變頻給水設備如何合理的配置隔膜氣壓罐
時間：2013/9/13 來源：浙江揚子江泵業(yè)有限公司
隨著人類社會的進步帶來科技快速的發(fā)展，新技術產品的出現并廣泛應用于給排水領域(如：變頻器、可編程序控制器、觸摸屏(人機界面)、模糊控制器等，使給水設備在技術上產生革命性的飛躍。同時，新產品的應用也使給排水設備在結構以及控制方式上多種多樣。當變頻給水設備出色的“恒壓變量”功能被人們接受時，“恒壓”在生活給水設備的體現越明顯。于是變頻給水設備在結構上較多采用“水泵組＋變頻電控柜”的形式。那么，變頻給水設備是否需要氣壓罐作為設備的一部分呢？
一般來說，和生產用水定時定量供應不同，生活用水量變化曲線較大，而且具有明顯的時間特性，因此，生活給水設備應具有“多用水、多耗電；少用水、少耗電”的節(jié)能特點。一般來說變頻給水設備在正常用水階段，水泵一般工作在高速段（同時也是高效區(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，但管網總有一定泄漏）時，水泵因進入低速運轉，工況偏離高效區(qū)，節(jié)能效果不佳；就算管網做到完全密封無泄漏，沒有配置氣壓罐的變頻給水設備依靠水泵低速運轉來保證管網恒壓，也就是說，就算用戶不用水，管網無水流，為了保證管網的壓力，水泵也必須維持一定的低轉速運行，此時水泵所消耗的電能全部都浪費掉了――這類似于我們的舉重運動員在杠鈴舉起來后保持舉姿三秒時的狀態(tài)，雖說此時沒有做功，但運動員依然需要出力。
為了減少給水設備小流量或零流量時水泵的能耗，生活變頻給水設備一定要配置穩(wěn)壓氣壓罐，在小流量或零流量供水時，由氣壓罐穩(wěn)壓補充。
那么、氣壓罐在變頻給水設備中到底起什么作用呢?
一、氣壓罐是水泵可以進入睡眠的前提條件
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)乘積等于常數的原理，利用水的壓縮性極小的性質，用外力將水儲存在罐內，氣體受到壓縮壓力升高，當外力消失壓縮氣體膨脹可將水排除。
眾所周知，生活管網末端閥門很難作到滴水不漏，因此，無氣壓罐的給水設備或系統(tǒng)，由管網自身的壓力水維持系統(tǒng)壓力。由于水的壓縮比遠遠小于氣體，當管網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。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。由于變頻的應用，設備控制水泵因需而供(變量恒壓)。零流量時變頻控制水泵低速保證管網“恒壓”，利用這一點，不再設置氣壓罐的變頻給水設備就必須有一臺水泵24小時不停工作或頻繁啟動來保證管網的壓力，因此，氣壓罐是保證水泵正常休息并延長睡眠時間的前提。
二、氣壓罐的體積決定了水泵睡眠的時間
(a)氣壓罐體積決定了在一定壓力范圍內補充管網的水量；在管網泄露流量(L/S)一定的情況下，氣壓罐的體積大小決定了水泵再啟動間息時間的長短，體積越大，間息時間越長；因此，選擇體積稍大的氣壓罐可延長水泵的睡眠時間。
(b)正確認識氣壓罐體積的大小。
體積過大的氣壓罐，會增加資金投入、維護不便、充氣時間長等。例：生活管網變頻恒壓值為P1=0.5MPa，壓力下限(水泵再啟動壓力)P2=0.35MPa，在正常情況下，假設管網泄漏5L/h，在夜間水泵停止工作按7h(22:00－5:00)計算，泄漏為35L，那么，如果氣壓罐在P1P2=0.15MPa壓力范圍內的調節(jié)水量大于35L，可保證水泵睡眠7小時。因此，選用調節(jié)水量在35～50L左右的氣壓罐是比較合適的。如選用調節(jié)水量大大超出50L(上述壓力范圍內)的氣壓罐，雖然水泵的間息工作時間更長，但超過7小時已經開始進入用水階段，延長睡眠時間已無意義。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間，因此，氣壓罐體積配置過大也不必要。
應指出，《建筑給水排水設計規(guī)范》GBJ15－88對生活變頻調速給水設備水泵的啟動頻率未作規(guī)定，因此，在用水量較少時段內，對于氣壓罐的體積并非按照7小時、5小時、或者4小時計算的調節(jié)水量進行選擇；應因地制宜，根據系統(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間、降低水泵損耗、延長水泵壽命的重要因素。
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