气压式恒压供水系统构造及工作原理
2013/7/9 15:35:37 点击：
1 气压式恒压供水系统构造及工作原理
气压式恒压供水系统由气压罐、水泵、电控柜、压力控制器、安全阀、压力表、止回阀、闸阀及管道等组成一个完善自动给水装置。当水泵启动后，通过补气罐及进气阀同时向罐内补气补水，随着水位的不断增高，罐内的气体体积不断浓缩；压力不断增高，当压力达到设定最高压力时，通过压力传感操纵水泵关闭。在水泵停止运转的时间里，由于被挤压的空气具有膨胀力，挤压罐内的水具有一定压力而不断送至用户使用。随着水的流出，罐内水的体积减少，空气的体积增大，既罐内压力逐渐降低，当罐内压力降到设定的最低压力时，通过压力传感操纵水泵启动，这样往返不断的停止起动至使管内达到理想的供水效果。
该气压式恒压供水系统采用气压供水，利用密封罐体，使局部增压达到供水目的供水设备。具体工作顺序是由水泵将水通过逆止回阀压入罐内气体受到压缩，压力逐渐增大。当压力达到指定上限时电接点压力表通过控制柜使水泵机自动停止。设备中的水压高于外界压力，自动送至供水管网。当罐体内水位下降，气压减小到指定下限位置时，电接点压力表通过控制柜使水泵重新启动。如此反复，使设备不停供水。当罐内气体不足时，补气阀可自动补气。气压式恒压供水系统不需配备专职操作人员。
气压式恒压供水系统优点
气压式恒压供水系统的突出优点是不需要建造水塔，投资小、占地少，采用水气自动调节、自动运转、并能与自来水自动并网，停电后仍可供水，调试正常后数年不需要看管。比建造水塔节约投资70%，广泛应用于企事业单位、住宅及农村的生产、生活、办公用水。供水户在20-20000户。日供水量在20-50000立方，供水高度达150米，即50层楼高。
2 气压式恒压供水系统工程系统设计
选取枣林崔牌村为此次典型设计。
2.1基本情况
枣林崔牌村位于岐山县枣林镇西南10km处，地处冯家山南干灌区，地势平坦，全村共有4个村民小组278户1050人，农业生产状况良好。但多年来供水方式为水池集中供水，农民吃水困难。
2.2设计方案
工程设计利用崔上组原有深机井一眼，安装KLD系列补气气压供水装置1套，铺设管网5.86km。供水入户，解决崔牌村4个村名小组饮水问题。本工程供水工艺流程为：
水源井——气压供水罐——配水管网——户用水栓
2.3设计用水量计算
依据《陕西省村镇供水工程初步设计要点》，工程设计使用年限10年，设计人口以现状1050人为起点，按6‰人口自然增长率计算，则设计人口为1115人。居民用水标准以50L/人.d计，管网损失及不可预见水量按15%计算，则最高日供水为64.1m3/d。
2.4水源选择
工程水源为崔上组1眼已成深机井，井深170m，根据机井抽水情况知，静水位60m，动水位80m，出水量20m3/h以上。
2.5气压供水罐选型
气压供水罐一般根据流量（m3/h）、压力（kg/cm2）、泵开停次数nmax（nmax为泵每小时最大启动次数。深井泵采用6，离心泵采用12）来选择气压罐的容积型号规格。这里的流量是指用户的最高日最高时用水量，可按50—200L/人、最高日再乘以最高时系数k时得出，（高时系数k时=4-6）。
其次根据管网水利计算确定气压罐压力，且气压罐内的最低工作压力应满足管网最不利处的配水点所需压力；最高工作压力不得使管网最大水压处配水的水压大于0.55MPa。
容积确定：气压罐调节容积依下式计算：
Vq2=aaqb/4nq
Vq2—气压罐的调节容积(m3)
qb—水泵出水流量（m3/h）
nq—水泵在1h内的启动次数
aa—安全系数，易取1.0—1.3
本次设计气压供水罐选用KLD系列补气气压供水装置。气压罐配套安装压力控制器、液位仪、控制柜等自动控制仪器、设备，具体型号为KLD1400-4型立式气压罐，罐体公称直径1400mm,容积V=3m3，工作压力4kg/cm2，水泵每小时最大启动次数nmax=12次/h。依据水力计算结果，气压罐最低工作压力P1=2.0kg/cm2，最高工作压力P2=2.6kg/cm2，则压力比值系数a=( P1+1)/ ( P2+1)=0.83，罐内平均压力时水泵的出水量计算如下：
Q=〔4nmax（1-a）V〕/（1.1K）
式中K-为罐容积系数，取为1.1，则Q=〔4?鄢12?鄢(1-0.83)?鄢3〕/(1.1?鄢1.1)=20.23m3/h
工程设计最高日供水量64.1m3/d，气压罐有效容积2.75m3，最高日水泵启动次数为23次/d；若日变系数取1.3，平均日供水量49.3m3/d，泵每天启动次数为18次/d，若时变系数取2.5，管网平均日平均时供水量2.05m3/h，水泵出水量20.23m3/h，则水泵每次开启9min即可蓄满气压罐。
气压罐安装在机井旁，井旁新建气压罐设备房1间，平面尺寸3.6?鄢5.0m，层高3.8m，砖混结构。
2.6水泵及电气设备
水源井井深170m，安装200QJ20-121/9型水泵1台，根据抽水运行情况可知，静水位60m，动水位80m，涌水量20m3/h以上。由以上计算可知：罐内平均压力时水泵的出水量为20.23m3/h，因此，选择水泵出水流量为20m3/h。
水泵出水管口径选择DN65,水泵安装深度125m，井到气压罐距离5m，出水管总长度130m，局部水头损失按沿程水头损失的10%计算，查钢管水力计算表知出水管水头损失为14.98m，气压罐最低工作水头20m，机井动水位80m，则设计扬程H=80+14.98+20=114.98m。
水源井水泵型号200QJ20-121/9，额定流量20m3/h，扬程121m，电机功率13kW，水泵流量、扬程符合设计要求。
2.7输配水管网
输配水管网根据实际地形，按测量长度、居民居住点分布状况呈树枝状布设。
3 实际安装应注意事项
3.1压力容器安装须严格按有关操作程序，在试运行前，应关闭供水阀，检查各密封阀情况，各个接口须严密不漏气。设备在选定场所后，要处理好地基、在用混凝土浇筑或砖石砌筑罐体支撑座。
3.2对供水要求较高的地方，应并联安装两台工作泵，一台使用，一台备用。
3.3压力控制器、液位计、排气阀应尽可能安装在靠近工作泵一侧，以便操作。
3.4设备安装应通风良好、灰尘少、不潮湿的场地。设备四周应留70cm空间，入孔处应保留1.5m空间，四周设排水沟，环境湿度为-10℃—－40℃。在室外应设防雨、防雷措施。
3.5电器自动控制系统，应防水、防尘、经常检查线路绝缘情况，连接螺栓是否松动和保险丝完好等情况。压力表外部最好用透明材料包裹，以防损坏。
4 在供水工程中的运营优势
枣林崔牌村供水工程自建成投入运行以来，各项设备运行良好与传统的水塔式供水工程对比，优势明显其主要表现在：
4.1可取代水塔、高位水箱，结构上有利于抗震减灾和建筑美观。
4.2相对于老式供水系统而言占地面积小、成套设备投资少、安装快、比建造水塔节约投资50%，大大降低建筑造价；且进一步减少水费成本20%左右，从而降低水价，直接减轻农民负担。
4.3压力罐是全封闭形式，直接与泵管连接，水与外界空气不直接接触，保证了水质不受污染。达到了安全供水的目的。
4.4操作简单、维修方便、自动启闭水泵，自动补气增压、不需专人管理，停电不停水。
另外，通过对此项工程进行实际国民经济盈利能力分析，我们发现，当运行期确定为24年，折现系数为12%时，经济内部收益率为18%，且财务折现系数取6%时，内部收益率达9%左右，可见该项目无论从国民经济评价，还是财务评价来看，都具有实际可操作性，它不仅降低了运行费和管理费，而且大大提高了工程运行效益并减轻农民水费支出。
总之，实践证明气压供水设备具有加压能力强，操作简单，投资少，无污染，使用方便等特点，是取代水塔、高位水箱的理想设备，具有很好的推广价值。
作者:仝珍萍
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