CN102677737B - 恒压供水系统中气压给水泵及气压水罐选择确定的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种恒压供水系统中气压给水泵及气压水罐选择确定的方法，首先确定供水系统的小流量工况点，将该点作为气压给水方式的设计工况点，通过该点流量和压力参数选择确定气压给水泵及气压水罐的型号。采用本发明提供的方法选择确定气压给水泵和气压水罐的规格，设备大小恰当适宜，符合系统供水特性的要求，具有很高的供水安全性，同时达到节能降耗的目的。

Description

恒压供水系统中气压给水泵及气压水罐选择确定的方法

技术领域

本发明涉及一种变频调速恒压供水与气压给水联合供水系统，特别是涉及一种恒压供水系统中气压给水泵型号及气压水罐型号选择确定的方法。

背景技术

目前在二次供水领域中采用的变频调速恒压供水方式，为避免变频调速泵低转速下运行耗能高的问题，通常在供水系统中设置气压水罐及气压给水泵，用以满足系统小流量的供水需求。然而，对于变频调速恒压供水装置中配备的气压给水的规模，设计规范及手册中没有明确指出，设计人员往往根据以往经验来选择水泵型号以及确定气压水罐的容积，常造成工程中选用的气压水罐容积不够合理。选用的气压水罐容积过小，会增加气压给水泵的启、停频率，影响气压给水泵的使用寿命；选用的气压水罐容积过大，会提高设备的成本，造成不必要的浪费。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种恒压供水系统中气压给水泵及气压水罐选择确定的方法，采用该方法选择确定气压给水泵和气压水罐的规格，设备大小恰当适宜，符合系统供水特性的要求，具有很高的供水安全性，同时可达到节能降耗的目的。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种恒压供水系统中气压给水泵及气压水罐选择确定的方法，该恒压供水系统包括恒压供水部分和气压给水部分，所述恒压供水部分包括供水主泵，所述气压给水部分包括所述气压给水泵和所述气压水罐，该方法包括气压给水泵选择确定的方法和气压水罐选择确定的方法；气压给水泵选择确定的方法：绘制供水主泵的水泵装置特性曲线图，画出供水主泵在额定转速n₀下的水泵特性曲线和管路特性曲线，并标出高效段的左端点a，绘制过点a的供水主泵相似工况抛物线K_a；依据供水系统的恒压值H_s在该图中画出所述供水系统的恒压线，与相似工况抛物线K_a交于点c（Q_c,H_c），过点c（Q_c,H_c）做调速后供水主泵在转速n₁时的水泵特性曲线，n₁为供水主泵调速后的转速，点c（Q_c,H_c）所对应的流量Q_c即为恒压供水条件下供水主泵运行在高效段上所提供的最小流量；过点c（Q_c,H_c）做恒流量线，交管路特性曲线于点e（Q_e,H_e），点e（Q_e,H_e）即为供水系统的小流量工况点；以点e（Q_e,H_e）为气压给水方式的设计工况点，选择水泵特性曲线高效段右侧通过点e（Q_e,H_e）或在点e（Q_e,H_e）之上且与点e（Q_e,H_e）距离最近的水泵作为气压给水泵；

气压水罐选择确定的方法：由点e（Q_e,H_e）确定气压水罐最低工作压力H_min，H_min=H_e；在气压给水泵的水泵特性曲线高效段左侧确定一点f（Q_f,H_f），通过管道水头损失计算，使Hf的最大值不超过系统中配水点的最大供水压力限值，此时的H_f即作为气压给水罐的最高工作压力H_max；由H_min和H_max确定气压水罐内的工作压力比α_b，α_b宜满足0.65~0.85，再根据H_min和H_max的平均值，在气压给水泵的水泵特性曲线上确定气压给水泵的出流量q_b，再依据计算公式：

$V_{q2}=\frac{{\mathrm{\α}}_a{q}_b}{{4n}_q}---\left(\text{1}\right)$

式中：V_q2—气压水罐的调节容积（m³）；

q_b—气压水泵的出流量（m³/h）；

α_a—安全系数，宜取1.0～1.3；

n_q—水泵在1h内的启动次数，宜采用6次～8次。

$V_q=\frac{{\mathrm{\βV}}_{q1}}{1-{\mathrm{\α}}_b}---\left(2\right)$

式中：V_q-气压水罐总容积（m³）；

V_q1—气压水罐的水容积（m³），应大于或等于调节容量；

α_b—气压水罐内的工作压力比（以绝对压力计），宜采用0.65~0.85；

β—气压水罐的容积系数，隔膜式气压水罐取1.05；

计算出气压水罐的调节容积和气压水罐的总容积，即可选定气压水罐的型号。

本发明具有的优点和积极效果是：利用叶片式水泵的相似理论和恒压给水理论，科学地确定了供水系统的小流量工况点，并且根据该点选择确定气压给水泵和气压水罐，设备大小恰当适宜，符合系统供水特性的要求，具有很高的供水安全性，同时达到节能降耗的目的。

附图说明

图1为一种联合供水系统模型示意图；

图2为确定图1所示联合供水系统气压给水泵、气压水罐参数的曲线图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1，在本实施例中，供水系统选用二台型号相同的叶片式离心泵，并配有变频调速器组成变频调速恒压供水部分，其中一台离心泵3为备用泵，另外一台供水主泵为供水主泵，供水系统配备有气压给水泵2和气压水罐1组成的气压给水部分，上述供水系统是一种变频调速恒压供水与气压给水联合供水系统。

下面结合图2具体说明气压给水泵2选择确定的方法：

绘制供水主泵的水泵装置特性曲线图，画出供水主泵在额定转速n₀下的水泵特性曲线5和管路特性曲线8，并标出水泵特性曲线5高效区的左端点a，由点a（Q_a,H_a），计算相似工况抛物线K_a的曲率

绘制出供水主泵的相似工况抛物线K_a；依据供水系统的恒压值H_s在该图中画出所述供水系统的恒压线，与相似工况抛物线K_a交于点c（Q_c,H_c），过点c（Q_c,H_c）做调速后供水主泵在转速n₁时的水泵特性曲线6，n₁为供水主泵调速后的转速，利用水泵相似定律，供水主泵调速后的转速

并满足n₁/n₀≥0.70，此时，点c（Q_c,H_c）所对应的流量Q_c即为恒压供水条件下供水主泵运行在高效区上所提供的最小流量。过点c（Q_c,H_c）做恒流量线，交管路特性曲线8于点e（Q_e,H_e），该点表示管网系统用水量为Q_e时，最不利点所需要的压力值为H_e，H_e＜H_c，当系统供水量为Q_c时，若仍用变频调速供水主泵向管网供水，必然会产生H_c-H_e的富裕水头在管网系统中，以静压形式储存在管网系统中，造成一定的能量的浪费。为此，将点e（Q_e,H_e）作为供水系统小流量工况点，不仅可以满足在小流量Q_c（Q_c=Q_e）时的供水可靠性，还可以减少能源的浪费。以点e（Q_e,H_e）为气压给水方式的设计工况点。选择水泵特性曲线高效段右侧通过点e（Q_e,H_e）或在点e（Q_e,H_e）之上且与点e（Q_e,H_e）距离最近的水泵作为气压给水泵2。

下面结合图2具体说明气压水罐1选择确定的方法：

由图2中的点e（Q_e,H_e）确定气压水罐1最低工作压力H_min，H_min=H_e，由气压水罐供水特点可知，此时应开启气压给水泵2向管网供水，此压力值就是气压给水泵2的启动压力。在小泵的水泵特性曲线高效段左侧确定一点f（Q_f,H_f），通过管道水头损失计算，使H_f的最大值不超过系统中配水点的最大供水压力限值，此时的H_f即作为气压给水罐的最高工作压力H_max。该H_max值也即为气压给水泵2的停泵压力。由H_min和H_max的平均值，在气压给水泵水泵特性曲线上确定气压给水泵2的出流量，再按照《建筑给水排水设计规范》给出的计算公式：

$V_{q2}=\frac{{\mathrm{\α}}_a{q}_b}{{4n}_q}---\left(\text{1}\right)$

式中：V_q2—气压水罐的调节容积（m³）；

q_b—气压水泵的出流量（m³/h）；

α_a—安全系数，宜取1.0～1.3；

n_q—水泵在1h内的启动次数，宜采用6次～8次。

$V_q=\frac{{\mathrm{\βV}}_{q1}}{1-{\mathrm{\α}}_b}---\left(2\right)$

式中：V_q—气压水罐总容积（m³）；

V_q1—气压水罐的水容积（m³），应大于或等于调节容量；

α_b—气压水罐内的工作压力比（以绝对压力计），宜采用0.65~0.85；

β—气压水罐的容积系数，隔膜式气压水罐取1.05；

计算出气压水罐的调节容积和气压水罐的总容积，即可选定气压水罐1的型号。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种恒压供水系统中气压给水泵及气压水罐选择确定的方法，该恒压供水系统包括恒压供水部分和气压给水部分，所述恒压供水部分包括供水主泵，所述气压给水部分包括气压给水泵和气压水罐，其特征在于，该方法包括气压给水泵选择确定的方法和气压水罐选择确定的方法；

气压给水泵选择确定的方法：

绘制供水主泵的水泵装置特性曲线图，画出供水主泵在额定转速n₀下的水泵特性曲线和管路特性曲线，并标出高效段的左端点a，绘制过点a的供水主泵相似工况抛物线K_a；依据供水系统的恒压值H_s在该图中画出所述供水系统的恒压线，与相似工况抛物线K_a交于点c（Q_c,H_c），过点c（Q_c,H_c）做调速后供水主泵在转速n₁时的水泵特性曲线，n₁为供水主泵调速后的转速，点c（Q_c,H_c）所对应的流量Q_c即为恒压供水条件下供水主泵运行在高效段上所提供的最小流量；过点c（Q_c,H_c）做恒流量线，交管路特性曲线于点e（Q_e,H_e），点e（Q_e,H_e）即为供水系统的小流量工况点；

以点e（Q_e,H_e）为气压给水方式的设计工况点，选择水泵特性曲线高效段右侧通过点e（Q_e,H_e）或在点e（Q_e,H_e）之上且与点e（Q_e,H_e）距离最近的水泵作为气压给水泵；

气压水罐选择确定的方法：

由点e（Q_e,H_e）确定气压水罐最低工作压力H_min，H_min=H_e；在气压给水泵的水泵特性曲线高效段左侧确定一点f（Q_f,H_f），通过管道水头损失计算，使H_f的最大值不超过系统中配水点的最大供水压力限值，此时的H_f即作为气压给水罐的最高工作压力H_max；由H_min和H_max气压水罐内的工作压力比α_b，α_b宜满足0.65～0.85，再根据H_min和H_max的平均值，在气压给水泵水泵特性曲线上确定气压给水泵的出流量q_b，再依据计算公式：

$V_{q2}=\frac{{\mathrm{\α}}_a{q}_b}{{4n}_q}---\left(1\right)$

式中：V_q2—气压水罐的调节容积（m³）；

q_b—气压水泵的出流量（m³/h）；

α_a—安全系数，宜取1.0～1.3；

n_q—水泵在1h内的启动次数，宜采用6次～8次；

$V_q=\frac{{\mathrm{\βV}}_{q1}}{1-{\mathrm{\α}}_b}---\left(2\right)$

式中：V_q—气压水罐总容积（m³）；

V_q1—气压水罐的水容积（m³），应大于或等于调节容量；

α_b—气压水罐内的工作压力比，以绝对压力计，宜采用0.65～0.85；

β—气压水罐的容积系数，隔膜式气压水罐取1.05；

计算出气压水罐的调节容积和气压水罐的总容积，即可选定气压水罐的型号。

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