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2017-03
無負壓變頻供水設(shè)備之負壓消除型供水設(shè)備工作原理：
無負壓變頻供水設(shè)備進水管從水罐上部注水入罐。罐頂裝有一個注排氣閥，它具有在滿水時關(guān)閉，在罐內(nèi)產(chǎn)生負壓或水位下降時打開閥門補入大氣的作用，所以也被稱為“真空消除器”“真空補償器”等。該類裝置有浮子、浮球等機械式、有靠電接點真空表或水罐水位接點控制電磁閥啟閉的電動式等方式各異，名稱標新的很多品類。在水罐注滿水時此閥閉緊，此時水罐為承壓的密閉容器，可視為管路上增加了一個有突然放大和突然縮小局部阻力損失的異徑管。罐底連接至水泵進水口，并建立了水泵出水口的靜水頭。
無負壓變頻供水設(shè)備運行有如下三種工況：
(1)管流靜止狀態(tài)：水泵停轉(zhuǎn)時
Q1=Q2=0
P1=P0=P2
式中Q1-進水管流量
Q2-出水管流量
P1-自來水管網(wǎng)壓力
P0-進水口壓力P0≈水罐內(nèi)壓力
P2-出水管壓力
(2)管流為連續(xù)流狀態(tài)：水罐滿水時
Q1=Q2=用戶使用流量
P0=P1-SQ1
P2=P0+△H
式中S-進水管路阻力特性系數(shù)
△H-水泵作功揚程
此時管流可視為連續(xù)性非恒定流。水泵依據(jù)用水流量的變化而變速運轉(zhuǎn)，自動改變揚程P2和流量Q2滿足用水需求。進水管流符合不可壓縮流體穩(wěn)定流動的連續(xù)性方程式特征，故Q1=Q2進水口壓力P0可疊加到水泵揚程上利用。所疊壓力是隨流量而變的變量而非定量，更不是管網(wǎng)上的壓力P1。在無負壓變頻供水設(shè)備節(jié)能計算和設(shè)計選泵時應(yīng)考慮此數(shù)學(xué)關(guān)系。
(3)管流分離狀態(tài)（水罐接通大氣時）
Q1
P0≈0(5)
P2=△H
當用水流量增大，水泵升速追隨，致使Q2>Q1，此時由于水罐補水△Q=Q2-Q1，使罐內(nèi)水位下降，導(dǎo)致管流拉斷，破壞了連續(xù)性流態(tài)而產(chǎn)生負壓。若無負壓變頻供水設(shè)備罐頂上的注氣閥在負壓生成后可及時打開補入大氣，則使水罐變?yōu)榱碎_口容器。這時的進水流量Q1為管網(wǎng)壓力P1和管路阻力特性決定的最大能力流量是負壓吸水的臨界流量。水泵此時工況為雖無吸程也無疊壓的水池取水方式，出水則是以設(shè)定的恒壓控制線控制水泵轉(zhuǎn)數(shù)的傳統(tǒng)變頻供水方式。形成了出水管流與進水管流不相關(guān)的連續(xù)性流態(tài)，向用戶正常供水。
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2017-03
宏觀上看，無負壓變頻供水設(shè)備管網(wǎng)供水能力取決于凈水廠制水能力、送水泵站供水能力、管網(wǎng)供水能力與送水量是否配套的能力，以及管網(wǎng)運行調(diào)度的動態(tài)供水能力是否可滿足用戶最大需求水量的要求。目前，國內(nèi)很多城市出現(xiàn)供水能力充足或過剩的局面。表現(xiàn)為水廠送水壓力過高管網(wǎng)服務(wù)壓力升高末端壓力合格率上升、管段實際流速低于管網(wǎng)設(shè)計之最大流速和經(jīng)濟流速等具象上。管網(wǎng)能力的提高是推廣“直接供水”方式的物質(zhì)基礎(chǔ)前提條件。
具體地談無負壓變頻供水設(shè)備管網(wǎng)能力問題實際上是個體用戶的需求、管網(wǎng)能否滿足供水需求的問題。例如某用戶申請供水，其居住小區(qū)有普通Ⅱ類住宅500戶，依建筑給水設(shè)計規(guī)范設(shè)計之秒流量,最大短瞬時流量為13L/S47m?/h，根據(jù)地理位置，應(yīng)在某管段上,例如DN300管,開口接出取水管。而該管網(wǎng)是否有能力滿足需要實際上這是一個管網(wǎng)水力計算的問題。管網(wǎng)的拓樸結(jié)構(gòu)有環(huán)狀和枝狀類別之分，水力計算方法毋需贅述。管網(wǎng)水力計算題目對于管網(wǎng)經(jīng)常性管理工作較差的供水系統(tǒng)，可能會因基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和運行數(shù)據(jù)不足，解題時有些困難。這可以通過測壓、測流、試驗等工作來獲取數(shù)據(jù)，并逐步使管網(wǎng)管理工作科學(xué)、正規(guī)地完善起來。
當水力計算結(jié)果認為該管段取水能夠滿足用戶需求時，則可批準該用戶之取水流量，并依照國家標準如《室外給水設(shè)計規(guī)范》等設(shè)計出經(jīng)濟合理的居住小區(qū)的進水管路圖。示例如下圖
依計算公式(1)、(2)可以算出該小區(qū)進水管路的自由出水流量，即管路向開口容器（水池）送水的流量Q=114m3/h。如果在出水管端連接（小區(qū)進水管路直接串接）水泵抽水，此流量Q就是應(yīng)限制的負壓抽水的臨界點，只要可控制水泵的出水流量小于限制流量Q，則不會出現(xiàn)負壓吸水現(xiàn)象。應(yīng)該指出，水泵直接管網(wǎng)增壓時所增補揚程的高、低對管網(wǎng)的壓力降無任何影響，唯有取水流量是影響管網(wǎng)壓力的因素。
例如：500戶低層住宅用水量和經(jīng)過水泵加壓后送至數(shù)十米高層住宅500戶時的用水量是基本相同的，水泵增壓而不增流量,自然不會因為增壓而影響管網(wǎng)壓力安定。所以，只要可以控制住水泵在任何工況下都不會超過限量抽水，所以，只需要將“水泵應(yīng)在管網(wǎng)限定流量下運轉(zhuǎn)不得超量取水”為管網(wǎng)直接加無負壓變頻供水設(shè)備的準用條件就可無能力不足之慮了。
