隔膜式气压罐

变频给水设备中隔膜式气压罐应用

目录

第一章变频给水概述 (2)

一．水箱式变频供水设备 (2)

二．管网叠压变频供水设备 (3)

第二章隔膜式气压罐 (4)

一．气压罐介绍 (4)

二．隔膜式气压罐在变频供水系统中的作用 (4)

1．气压罐是水泵可以进入睡眠的前提条件 (4)

2. 气压罐的体积决定了水泵睡眠的时间及起停泵频率 (5)

3. 减少停泵时水锤的影响 (5)

4. 节能 (6)

三．气压罐选型计算 (6)

四．气压罐技术要求 (7)

五．气压罐的安装 (8)

六．隔膜式气压罐使用说明 (8)

第一章变频给水概述

现在最常用的二次供水的模式主要有两种：水箱式变频供水设备和管网叠压变频供水。下面简单的介绍一下这两种变频方式。

一．水箱式变频供水设备

水箱式变频供水设备主要由水泵机组、控制柜、气压罐及水箱等组成。当用水量较小时水泵处于低频率运转状态，用水量较大时启动多台水泵同时供水，根据设定压力进行pid反馈调节实现变频恒压，以达到节电节水的目的，且无二次污染。在夜间小流量或零流量用水时，可以通过气压罐给水。

二．管网叠压变频供水设备

管网叠压变频供水设备是一种能直接与自来水管网连接，且对自来水管网不产生负作用的成套设备。该设备将自来水压力与水泵的提升压力相叠加，充分利用自来水管网压力根据设定压力进行pid反馈调节，实现变频恒压效果，使生活供水更加节能和环保。设备主要由水泵机组、控制柜、气压罐及调节罐等部分组成。

第二章隔膜式气压罐

一．气压罐介绍：

隔膜式气压罐主要由气门盖、充气口、气囊、罐体、法兰盘组成。气压罐用于系统中时，当系统压力大于预充气体的压力，在系统压力的作用下，会有一部分工作介质进入气囊内，直到气囊内氮气的压力和系统的压力达到平衡，当系统压力升高再次大于预充气体的压力，又会有一部分介质进入囊内，压缩囊和罐体间的气体，气体被压缩压力升高，当升高到跟系统压力一致时，介质停止进入，反之，当系统压力下降，系统内介质压力低于囊和罐体间的气体压力，气囊内的水会被气体挤出补充到系统内，使系统压力升高，直到系统工作介质压力跟囊和罐体间的气体压力相等，囊内的水不再外系统补给，维持动态的平衡。

二．隔膜式气压罐在变频供水系统中的作用

1．气压罐是水泵可以进入睡眠的前提条件

气压罐——利用波义耳(Robert Boyle)气体定律：

PV/T=n；

(P－压力，V－气压罐气体体积，T－温度)；

在一定温度下，气体压力(P)与容积(V)乘积等于常数。利用水的压缩性极小的性质，用外力将水储存在罐内，气体受到压缩压力升高，当外力消失压缩气体膨胀可将水排除。

众所周知，生活管网末端阀门很难做到滴水不漏，因此，无气压罐的给水设备或系统，由管网自身的压力水维持系统压力。由于水的压缩比远远小于气体，当管网有小流量的泄漏时，可造成压力大幅度的下降，会使水泵频繁启动。如工频泵直接向用户供水，就必须配备气压罐，缓解水泵频繁启动。由于变频的应用，设备控制水泵因需而供(变量恒压)。零流量时变频控制水泵低速保证管网“恒压”，利用这一点，没有气压罐的变频给水设备就必须有一台水泵24小时不停工作或频繁启动来保证管网的压力，因此，气压罐是保证水泵正常休息并延长睡眠时间的前提。

2. 气压罐的体积决定了水泵睡眠的时间及起停泵频率

气压罐体积决定了在一定压力范围内补充管网的水量；在管网泄露流量(L/S)一定的情况下，气压罐的体积大小决定了水泵再启动间息时间的长短，体积越大，间息时间越长；因此，选择体积稍大的气压罐可延长水泵的睡眠时间，降低起停泵频率，延长泵的使用寿命。

3. 减少停泵时水锤的影响

停泵水锤是水锤现象中的一种，是指水泵机组因突然断电或其他原因而造成的开阀状态下突然停车，在水泵及管路系统中，因流速突然变化而引起的一系列急剧的压力交替升降的水力冲击现象。一般情况下停泵水锤最为严重，其对泵和管路的安全有极大的威胁。

气压罐在用于消减停泵水锤时，连接在水泵出水止回阀后的压力供水管道上。它利用气体体积与压力的特定定律工作。随着管路中的压力变化，气压罐向管道补水或吸收管路中的过高压力。

当水泵突然停止运行，压力供水管道起端处形成负压。甚至在水柱分离时，气压罐向管道补水，这样可以有效地平衡负压，防止水柱分离，削减水锤强度。此时气压罐中水量减少，气体膨胀；当水锤波返回时，压力供水管道起端压

力升高，气压罐从管道进水，吸收管道内过高的压力，气压罐中水量增加，气体被压缩，起了气垫作用，从而有效抵抗了水锤对管路系统产生的不利影响。

4. 节能

因为气压罐具有一定调节容积，水泵可以停止转动，如果没有使用气压罐，在变频中当用水量不大时，水泵依然运转，依然耗能。

三．气压罐选型计算

气压罐调节水量不是气压罐的容积，而是气压罐在此压力范围内的调节容积，在变频供水系统上，为最大限度的利用气压罐的体积，可把气压罐预充一定压力气体（设为P0 MPa）,这样能使气压罐内气囊产生一定的收缩性。

生活管网变频供水恒压值为P1（MPa），压力下限（水泵退出保压压力）P2=P1-0.03(MPa)，在正常情况下，夜间用水主要是冲马桶及其他少量用水量为Q(m3/h)，水泵每小时启停次数为N。那么，如果气压罐在P1与P2压力范围内的调节水量大于1/N（m3）。

假设需要选用的气压罐容积为V，气压罐预充压力为P2，则由波义耳（Robert Boyle）气体定律，在一定温度下气体压力（P）与容积（V）乘积等于常数的原理，即

PV = 定值，P1*V1=P2*V2=P*V

其中：P=气压罐预充气体压力

V=气压罐体积（也为初始状态预充气体的体积）

V1=系统压力为P1时气压罐气体的体积

V2=系统压力为P2时气压罐气体的体积

由以上可知：

P1*V1=P2*V2=P0*V

V1=P0*V/P1 V2=P0*V/P2

气压罐的调节容积：

△V=V2－V1=(P1-P2)*P0*V/(P1*P2)=Q/N(m3)

V=Q*P1*P2/〔N*0.03〕 (m3)

由上可知：当Q , P1，P2，P0给定时，气压罐体积V越大，夜间每小时水

泵启停次数越少，系统越节能。

例如：一般夜间23点到次日凌晨4点每户至少冲马桶一次，100户的供水系统夜间小流量Q≈0.1m3/h。当P1=0.8，P2=0.77，P0=0.25时，

(1)如果选择容器内径600（mm），容器高1735(mm),溶积为V=0.34m3的气压罐，计算可得：夜间每小时水泵启停次数N=6；

(2)如果选用V=40L的气压罐,夜间每小时水泵启动次数N=51；

(3)如果该气压罐的预充气压P0=0.2Mpa, 则每小时水泵启停次数为N=10次。

可见，大容积气压罐会减少水泵启停频率及系统能耗，另外，由于容积大蓄压能力更强，更能有效减少水锤对管道及水泵的影响。然而大容积气压罐价格不菲，所以在选择气压罐时应根据泵房实际情况选择大小适宜的气压罐，一般易选择300-400L气压罐为宜。

四．气压罐技术要求

1. 罐体为SUS304不锈钢（经过内防腐处理）（气压罐为全封闭压力水容器，一般由于隔膜质量及漏气会使隔膜破裂，隔膜破裂不易察觉，因而水与罐体直接接触，从卫生安全考虑罐体宜采用SUS304不锈钢。）

2. 橡胶隔膜：屈挠实验达到300万次不龟裂，卫生要求符合GB/T 17219-1998之规定。

3. 该稳压罐一次充气可常年使用，性能稳定可靠。

4. 气水分离，囊内为水，罐囊之间为气，水质不受污染。

5. 所采用的压力罐应具有《压力容器生产制造许可证》和质量技术监督部门出具的质量、安全性能检验报告等相关证件。

6. 使用前根据使用压力现场充气定压。

7. 隔膜式气压罐其它技术要求见《二次供水工程技术标准》。

五．气压罐的安装

1. 气压罐应安装在水泵的出水端管道上；35L及以上的气压罐考虑到工作时进水和自重对系统管道可能产生的影响，设计有三脚支架，气压罐支脚用埋地螺钉固定，保证使用过程中的平稳；

2. 气压罐出水管应安装阀门，便于维修；

3. 气压罐与水泵出水止回后的压力管道上，缓冲泵在起、停时候的水锤，保护系统管道；

4. 气压罐与水泵之间设有防震软连接；

5. 气压罐的安装位置应便于检修。

六．隔膜式气压罐使用说明

1.使用前必须先充气、后进水。

2.充气压力表压为0.2-0.3M Pa。

3.在长期使用过程中发现表压低于0.2MPa时及时补气。

4.在使用过程中出现表压不稳定，把补气阀打开是否有出水现象，如有出水现

象就表示隔膜已损坏需调换隔膜，再投入使用。

5.每使用6个月，定期进行检查维修，补气伐是否有漏气现象，压力表校验期

是否到期，需校验。