无负压供水的工作原理及应用

摘 要:介绍了无负压供水技术出现的背景条件,和无负压供水设备的构造原理、优特点,分析了无负压供水设备的工作原理及工作过程,从给水方式、供水质量、投资、运行管理等方面介绍了该设备具有的优缺点，并将其与变频恒压供水进行比较,对无负压供水技术的发展前景进行了分析。

关键词：无负压 叠压 节能 环保

Abstract:This paper introduces the background conditions ,structure principle and advantages of no-negative water supply technique.It also analyses the operational principle,working process,advantages and disadvantages of non-negative pressure water supply equipment from water-supplying modes,water supply quality,investments and operation management.It compares non-negative pressure water supply with variable frequency constant pressure water supply,and makes a analysis on prospects of no-negative water supply technique.

Key words: No negative pressure,Pressure-superpose,

Energy conservation,environmental protection

1.无负压供水设备产生的背景

随着城市的发展，生活供水二次加压泵站是生活给水中不可或缺的组成部分，是因为市政给水管网局部水压不够高，不能将水直接送到高层用户，这样就必须先将自来水储存至水池或水箱中,然后通过二次加压泵站将水输送至用户,来保证每一个用户的用水需求。但由于管理不善,水池、水箱缺乏定期的清洗和维护、二次消毒措施失效以及系统本身缺陷,造成了水质的二次污染,直接影响了供水水质安全。同时随着经济的发展,市政给水管网的供水能力不断加强,为研制新型环保供水设备提供了前提条件。正是在以上相关背景下,无负压供水设备研制成功并投入市场[1]。

2.无负压供水设备的工作原理及优缺点

无负压供水设备是近年来出现的一种新型给水加压设备,该设备的工作原理是:通过微机控制变频调速来实现恒压供水[9]。先根据实际情况设定用水点工作压力,并时刻监测市政管网压力,当市政管网压力低于用户所需压力时,变频器启动,提高水泵转速,直到管网压力满足用户所需压力,并控制水泵以一定转速运行进行恒压供水。当用水量增加时转速提高,当用水量减少时转速降低,保证用户用水压力恒定。市政管网压力越低水泵转速越高,市政管网压力越高水泵转速越低。当市政管网压力满足用户用水压力时,水泵停止运行。无负压供水设备在运行时充分利用了市政管网的原有压力,又保证了用户用水压力的恒定[2]。在运行过程中监测着市政管网的压力,不会对市政管网产生任何不良影响,保证了用水的安全性。传统的供水方式采用管网-水池-水泵-水箱的联合供水方式,即水由市政管网输送至水池,利用水泵提升和水箱调节流量。该供水方式虽然能够满足供水的压力和流量,但是由于水被储存在水池和水箱中,浪费了市政管网的原有压力,同时修建水箱和水池增加了投资[10]。采用无负压供水设备则可以直接与市政管网相连,通过真空抑制器及稳流补偿器中的检测装置来防止产生负压,可充分利用市政管网中的原有压力,节约投资,同时在使用过程中不会造成设备和能源的浪费[3]。传统供水方式在水流入水池和水箱后,各种杂质及污染物极易污染生活用水。同时如果在设计、施工时水池水箱的制作和防腐材料选择不当,也会影响水质。而无负压供水设备为全封闭运行,保证了供水系统的水质安全,满足人们对生活用水的卫生要求[4]。

3.无负压供水设备的构造原理、结构配置

结构配置:无负压供水设备进口处设置倒流防止器、过滤器和一个稳流调节罐。稳流调节罐顶部设有真空消除器或负压消除器,罐内设有液位探测传感装置。两台水泵并联并设有旁通管。运行原理:当供水管网进水量大于用户用水量时,调节罐内满水,水泵通过调节罐从管网内吸水,当供水管网进水量小于用户用水量时,调节罐内的压力和液位开始下降。当罐内压力低于大气压时,进气阀或排气阀打开进气,防止罐内产生负压 [5]。

4.无负压供水设备技术存在的问题

无负压供水设备在管网水量不足时为了实现无负压功能必须以牺牲用户用水,即停止或减少水泵吸水作为代价。无负压供水设备尽解决了水泵吸水口处的压力临界于负压时水泵如何停止吸水的问题,但并没有对管网可能产生的影响作全面的分析和预防。使用无负压供水设备时必须充分考虑当地城市管网系统的水力条件。在外部管网水力条件不匹配的情况下,任何设备都无法实现真正意义上的无负压[6]。无负压供水由于市政管网供水压力在不同时间段或是在故障情况下的供水压力是不同的,无负压设备所用水泵的额定扬程和额定流量应能满足最不利的情况下正常供水的要求,也就是当管网压力接近零时也应能正常供水,此时设计出的水泵,在管网压力较高时,可能会出现运行效率很低的情况[7]。无负压供水设备在相关标准以及技术环节仍存在许多不足。首先，无负压供水设备的应用存在一定限制性。该设备缺少二次储水设备，市政供水管网一旦发生故障，整个设备都会停止运行而处于停水状态，因此对于要求不能间断供水的特殊用户，不能采用无负压供水[12]。由于该设备是一种新型设备，技术环节还有待于进一步提升，应用条件也有待完善。最关键的就是整个行业没有国家统一标准可依，各企业都按自己的企业标准进行生产。因此在实际应用时会出现一定问题[8]。

5.无负压供水的发展趋势

近几年，我国加快了对无负压供水设备的产品质量、性能、市场情况以及相关产品标准和规程进行了分析并制定了一系列的行业标准，保证无负压供水的快速发展。无负压供水设备仪器凭借其水质卫生安全，节能效益明显等特点，深受市场欢迎，市场需求扩大，竞争也日益凸显。规范市场，应该出台一个合乎市场准则的行业规范，但目前制定一个统一标准仍有一定困难[13]。无负压设备体系不断健全，其应用规模和应用数量都得到了极大提升。但是各个企业的制作技术、售后服务等都存在重大差别，导致了无负压供水设备市场的混乱性。其次，无负压供水设备需要在一定条件下才能应用，对管网压力，供水量都有一定的要求。因此，如果不加限制的允许无负压设备接入管网，有可能使管网超过承受能力，给用户用水和管网安全带来隐患[11]。

无负压设备的应用对保证居民生活用水的卫生安全和节约能源存在着重大意义，但由于缺少统一规范，难免会存在许多问题。因此尽快制定国家标准与规范，使无负压技术尽快推广、应用，对提高给水系统安全可靠性、节能等具有十分重要的意义[14]。

【参考文献】

[1]姚宏,田盛.二次加压泵站运行现状及节能改造措施浅析[J].节能技术,2002,(4).

[2]杨虹.无负压供水方式在供水管网中的应用[J].安徽建筑工业学院学报,2006,(5).

[3]马戍环.无负压给水设备及管网准用的技术条件[J].给水排水,2005,(7).

[4]张炜.无负压供水技术在城市自来水系统中的应用分析与比较[J].四川建材,2009,(2).

[5]刘永刚.无负压供水设备的工作原理及应用[J].山西建筑,2006,(19).

[6]张俊.探析无负压供水的设备技术及其发展前景[J].科技创新与应用,2012,(10).

[7]张凤英.论无负压供水设备的优点[J].安装,2006,(2).

[8]崔恩恒.无负压供水设备应用方案的优化[J].中国新技术新产品,2013,(11).

[9]樊户江.高层建筑叠压供水方式分析及动态模拟[D].合肥工业大学,2007.

[10]谢中良.无负压二次供水方式探析[J].湘潭师范学院学报,2009,(3).

[11]卢汉清.罐式管网叠压(无负压)供水设备采购准入条件探讨[J].给水排水,2011,(6).

[12]马义波.无负压供水技术在二次供水领域的应用探讨[J].机电信息,2003,(20).

[13]李瑜林.浅谈无负压变频恒压供水的应用及前景.山西建筑,2007,(21).

[14]孙元帅.无负压供水在实践中的应用.山西建筑,2009,(20).

[15]杨阵.无负压供水设备的组成及优势分析.科技咨询,2011,(18).