無負壓供水方案設備設計

1、湘潭大學興湘學院畢業(yè)設計說明書題 目： 無負壓供水方案設備設計 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 學 號： 姓 名： 指導教師： 完成日期： 2014年5月25日 目錄摘要Abstract第一章 緒論11.1 課題研究的目的和意義11.2 二次供水發(fā)展歷史21.3國內(nèi)外無負壓供水研究現(xiàn)狀41.4傳統(tǒng)二次供水方式存在的問題51.5本課題的研究內(nèi)容61.6本課題預計達到的目標61.7完成課題的方案和主要措施6第二章 無負壓供水方案簡介72.1方案的工作原理72.2方案的工作流程72.3 方案的適用范圍82.4 方案的核心技術無負壓技術8第三章 設備的參數(shù)計算及設計103.1 穩(wěn)流罐允許進水量的計算

2、103.2 穩(wěn)流罐調(diào)節(jié)容積計算123.3 穩(wěn)流罐總?cè)莘e的計算133.3 實例計算133.3.1工程概況133.3.2計算最大出水量143.3.3 確定水表特性系數(shù)143.3.4計算水泵揚程153.3.5水泵的選型153.3.6穩(wěn)流罐容積的核算153.3.7 真空抑制器的設計16總結(jié)17參考文獻18附錄：翻譯譯文及原文無負壓供水方案設備設計摘要：近年來，隨著科技的進步，二次供水設備作為一種新興的二次供水產(chǎn)品，在節(jié)能和環(huán)保方面有獨特的優(yōu)勢，無負壓供水系統(tǒng)將市政供水管網(wǎng)和用戶合并成為一個整體，在充分利用市政管網(wǎng)余壓的情況下，進行變頻無負壓供水，即節(jié)水節(jié)電又可以防止二次污染。論文分析了無負壓供水系統(tǒng)的

3、組成、工作原理、工作流程、適用范圍及其核心技術，即無負壓技術。并對一高層住宅樓進行了實際的數(shù)據(jù)計算，根據(jù)所計算的數(shù)據(jù)設計選擇不同型號的水泵和確定穩(wěn)流罐的容積，并對穩(wěn)流罐、真空抑制器等主要結(jié)構(gòu)進行設計。關鍵詞：無負壓、二次供水、節(jié)能、流量、揚程。全套圖紙，加 No negative pressure water equipment design programAbstract: In recent years, with advances in technology, secondary water supply equipment as anew secondary water supply

4、products, energy saving and environmental protection has unique advantages, no negative pressure water supply system will be municipal water supply network and user merged into a whole, in the case of full use of the residual pressure in the municipal pipe network, no negative pressure frequency con

5、version water supply, water saving that can also prevent secondary pollution. This paper analyzes the composition of non-negative pressure water supply system, working principle, workflow, scope and its core technologies, namely non-vacuum techniques. And a high-rise residential building were actual

6、 data calculations, select different types of pumps and determine the steady flow tank volume calculated based on data design, and the main structure of the steady flow tank, vacuum suppressors design.Keywords: No negative pressure、 Secondary water supply、Energy、Flow、Head第一章 緒論1.1 課題研究的目的和意義水是自然界一切生

7、命賴以生存的不可替代的物質(zhì)，又是社會發(fā)展不可缺少的重要資源。目前，世界上 80 個國家或占全球 40%的人口嚴重缺水。據(jù)預測，今后 30 年內(nèi)全球55%以上的人口將面臨水荒。就我國而言，水資源不足尤其是人均占有量低已經(jīng)成為我國的基本國情。而近年來，隨著經(jīng)濟的快速增長，城市化建設的不斷加快，人口的不斷增加，土地需求日益緊張，高層建筑層出不窮。為滿足建筑內(nèi)部用水點對水量、水壓和水質(zhì)的要求，必須對自來水進行二次加壓，因此，選擇一種既能節(jié)水節(jié)能，又能保障供水安全的供水方式，這對降低建筑耗能、提高供水安全可靠性具有重要的意義。建筑內(nèi)部給水系統(tǒng)是將城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)或自備水源的水引入室內(nèi)，經(jīng)配水管送至生活、生產(chǎn)

8、和消防用水設備，并滿足用水點對水量、水壓和水質(zhì)要求的冷水供應系統(tǒng)。從上世紀末開始，隨著城市規(guī)模的不斷擴大，城市建筑業(yè)得到突飛猛進的發(fā)展，10 層和10 層以上的住宅或建筑高度超過 24 米的其他民用建筑等高層建筑越來越多，使得城市的總用水量中，建筑內(nèi)部用水占據(jù)的比例逐年增加，二次供水得到了更為廣泛的應用。目前，我國城市自來水管網(wǎng)的壓力在非用水高峰時，一般在 0.2MPa0.35Mpa，此壓力2值只能滿足低層和多層建筑的供水需求，所以為了彌補市政供水管網(wǎng)壓力的不足，高層建筑內(nèi)部供水系統(tǒng)須使用二次加壓設施以滿足需求。現(xiàn)有通常的供水方式都是將自來水放入蓄水池，然后由水泵將水從水池抽至屋頂?shù)母呶凰洌?/p>

9、再由高位水箱向用戶供水。這種供水方式存在嚴重的能量浪費問題：第一，將原本有壓力能的水放到水池中變成了無壓力能和勢能的水，使得二次加壓供水時需要更多的能量；第二，由于用水量是隨時間變化的，大多數(shù)水泵并未在高效區(qū)運行，水泵低效率運行會浪費更多的電能。另外這種供水方式還存在嚴重的水質(zhì)二次污染問題，據(jù)調(diào)查，各地二次供水主要水質(zhì)指標都存在不同程度的超標。例如，深圳市對 274 個二次供水貯水池水質(zhì)進行調(diào)查，合格率更低，經(jīng)水池后余氯合格率不大于 30，大體積水池的合格率只有 10.6。蘭州市目前使用二次供水的人口占全市總?cè)丝诘慕?70%，全市二次供水單位約 1200 家，二次供水設施約 1400 多個。2

10、010 年，通過對蘭州市 356 家單位的二次供水水質(zhì)的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，水樣檢測合格率為 68.35%，其中，游離性余氯合格率最低，僅為 57.31%，其次是細菌總數(shù)和總大腸菌群，合格率均低于 60%。迄今為止，發(fā)現(xiàn)至少有 10 余種傳染病可以通過水傳播，如傷寒、痢疾、霍亂等，一些病毒引起的病癥也可以通過水進行傳播。另外，水污染導致微量元素過多，容易引起身體器官的功能改變，嚴重的甚至會引起中毒。例如，l 998 年湖南省地稅局辦公樓工作人員集體腹瀉，后被證實問題就是出在二次供水的水質(zhì)上，而且是由細菌總數(shù)超標以及大腸菌群所致。長春市某生活小區(qū)不斷有居民發(fā)生消化道疾病，經(jīng)查，原來是屋頂水箱多年未清洗，水

11、質(zhì)污染所致。由此可見，水質(zhì)不合格直接影響到人的身體健康和生存的質(zhì)量。伴隨著二次供水的發(fā)展，如何改善二次供水水質(zhì)，如何提高二次供水安全性以及可靠性，已經(jīng)成為當今社會急需解決的問題。傳統(tǒng)的二次供水方式，就水質(zhì)方面來說，由于中間環(huán)節(jié)多了個蓄水池，使得供水二次污染的可能性大大增加。從節(jié)能方面來說，水泵從零加壓輸送自來水，不能有效利用管網(wǎng)原有壓力，并且水泵多在低效區(qū)運行，造成能量浪費。從建設成本方面考慮，水池不僅占用大量的面積，還需要對其進行定期的清洗消毒處理，需要一定的成本和維護費。為解決傳統(tǒng)供水存在的這些問題，供水方式也不斷地改進，新的供水方式應運而生。相比于傳統(tǒng)的二次供水方式，如今發(fā)展起來的這種供

12、水方式徹底解決了以往二次供水中所遇到的問題，這種供水方式是對傳統(tǒng)供水方式的一種革新。此方式取消了水池和屋頂水箱，而是在市政管網(wǎng)和水泵之間增加一有壓容器，從而實現(xiàn)水泵直接從市政管網(wǎng)抽水供給用戶，同時采用變頻泵組，根據(jù)用戶端用水量自動調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速，使水泵處于高效運行狀態(tài)，達到節(jié)能、節(jié)水和可靠供水的目的，并且在此過程中，供水系統(tǒng)基本處于完全封閉的狀態(tài)，水質(zhì)不容易受到污染。這種供水方式稱為無負壓供水方式，在國外很多地方得到很好的應用，但我國目前對該技術的研究還不夠成熟，這種供水方式容易對市政管網(wǎng)的壓力造成影響，可能會影響市政管網(wǎng)上其他用戶的正常用水，故在現(xiàn)有條件下，國內(nèi)許多城市中該供水方式不被輕易允

13、許使用，限制條件也較多，因此有必要對此技術進行研究，以加快該方式的推廣使用。1.2 二次供水發(fā)展歷史二次供水的發(fā)展先后經(jīng)歷了四個階段，分別為水塔供水、樓頂水池供水、變頻調(diào)速供水及無負壓供水。目前國內(nèi)二次供水主要采用前三種形式，經(jīng)過多年的運行使用，其中存在的問題令人擔憂。水塔供水是一種最為“古老”的供水方式，它的供水原理是：自來水通過管網(wǎng)，把水轉(zhuǎn)輸?shù)降孛嫘钏?，再通過水泵把水池里的水轉(zhuǎn)輸?shù)揭欢ǜ叨鹊乃校詈笸ㄟ^管網(wǎng)把水輸送至各個用水點。這種設施最大的缺點是水塔占地面積大，成本高，而且水塔僅僅適用于比較低的建筑，而如今的建筑越來越高，現(xiàn)有水塔卻不可能無限增高。另外，供水水質(zhì)受到嚴重的多次污染，

14、這種供水方式既浪費了能量，又存在著很嚴重的水質(zhì)二次污染。水塔供水方式的諸多局限性，嚴重制約其發(fā)展，因此注定要被取代。取代水塔供水方式的是設樓頂水箱的供水方式，如今這種方式應用非常廣泛。其供水原理是：自來水管網(wǎng)將水轉(zhuǎn)輸?shù)揭粋€蓄水池將水儲存起來，然后通過泵房，將水輸送到樓頂水箱，樓頂水箱自上而下供水。此方式利用水箱的可調(diào)節(jié)性，在用水低峰時將水箱蓄滿水，在用水高峰期時供給用戶使用，保證用水點的水量和水壓的要求，與水塔供水相比較，樓頂水池相對不占地，構(gòu)造簡單，成本相對較低，但是這兩種供水方式的污染環(huán)節(jié)幾乎是一樣的。另外這種二次加壓站安裝使用的為工頻泵，這種水泵在額定轉(zhuǎn)速下運行，給系統(tǒng)提供一定的水量。從

15、泵的性能曲線可知，泵的運行在設計點時，其效率最高，隨著泵的揚程偏離設計點(增加或減少)，泵的效率均降低。在泵的實際運行中，由于用水量及出水水壓不斷變化，則泵的揚程也不斷變化，致使泵大部分時間在低效區(qū)運行。當用水量降低，管網(wǎng)阻力下降時產(chǎn)生剩余揚程。按離心泵的性能曲線特征，其揚程隨著水泵出水量的減少而提高，所以水泵常處于揚程過剩狀態(tài)下運行，造成不必要的能量浪費。同時，由于管網(wǎng)壓力增大，漏損也會增加，水的浪費也會加大。樓頂水箱供水的缺點促進了變頻技術的開發(fā)，1994 年，變頻技術的應用使得城市供水方式進入第三個階段。此方式中，自來水通過管網(wǎng)送至地下室蓄水池后，利用變頻泵，直接將蓄水池的水，輸送至各個

16、用水點。變頻調(diào)速系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速來改變水泵的出水揚程，以滿足不同條件時對水泵的性能要求，使水泵處于高效區(qū)運行，如此起到一4定的節(jié)能效果。由于減少了樓頂水箱的中轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)，有效善供水水質(zhì)，所以變頻供水方式不僅節(jié)約能量，而且減少了自來水的污染。以上三種供水方式都屬于二次供水，也就是說，自來水從市政管網(wǎng)至用水點，中間都經(jīng)過了中轉(zhuǎn)水池，中轉(zhuǎn)水池的存在不可避免增加了供水被污染的機會。據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)供水系統(tǒng)疏于管理，水池、水箱并未按規(guī)定進行定期的清洗，二次消毒措施失效，系統(tǒng)本身存在缺陷，由此造成的水質(zhì)二次污染已直接影響到供水的水安全，甚至有嚴重的水質(zhì)污染事故發(fā)生，例如“自來水中竟有紅蟲”，“自來水有臭

17、味”等。以往二次供水存在的問題讓第四個階段的無負壓給水方式給克服了，該方式具有節(jié)能、節(jié)水、節(jié)地等方面的顯著優(yōu)勢，將成為二次供水的首選，成為二次供水行業(yè)未來的發(fā)展趨勢。但是作為一個新技術，此方式也存在新的問題，制約著它的推廣和使用，這就促使我們對其進行徹底地研究，使此方式的使用更科學、更合理、更環(huán)保、更節(jié)能。1.3 國內(nèi)外無負壓供水研究現(xiàn)狀 無負壓供水方式，最早是由日本研發(fā)的，在日本被稱為“直接給水系統(tǒng)”。日本在20 世紀 80 代中期，關于“直接給水方式”的必要性和可行性的探討及技術研究就已經(jīng)開始了，它不僅涉及技術層面，而且在法律和行政管理上；市場需求和供水者的義務；城市建筑物中高層化的供水模

18、式等涉及社會系統(tǒng)層面上的討論也展開。在這樣的背景下，日本厚生省在國家施策方針性文件“面向 21 世紀的供水系統(tǒng)改造和再構(gòu)筑的長期目標”中將直接給水系統(tǒng)列入規(guī)劃，并在 1990 年修訂了給水設計規(guī)范，將管網(wǎng)末端服務壓力由 0.15MPa(1.5kgf/cm2)提高為 0.2MPa(2kgf/cm2)；國家提供研究基金在千葉縣建立了一定規(guī)模的實驗場；組織了由學者、科研機構(gòu)、供水企業(yè)及產(chǎn)品制造廠商參加的隊伍；籌措了運作資金，開展“直接給水”的研究，計劃用 3 年時間完成“推進直接給水系統(tǒng)”的指原則和方針文件，為此還進行了大量的課題。直到 20 世紀 90 年代末，智能型無負壓供水方式在日本、美國、西

19、歐等發(fā)達國家得到了普遍應用，并建立了一整套完善的系統(tǒng)標準體系。我國曾在城市供水條例規(guī)定：“禁止在城市管網(wǎng)公共供水管道上直接裝泵抽水。”因為直接抽水時，可能會使市政管網(wǎng)壓力下降，影響管網(wǎng)上周邊其他用戶用水，嚴重時會導致管網(wǎng)破壞。但隨著城市供水條件的逐步完善，以及供水技術、自動化控制技術的發(fā)展，這種情況發(fā)生改變。1997 年，國內(nèi)第一臺無負壓供水設備在山東面世。2004 年 7月，北京市衛(wèi)生局頒布政府文件，允許在生活用水方面使用無負壓給水設備，所有進入北京市場的企業(yè)只要經(jīng)過專家認證會的通過，產(chǎn)品就可以進入北京市場。隨著北京市場的解禁，天津等城市也先后出臺了試用辦法，兩市自來水主管部門制定了相關的試

20、點條件和準用要求。為規(guī)范無負壓設備生產(chǎn)與使用，中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部于2008 年 12 月份，批準穩(wěn)壓補償式無負壓供水設備(公告第 189 號)為城鎮(zhèn)建設行業(yè)產(chǎn)品標準，編號 CJ /T303 - 2008，于 2009 年 6 月 1 日起實施。目前，針對無負壓供水設備的標準已達 9 本之多，每個廠家都是基于自己的設計理念、技術標準進行產(chǎn)品研發(fā)、設計和生產(chǎn)，所以市場上各式各樣的無負壓設備良莠不齊。國內(nèi)無負壓供水技術的起步較晚，相關的行業(yè)規(guī)范尚不完善，大多數(shù)城市也未制定出相關的供水條例，有的條例相應條款明顯滯后于無負壓供水技術的發(fā)展速度，從而制約著技術的大面積推廣，因此要廣泛使用該技術

21、，須對無負壓供水技術進行系統(tǒng)的分析研究。在市場上各種無負壓供水設備不斷問世的同時，國內(nèi)一些專家和學者也對無負壓供水技術的應用進行分析研究。李剛在 2004 年給水排水上發(fā)表的無負壓管網(wǎng)增壓設備應用探討，詳細介紹了設備的系統(tǒng)組成和工作原理，并對不同工況進行了分析，指出無負壓管網(wǎng)增壓設備應用于二次供水，可確保供水水質(zhì)，節(jié)省初投資和運行費用。馬戌環(huán)在 2005 年給水排水上發(fā)表的無負壓給水設備及管網(wǎng)準用的技術條件，詳細介紹和分析無負壓供水設備接入管網(wǎng)的技術條件。唐小猛在 2006 年廣州大學學報(自然科學版)發(fā)表的無負壓供水設備技術分析，對無負壓供水技術進行了分析，指出了設計或使用不合理時，可能出現(xiàn)

22、影響周圍用戶的水壓、降低用水可靠性、水泵效率偏低、旁通管路水質(zhì)下降等問題，并提出了正確使用無負壓供水技術的工程措施。李祥華在2010 年給水排水發(fā)表的管網(wǎng)疊壓(無負壓) 供水技術在實際應用中存在的問題及解決辦法，介紹了該技術的工作原理，對存在的問題進行了探討，比如現(xiàn)有供水條件下的節(jié)能效果、缺乏供水管理條例和沒有嚴格統(tǒng)一的設備生產(chǎn)標準等問題，并提出了相應的解決辦法。李斌等在 2010 年給水排水發(fā)表的管網(wǎng)疊壓(無負壓)供水系統(tǒng)水泵能耗對比研究，分析了無負壓供水系統(tǒng)中水泵運行工況點的變化，并對恒壓供水和變壓供水兩種方式下水泵的能耗進行分析對比，研究了市政管網(wǎng)壓力和用戶用水量變化對水泵運行的影響。1

23、.4 傳統(tǒng)二次供水方式存在的問題總結(jié)以往的供水經(jīng)驗和實際工程，二次供水存在以下幾個問題：1投資大。傳統(tǒng)二次供水都要修建水池，有的還要設置水箱，這就需要一定的成本。修建水池和水箱需占用一定的建筑面積，在如今土地價格高漲的今天，這又是個投資負擔。此外，水池和水箱一般都有一些水質(zhì)處理設施，從而加大了設備總投資，而且使用中要定期清洗，也增加了日常開支。2水質(zhì)二次污染嚴重。據(jù)調(diào)查，大部分水池和水箱由于管理不善，和其結(jié)構(gòu)本身的原因，里面的貯水水質(zhì)沒有符合飲用水標準，水質(zhì)污染相當嚴重，這將直接危害到人們的身體健康，因此飲用水衛(wèi)生問題已成為急需解決的大問題。3能量浪費嚴重。傳統(tǒng)的二次供水是將自來水放入水池中，

24、再從水池抽水至用水點，但是市政管網(wǎng)中的水具有一定的能量，也就是說這部分能量沒有得到充分利用。4水資源浪費嚴重。大多數(shù)水池采用混凝土結(jié)構(gòu)，因此存在不同程度的滲水、跑水、漏水、蒸發(fā)等問題，造成水資源浪費。此外，水池、水箱要進行定期的清洗，這就又成一部分浪費。1.5 本課題的研究內(nèi)容無負壓供水設備由智能型變頻控制柜、穩(wěn)流罐、真空抑制器、水泵機組、儀表閥門及管路、基座等組成。本次課題研究的主要內(nèi)容是供水方案的設備設計，其中包括穩(wěn)流罐的設計，真空抑制器的設計，水泵的選型已經(jīng)設備的整體結(jié)構(gòu)設計。1.6 本課題預計達到的目標能夠順利完成課題所需要完成的任務，設備達到無水池，不用消毒，體積小，占地少，安裝方便

25、的要求。設備應具有無負壓供水能力，整套設備全封閉無污染。1.7 完成課題的方案和主要措施 1、同老師討論合適的方案和機體結(jié)構(gòu)，討論其可行性。2、在圖書館和網(wǎng)上查找相關資料。3、從網(wǎng)上實體照片中形成設備的基本模型。4、按照老師布置的任務按時完成計劃，畫出裝配圖及主要零件圖。5、主要參數(shù)的計算和設備的選型。6、設計說明書的編寫。7、后期工作。第二章 無負壓供水方案簡介2.1 方案的工作原理 1市政管網(wǎng)自來水進入調(diào)節(jié)罐，罐內(nèi)的空氣從負壓消除器內(nèi)排出，待水充滿后，負壓消除器自動關閉。當市政管網(wǎng)的壓力滿足用水點的要求時，即管網(wǎng)壓力大于或等于設定壓力時，設備通過旁通閥門直接向用戶供水。2當市政供水管網(wǎng)壓力

26、不能滿足用水點要求時，供水系統(tǒng)利用壓力傳感器(或壓力控制器、電接點壓表)發(fā)出啟泵信號，水泵進入運行狀態(tài)，向用戶持續(xù)供水。3在用水高峰期，供水管網(wǎng)壓力下降，當降至低于設定壓力時，壓力傳感器發(fā)信號給控制柜，升高變頻器頻率，使水泵機組轉(zhuǎn)速增加，出水量和壓力也隨之上升，直至用水點實際壓力等于設定壓力。4在用水低谷期，供水管網(wǎng)壓力上升，當高于設定壓力時，壓力傳感器發(fā)信號給控制柜，降低變頻器頻率，使水泵機組轉(zhuǎn)速降低，直至供水管網(wǎng)實際壓力等于設定壓力。若用水量變小甚至無流量時，水泵處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，則水泵機組自動停止工作，自來水通過旁通管直接供給用戶。5若市政管網(wǎng)流量大于或等于水泵的進水量，負壓消除器使得穩(wěn)流補

27、償器與外界隔絕，系統(tǒng)正常供水。若市政管網(wǎng)流量小于水泵流量時，空氣由負壓消除器進入穩(wěn)流補償器，消除了市政管網(wǎng)的負壓，保證市政管網(wǎng)的正常供水，同時罐內(nèi)的水作為補充水源仍正常供水，待用水高峰期過后，系統(tǒng)恢復正常狀態(tài)。6當市政供水管網(wǎng)停水時，利用穩(wěn)流補償器內(nèi)的部分存水，水泵仍可繼續(xù)工作一段時間，當穩(wěn)流補償器內(nèi)水位下降至一定水位時，自動停機以保護水泵；來水后隨著水位的上升而自動開機。7停電時，水泵不工作，自來水通過旁通管直接到達低層用戶，保證低層部分用戶的用水，來電時水泵機組自動開機，恢復所有用戶的正常供水。2.2 方案的工作流程無負壓供水技術綜合利用負壓處理技術、變頻調(diào)速技術和全自動智能化控制技術，實

28、現(xiàn)從市政管網(wǎng)直接加壓向用戶持續(xù)和穩(wěn)定地供水，達到用戶用水要求，其工作流程如圖2-2所示： 圖2-2 無負壓供水方案工作流程圖 2.3 方案的適應范圍無負壓供水系統(tǒng)適用于市政供水管網(wǎng)壓力不足地區(qū)的二次加壓供水，包括：新建、改建或擴建的住宅小區(qū)、辦公樓、賓館、學校等民用建筑的生活給水工程，工礦企業(yè)的生活、生產(chǎn)用水，各種循環(huán)用水系統(tǒng)，原有傳統(tǒng)二次供水的改造工程，低層供水壓力不能滿足要求的消防用水等。無負壓供水系統(tǒng)不適用的場所：市政管網(wǎng)可利用水頭過低的區(qū)域；供水可靠性要求高的地區(qū)；市政管網(wǎng)供水流量和壓力波動大的區(qū)域；用戶用水量非常集中的區(qū)域；可能會對公共供水管網(wǎng)造成有毒污染的相關行業(yè)(醫(yī)院、醫(yī)藥、化工

29、、核工業(yè)等)。2.4 方案的核心技術 無負壓技術無負壓供水技術中所提到的無負壓中負壓的概念，并非物理學所指負壓概念，即低于常壓（通常為一個大氣壓）的壓力狀態(tài)。這里的負壓是在此基礎上的演繹而來的說法，是指以各地區(qū)規(guī)定的最低市政管網(wǎng)服務壓力值為界限，低于這一壓力即為負壓。無負壓供水系統(tǒng)必須要保證直接抽水時市政管網(wǎng)的壓力不低于最低服務壓力值，同時由此產(chǎn)生的壓降也要控制在一定的范圍內(nèi)，符合當?shù)毓芾聿块T的有關規(guī)定。負壓消除器，也叫真空抑制器，是該設備的核心，它和穩(wěn)流補償器聯(lián)合工作以消除管網(wǎng)中的負壓，從而避免對周圍用戶的影響，保證市政管網(wǎng)與設備安全可靠地供水。其原理如下：它根據(jù)穩(wěn)流補償器內(nèi)的水量、水壓、液

30、位、真空度等信號，進行實時反饋、處理和控制，在滿水時關閉閥門，在容器內(nèi)產(chǎn)生負壓會水位下降時打開閥門，從而調(diào)節(jié)穩(wěn)流補償器吸氣和排氣，保證內(nèi)部壓力平衡，同時消除容器內(nèi)的負壓。該裝置的控制方式主要有水力機械式、電動式（利用電接點真空表或容器內(nèi)水位接點控制電磁閥的啟閉）。設計中采用雙重措施防止負壓的產(chǎn)生，一是利用負壓消除器，當市政管網(wǎng)供水量小于水泵出水量時自動開啟，通過吸氣來調(diào)節(jié)補償器內(nèi)的壓力，以避免市政管網(wǎng)產(chǎn)生負壓；二是在設備連接市政管網(wǎng)的管道上設置壓力傳感器，并由微機進行實時檢測，當壓力值低至設定壓力時，微機通過變頻器降低電機轉(zhuǎn)速，從而減少水泵吸水量，使設備進水量低于市政管網(wǎng)供水量，以此可以有效防

31、止水泵抽水時對市政管網(wǎng)產(chǎn)生負壓影響。 第三章 設備的參數(shù)計算及設計3.1 穩(wěn)流罐允許進水量的計算由穩(wěn)流罐在無負壓供水設備中起的作用分析得出，穩(wěn)流罐的容積大小直接取決于其出水量和進水量。在進水量小于出水量時，穩(wěn)流罐起到調(diào)節(jié)系統(tǒng)的瞬時流量變化的作用；在進水量大于出水量時，穩(wěn)流罐僅起到穩(wěn)流和全封閉的作用，無需起到調(diào)節(jié)流量的作用。所以，在進水量小于出水量時應核算穩(wěn)流罐的儲備水容積，即調(diào)節(jié)容積，以保證儲備水在瞬時能夠及時補充所需的差額部分，確保整個系統(tǒng)正常，穩(wěn)定運行。而穩(wěn)流罐調(diào)節(jié)容積是根據(jù)其進水量和出水量隨時間變化曲線計算確定的。因為穩(wěn)流罐的進水量和出水量是瞬時變化，其進水量隨著市政自來水管網(wǎng)或其它有壓

32、管網(wǎng)的水壓及出水量變化而時刻變化，并與接管處的材料，管長，管徑等因素有關。因此，穩(wěn)流罐的進水量計算是比較復雜的，而在實際計算過程中，往往只需確定系統(tǒng)最不利工況的允許進水量，即用水峰值期的市政自來水管網(wǎng)或其它有壓管網(wǎng)最低供水壓力的進水量，再將其允許進水量與最大出水量進行比較，從而計算出穩(wěn)流罐的調(diào)節(jié)容積。 圖3-1 穩(wěn)流罐允許進水量的水力計算如圖3-1所示，在市政自來水管網(wǎng)或其他有壓管網(wǎng)開口接管處與穩(wěn)流罐過流斷面之間取伯努利方程得： H0+V022g=H1+V122g+hw+H （1）式中：H0 接管處最不利時允許水壓,m； V0 接管處最不利時允許水壓的流速，ms; g 重力加速度，ms2; H

33、1 穩(wěn)壓罐水壓，m，在最不利工況時，穩(wěn)壓罐內(nèi)的水壓記為零。 V1 穩(wěn)流罐在最不利工況下流速，ms，因穩(wěn)流罐直徑相對較大近似取V10； hw 最不利工況下，水流自接管處至穩(wěn)流罐的水頭損失，可由下式計算： hw=hL+hj+hd=ALQ2+v022g+3600Q2Kb （2） hL 接管處至穩(wěn)流罐的沿程水頭損失，m ; hj 接管處至穩(wěn)流罐的局部水頭損失（不含水表的損失），m； hd 水表水頭損失，m； A 管道的比阻，s2m6; L 管道計算長度，m； Q 最不利工況時的流量，即穩(wěn)流罐允許進水量，m3s，可通過下式計算： Q=d2v04 3 d 接管處的管道計算內(nèi)徑，m； 管道局部阻力系數(shù)之和；

34、 Kb 水表特性系數(shù)，m6h2,當無水表時，Kb應取無限大值。 H 接管處中心至穩(wěn)流罐進水口端部的位置高度差，m，管處中心低于穩(wěn)流罐進水口端部時取正值，反之取負值。 因此，將公式2、3代入公式1，得出穩(wěn)流罐允許進水量為： Q=H0-H8-12d4g+AL+36002Kb （4） Q是將H0全部消耗在管道水頭損失（包括沿程水頭損失和局部水頭損失）和克服H的基礎上，在市政自來水管網(wǎng)或其他有壓管網(wǎng)接管處及穩(wěn)流罐進水口端部處利用伯努利方程得出。當市政自來水管網(wǎng)或其他有壓管網(wǎng)開口接管處至穩(wěn)流罐進水口端部的管段之間設有分支時，從最后分支的接管處進行計算。當采用多段不同管材時，分別計算各自AL后相加得到AL

35、。3.2 穩(wěn)流罐調(diào)節(jié)容積計算穩(wěn)流罐調(diào)節(jié)容積與其最大出水量、允許進水量和用水高峰持續(xù)的時間有關系，可由下式計算： Vt=Qq-QT （5）式中：Vt 穩(wěn)流罐調(diào)節(jié)容積，m3； Q 允許進水量，m3h ； Qq 最大出水量，m3h , 可由無負壓供水設備服務范圍內(nèi)的設計流量來確定； T 用水峰值所持續(xù)的時間，h，其與當?shù)氐膶嶋H情況有關，一般可以取為315min。 當QQq時，說明此時穩(wěn)流罐允許進水量大于或等于最大出水量，此時Vt 可以按照30s-300s的Qq來確定（見表1）；而當QQq,公稱流量qt=40m3h ,相應地： Kb=qmax2=802=6400m6h2 水表阻力損失復核：hd=Qq2Kb=34.=0.0018MPaQq，故穩(wěn)流