增高，罐內的氣體體積不斷濃縮；壓力不斷增高，當壓力達到設定最高壓力時(shí)，通過(guò)壓力傳感操縱水泵關(guān)閉。在水泵停止運轉的時(shí)間里，由于被擠壓的空氣具有膨脹力，擠壓罐內的水具有一定壓力而不斷送至用戶(hù)使用。隨著(zhù)水的流出，罐內水的體積減少，空氣的體積增大，既罐內壓力逐漸降低，當罐內壓力降到設定的最低壓力時(shí)，通過(guò)壓力傳感操縱水泵啟動(dòng)，這樣往返不斷的停止起動(dòng)至使管內達到理想的供水效果。
該氣壓式恒壓供水系統采用氣壓供水，利用密封罐體，使局部增壓達到供水目的供水設備。具體工作順序是由水泵將水通過(guò)逆止回閥壓入罐內氣體受到壓縮，壓力逐漸增大。當壓力達到指定上限時(shí)電接點(diǎn)壓力表通過(guò)控制柜使水泵機自動(dòng)停止。設備中的水壓高于外界壓力，自動(dòng)送至供水管網(wǎng)。當罐體內水位下降，氣壓減小到指定下限位置時(shí)，電接點(diǎn)壓力表通過(guò)控制柜使水泵重新啟動(dòng)。如此反復，使設備不停供水。當罐內氣體不足時(shí)，補氣閥可自動(dòng)補氣。氣壓式恒壓供水系統不需配備專(zhuān)職操作人員。
氣壓式恒壓供水系統優(yōu)點(diǎn)
氣壓式恒壓供水系統的突出優(yōu)點(diǎn)是不需要建造水塔，投資小、占地少，采用水氣自動(dòng)調節、自動(dòng)運轉、并能與自來(lái)水自動(dòng)并網(wǎng)，停電后仍可供水，調試正常后數年不需要看管。比建造水塔節約投資70%，廣泛應用于企事業(yè)單位、住宅及農村的生產(chǎn)、生活、辦公用水。供水戶(hù)在20-20000戶(hù)。日供水量在20-50000立方，供水高度達150米，即50層樓高。
2 氣壓式恒壓供水系統工程系統設計
選取棗林崔牌村為此次典型設計。
2.1基本情況
棗林崔牌村位于岐山縣棗林鎮西南10km處，地處馮家山南干灌區，地勢平坦，全村共有4個(gè)村民小組278戶(hù)1050人，農業(yè)生產(chǎn)狀況良好。但多年來(lái)供水方式為水池集中供水，農民吃水困難。
2.2設計方案
工程設計利用崔上組原有深機井一眼，安裝KLD系列補氣氣壓供水裝置1套，鋪設管網(wǎng)5.86km。供水入戶(hù)，解決崔牌村4個(gè)村名小組飲水問(wèn)題。本工程供水工藝流程為：
水源井——氣壓供水罐——配水管網(wǎng)——戶(hù)用水栓
2.3設計用水量計算
依據《陜西省村鎮供水工程初步設計要點(diǎn)》，工程設計使用年限10年，設計人口以現狀1050人為起點(diǎn)，按6‰人口自然增長(cháng)率計算，則設計人口為1115人。居民用水標準以50L/人.d計，管網(wǎng)損失及不可預見(jiàn)水量按15%計算，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眼已成深機井，井深170m，根據機井抽水情況知，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流量（m3/h）、壓力（kg/cm2）、泵開(kāi)停次數nmax（nmax為泵每小時(shí)最大啟動(dòng)次數。深井泵采用6，離心泵采用12）來(lái)選擇氣壓罐的容積型號規格。這里的流量是指用戶(hù)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k時(shí)得出，（高時(shí)系數k時(shí)=4-6）。
其次根據管網(wǎng)水利計算確定氣壓罐壓力，且氣壓罐內的最低工作壓力應滿(mǎn)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：氣壓罐調節容積依下式計算：
Vq2=aaqb/4nq
Vq2—氣壓罐的調節容積(m3)
qb—水泵出水流量（m3/h）
nq—水泵在1h內的啟動(dòng)次數
aa—安全系數，易取1.0—1.3
本次設計氣壓供水罐選用KLD系列補氣氣壓供水裝置。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、設備，具體型號為KLD1400-4型立式氣壓罐，罐體公稱(chēng)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nmax=12次/h。依據水力計算結果，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a=( P1+1)/ ( P2+1)=0.83，罐內平均壓力時(shí)水泵的出水量計算如下：
Q=〔4nmax（1-a）V〕/（1.1K）
式中K-為罐容積系數，取為1.1，則Q=〔4?鄢12?鄢(1-0.83)?鄢3〕/(1.1?鄢1.1)=20.23m3/h
工程設計最高日供水量64.1m3/d，氣壓罐有效容積2.75m3，最高日水泵啟動(dòng)次數為23次/d；若日變系數取1.3，平均日供水量49.3m3/d，泵每天啟動(dòng)次數為18次/d，若時(shí)變系數取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(kāi)啟9min即可蓄滿(mǎn)氣壓罐。
氣壓罐安裝在機井旁，井旁新建氣壓罐設備房1間，平面尺寸3.6?鄢5.0m，層高3.8m，磚混結構。
2.6水泵及電氣設備
水源井井深170m，安裝200QJ20-121/9型水泵1臺，根據抽水運行情況可知，靜水位60m，動(dòng)水位80m，涌水量20m3/h以上。由以上計算可知：罐內平均壓力時(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(cháng)度130m，局部水頭損失按沿程水頭損失的10%計算，查鋼管水力計算表知出水管水頭損失為14.98m，氣壓罐最低工作水頭20m，機井動(dòng)水位80m，則設計揚程H=80+14.98+20=114.98m。
水源井水泵型號200QJ20-121/9，額定流量20m3/h，揚程121m，電機功率13kW，水泵流量、揚程符合設計要求。
2.7輸配水管網(wǎng)
輸配水管網(wǎng)根據實(shí)際地形，按測量長(cháng)度、居民居住點(diǎn)分布狀況呈樹(shù)枝狀布設。
3 實(shí)際安裝應注意事項
3.1壓力容器安裝須嚴格按有關(guān)操作程序，在試運行前，應關(guān)閉供水閥，檢查各密封閥情況，各個(gè)接口須嚴密不漏氣。設備在選定場(chǎng)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，應并聯(lián)安裝兩臺工作泵，一臺使用，一臺備用。
3.3壓力控制器、液位計、排氣閥應盡可能安裝在靠近工作泵一側，以便操作。
3.4設備安裝應通風(fēng)良好、灰塵少、不潮濕的場(chǎng)地。設備四周應留70cm空間，入孔處應保留1.5m空間，四周設排水溝，環(huán)境濕度為-10℃—－40℃。在室外應設防雨、防雷措施。
3.5電器自動(dòng)控制系統，應防水、防塵、經(jīng)常檢查線(xiàn)路絕緣情況，連接螺栓是否松動(dòng)和保險絲完好等情況。壓力表外部最好用透明材料包裹，以防損壞。
4 在供水工程中的運營(yíng)優(yōu)勢
棗林崔牌村供水工程自建成投入運行以來(lái)，各項設備運行良好與傳統的水塔式供水工程對比，優(yōu)勢明顯其主要表現在：
4.1可取代水塔、高位水箱，結構上有利于抗震減災和建筑美觀(guān)。
4.2相對于老式供水系統而言占地面積小、成套設備投資少、安裝快、比建造水塔節約投資50%，大大降低建筑造價(jià)；且進(jìn)一步減少水費成本20%左右，從而降低水價(jià)，直接減輕農民負擔。
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。達到了安全供水的目的。
4.4操作簡(jiǎn)單、維修方便、自動(dòng)啟閉水泵，自動(dòng)補氣增壓、不需專(zhuān)人管理，停電不停水。
另外，通過(guò)對此項工程進(jìn)行實(shí)際國民經(jīng)濟盈利能力分析，我們發(fā)現，當運行期確定為24年，折現系數為12%時(shí)，經(jīng)濟內部收益率為18%，且財務(wù)折現系數取6%時(shí)，內部收益率達9%左右，可見(jiàn)該項目無(wú)論從國民經(jīng)濟評價(jià)，還是財務(wù)評價(jià)來(lái)看，都具有實(shí)際可操作性，它不僅降低了運行費和管理費，而且大大提高了工程運行效益并減輕農民水費支出。
總之，實(shí)踐證明氣壓供水設備具有加壓能力強，操作簡(jiǎn)單，投資少，無(wú)污染，使用方便等特點(diǎn)，是取代水塔、高位水箱的理想設備，具有很好的推廣價(jià)值。
作者:仝珍萍
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