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1、高层给水一，无负压供水设施 1，引言 随着城市的发展 ， 城市生活供水二次加压泵站 已经是居 民小区和城 市高层建筑给水中不可缺少的组成部分。在超出城市供水高程的区域， 城市给水管网局部水压不够高， 不能将水直接送到高层用户， 必须先将 市政 自来水泄至水池或水箱 ，然后通过二次加压泵站将水供给到用户 ， 以保证每一个用户的用水要求 。 但 由于管理不善 、 水池 、 水箱缺乏定期的 清洗、 二次消毒措施失效以及系统本身的缺陷， 造成的水质二次污染已 直接影响了供水水质安全， 甚至产生了严重的水质污染事故。为改善饮 用水质量， 保障水质安全， 先是开发出节能环保的变频恒压供水设备， 近 年来市
2、场又开发出无负压给水设备。经过北京局部区域使用后， 无负压 供水设备所具备的彻底解决二次供水污染 、 节约能耗等优点 ， 终于引起 人们广泛的关注。 加之这种设备相 比变频恒压供水设备在节能 、 节水、 节 地 、 节省建设资金等方面具有显 著优势 ， 成为 了取代水池 、 水箱等传统 二 次供水设施 的首选设备 。 从而导致市场需求骤然升温 。2，工作原理1、微机设定给水泵工作压力，即用户用水压力。生活给水时，设备运行在低压变频状 态，由变频器时刻监控管网压力，对反馈值和设定值进行运算和比较计算，若网管压力高 于用户所需压力（设定压力）则自动减少输出频率，从而使泵的转速减少，出水量减少。 若
3、管网压力低于用户所需压力（设定压力）则自动增加输出频率。从而使泵的转速增加， 出水量增加，当一台泵运行满足不了用户需要时，其它各台泵自动投入，以保证用户的使 用压力。 2、当自来水管网的压力升高到达与用户使用压力时候，变频器经过一段延时后便降低 转速直到停机，只有当压力降到某一设定压力值时，变频器才重新开始工作。变频泵组的 工作只是满足用户的用水压力与管网压力之差，大大节约了电能。 3、 当流量调节器内压力低于一个大气压时，安装在流量调节器顶的负压消除器自 动打开，使气体进入流量调节器内，消除负压。当流量调节器内压力升高时，又可以将多 余的气体排出流量调节器外，使流量调节器内蓄满水，以备下次用
4、水高峰期时使用。当流 量调节器内蓄满水后，安装在流量调节器顶的负压消除器自动关闭，防止溢流。3，运行原理无负压（无吸尘）给水设备的应用，是以市政管网为水源，形成密闭的连续接力增压供 水方式，其应用与通常的经水池（水箱）中转二次增压供水设备相比大为不同。为了减小直接抽吸对市政供水的影响，一般应在设备入口管道上串接一个承压贮水容 器。主要起缓冲作用（动态补偿作用）的水罐称为缓冲罐；平时无动态缓冲作用仅在市政 管无水压时才起备用水源作用的水罐称为水源罐。大容积的承压水池也是水源罐的一种形 式（一般采用钢筋混凝土现场施工建造。4，无负压设备的工作模式 无负压供水系统是在传统变频恒压供水系统的基础上发展
5、起来的 一种新型供水方式， 它不是水泵、 管件阀门、 罐体和控制柜的简单组合， 而是集机械、 电子、 信息、 自 控技术为一体的高科技产品。随着无负压供 水概念发展的深入， 越来越多的科研单位及 生产企业对无负压技术进行 了深入的研究 ， 并取得了 比较丰硕的成果。在国内无负压 技 术根据市场 上现有无负压的给水设备工作原理进行分析 ， 无负压供水系统主要 由变 频调速水泵机组 、 稳流补偿器 、 真空抑制器 、 压力和流量传感器 、 预压 自 平衡器、 控制柜、 过滤器、 倒流防止器等设备组成。 5，无负压供水设备适用范围及工作条件 不适用 的范围 1 城市给水管网经常性停水的区域； 2 城
6、市给水管网可资利用水头过低的区域； 3 城市给水管网供水 Q、 H 波动过大 的区域 ； 4 使用无负压给水设备后 ， 对周边现有( 或规划)用户用水会造成严重影响的区域 ； 5 供水保证率要求高， 不允许停水的用户； 6 凡可能对市政管网造成回流污染危害的相关行业， 如医院、 化工制 药行业等。 二，减压阀 1，减压阀的定义减压阀是通过调节，讲进口压力减至某一需要的出口压力，并依靠介质本身的能量， 使出口压力自动保持稳定的阀门。从流体力学的观点看，减压阀是一个局部阻力可以变化 的节流元件，即通过改变节流面积，使流速及流体的动能改变，造成不同的压力损失，从 而达到减压的目的。然后依靠控制与调节
7、系统的调节，使阀后压力的波动与弹簧力相平衡， 使阀后压力在一定的误差范围内保持恒定。减压阀是一种自动降低管路工作压力的专门装置，它可将阀前管路较高的水压减少至 阀后管路所需的水平。减压阀广泛用于高层建筑、城市给水管网水压过高的区域、矿井及 其他场合，以保证给水系统中各用水点获得适当的服务水压和流量。鉴于水的漏失率和浪 费程度几乎同给水系统的水压大小成正比，因此减压阀具有改善系统运行工况和潜在节水 作用，据统计其节水效果约为 30。减压阀的构造类型很多，以往常见的有薄膜式、内弹簧活塞式等。减压阀的基本作 用原理是靠阀内流道对水流的局部阻力降低水压，水压降的范围由连接阀瓣的薄膜或活塞 两侧的进出口
8、水压差自动调节。2007 年以来又出现一些新型减压阀，如定比式减压阀。定 比减压原理是利用阀体中浮动活塞的水压比控制，进出口端减压比与进出口侧活塞面积比 成反比。这种减压阀工作平稳无振动；阀体内无弹簧，故无弹簧锈蚀、金属疲劳失效之虑； 密封性能良好不渗漏，因而既减动压（水流动时）又减静压（流量为 0 时） ；特别是在减压 的同时不影响水流量。 减压阀通常有 DN50DN100 等多种规格，阀前、后的工作压 力分别为1MPa 和 0105MPa，调压范围误差为5102，减压阀原理 液压元件的工作原理是利用有压流体（压力油）为介质来实现自动控制和各种机械的 传动，它在工业生产的各个领域均有广泛应用
9、，在机械类及近机类高等教育的课程中，已 成为研究发展的重要方向，而且也是能直接用于工程实际的重要技术，它在油压系统的 应用中比较广泛。3，减压阀构造减压阀是一种利用液流流过缝隙产生压降的原理，使出口油压低于进口油压的压力控 制阀，以满足执行机构的需要。减压阀有直动式和先导式两种，一般采用先导式。 图 1 所示表示先导式减压阀的结构图， 它由两部分组成，即先导阀调压，主阀减压。图 1 先导式减压阀的结构图工作时液压油从进油口 P1 进入，经主阀缝隙流到出油口 P2，送往执行机构。主阀芯左 端有轴向沟槽 b，阀芯的中心有阻尼小孔 e，减压油可经过槽口 a、阻尼孔 e、油室 f 和孔 g 通到先导阀
10、的下端并给锥阀一个向上的液压力。当负载较小，出油口压力小于调定压力 时锥阀不开，主阀芯的左右两端的油压相等，主阀芯在平衡弹簧作用下压至最低位置，主 阀芯与阀体形成的狭缝 d 最大，油液流过时压力损失最小，这时减压阀处于非工作状态， 位于常开。当负载较大时，出油口压力达到调定压力时，锥阀打开,控制油开始流动，主阀 芯上的阻尼孔 e 有油液流过，产生压力降，使得主阀芯右端油压小于左端油压，主阀芯在 压力差的作用下克服平衡弹 簧的作用而右移，使主阀口的狭缝 d 减小，产生压力降。此压 力降能自动调节，使出油口油压稳定在调定值上，此时减压阀处于工作状态。当负载更大 时，节流口 d 将更小，压力降更大，
11、 使出油口压力稳定在调定值上。 三，倒流防止器1，倒流防止器的定义管道倒流防止器又称是防污隔断阀，其作用于止回阀有些相似，区别最大是使用地方不同，管道倒流防止器一般使用在市政给水管网接入用户的进户管上，与建筑建筑物相连的生产设备上以及消防水泵进水管和消防出水管上等等。2，倒流防止器的工作原理简单地说，倒流防止器是由两个止回阀和一个安全泄水阀组合而成的一个阀门装置。它具有结构合理、零件不易磨损、安全可靠、维修周期长等特点。当管网压力正常时，水是很容易从进口经由两个止回阀流向出口的。由于第一止回阀的局部阻力使阀腔内的压力略低于进口处压力，而隔膜下的水压则为进口处压力，所以隔膜下的水压大于隔膜上的水
12、压，安全泄水阀保持关闭状态，这时管道内的水正常流动，如图 1 所示。当倒流防止器后面管路上的所有阀门都关闭时，水流处于静止状态。此时，若进口处压力不变，阀腔内的水压仍比进口处水压略低，安全泄水阀仍处于关闭状态。当倒流防止器后面的管道压力升高，并超过供水压力，即所谓背压，这时如果第二止回阀没有渗漏，则高压水不会倒流至阀腔内，阀腔内仍保持正常流动时的压力，所以安全泄水阀不动作排水；如果第二止回阀渗漏，阀腔内的压力就因渗漏而提高，安全泄水阀就动作排水。这样就减少了高压水流对第一止回阀的压力，从而有效防止了后面的水再从第一止回阀倒流至前段管道。如果给水系统压力不断下降时，则控制安全泄水阀动作的隔膜下部
13、的压力也随之下降，当进口压力降至 0.02MPa 时，安全泄水阀的控制弹簧就伸长，将安全泄水阀打开排水；当进口压力下降至零或负压时，安全泄水阀就会完全打开，空气进入阀腔，使阀腔内形成一个比进口直径大两倍的空气间隔，从而不会产生虹吸倒流，这时管道内的水停止流动。倒流防止器正常工作状态异常工作状态3，安装要求倒流防止器的安装位置：倒流防止器的安装位置：给水管道的下列管段上，应设置倒流防止器：(1)由市政管网接入用户的引入管在水表后面与阀门之间的管道上。(2)利用室外给水管道的压力进水的水箱，进水管与出水管合为一条的引入管上。(3)给水系统采用水泵串联分区供水方式时的水泵吸水管上。(4)水加热器的冷
14、水进水管上。(5)消防水泵接合器上引入管和消防水箱的消防出水管上。(6)生产设备内部可能产生高于建筑物内给水管供水压力的该设备的配水支管上。四，分区给水分区给水一般是根据城市地形特点将整个给水系统分成几区，每区有独立的泵站和管网等，但各区之间有适当的联系，以保证供水可靠和调度灵活。1，分区给水的原因技术上是使管网的水压不超过水管可以承受的压力，以免损坏水管和附件，并可减少漏水量；经济上的原因是降低供水能量费用。高差比较大的地区给水并联分区：由同一泵站内的低压和高压水泵分别供给低区和高区用水。优点：各区用水分别供给，比较安全可靠；各区水泵集中在一个泵站内、管理方便。缺点：增加了输水管长度和造价；高区的水泵扬程高，需用耐高压的输水管。
