发布时间：2022-12-23 09:45:20
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【关键词】无负压给水；市场准入制度；行业标准与规范
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，这是因为目前城市给水管网局部水压不够高，还不能将水直接送到高层用户，这样就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。因此保障二次加压泵站饮用水质量与安全是不仅是卫生、水务、自来水公司等政府部门的头等大事，同是也是用户管理单位与供水设备生产厂家的急需解决的事情。另外随着国民经济的高度发展与社会的进步，各地自来水公司供水能力的不断加强，曾经的定时定量供水为已成为历史，也为开发与研制新型环保节能供水设备提供了决定性的条件。
正是在以上相关的背景下，无负压给水设备的研制成功并引入市场弥补了传统供水方式的不足。中国第一台无负压供水设备于上个世纪九十年代中期研制成功并投放市场，但由于供水系统的法规要求和消费者的观念滞后，无负压产品一直没能得到推广使用。我国《城市供水条例》中曾规定：“禁止在城市管网公共供水管道上直接装泵抽水。”这是因为抽水时可能产生的负压会干扰水力工况，影响周围用水，甚至造成管网破坏。所以在工程设计时首先建一个水池或水箱，再用增压泵加压到用户供水管网。直到2003年“非典”期间，人们才对二次供水污染的严重性有了清醒的认识，特别是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。2004年，北京市政府文件中将上述《城市供水条例》相关条款解禁，山东等省份紧随其后相继出台试用细则。现该类产品在北京已有近千台套产品在使用中，山东、福建、天津、广州等地区应用也较多。加之这种设备在节能、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。
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。根据其实现无负压功能原理的不同，大体可以分为以下几种形式：
（一）稳流补偿器和真空抑制器控制模式
当市政管网供水不足或用户用水量大于市政管网供给能力时，真空抑制器打开，空气进入稳流补偿器中，使原本封闭的补偿器变为断流水箱，抑制负压产生，另在稳流补偿器中设置液位控制，当低于低位时，水泵停止工作。
（二）自控限流模式
当市政管网供水不足或用户用水量大于市政管网供给能力时，通过压力传感信号的反馈，采取限制变频器，使水泵不超量取水，而当市政管网供水满足要求时，系统恢复正常。
（三）压力控制点方式
当市政管网供水不足或用户用水量大于市政管网供给能力时，直起变流量恒压供水泵，待供水满足要求后，系统恢复正常。
【关键词】：无负压供水设备 高层建筑
近几年来，随着广饶县城市建设的快速发展，人口扩容与土地紧缺之间的矛盾逐渐凸显，进而6层以上的小高层及高层建筑已取代多层建筑成为城市建设主流，二次供水加压设备也成为高层建筑给水中不可缺少的组成部分。2007年以前，高层建筑供水通过将市政自来水泄至水池或水箱，再通过二次加压泵站将水供给到用户，从2007年开始逐步使用无负压二次供水设备，它无需建造水池，具有节能、节水、节地、节省投资、避免二次污染等优点，一定程度上解决了传统供水方式的弊端，顺应了市场需求。但是，这类产品的推广使用一直争议不断，远未成熟定型。
一、无负压变频恒压供水设备的组成及工作原理
1、设备组成
无负压变频恒压供水设备由无负压调节罐、加压泵组、真空消除器、液位探测器、智能变频控制系统和各种管件及阀门等组成。
2、工作原理
它的工作原理是：供水管网的水直接进入无负压调节罐。当用水压力及水量满足要求时，设备通过旁通止回阀向用水管网直接供水；当管网压力不能满足用水要求时，系统通过压力传感器给出起泵信号启动水泵运行。水泵供水时，若管网的水量大于水泵流量，系统保持正常供水；用水高峰期时，若管网水量小于水泵流量时，调节罐内的水作为补充水源缓解用水需求。设备中的真空消除器能够消除自来水管网的负压，使系统更加节能和稳定。若管网停水而导致调节罐内的水位不断下降，液位探测器给出水泵停机信号以保护水泵机组。水泵机组需有一台备用。智能控制系统通过高性能变频器控制水泵的转速，实际出口压力始终恒定在设定值上，能充分利用自来水管道的压力，不会造成压力水头的损失，达到显著节能的目的。
二、无负压变频恒压供水设备应用范围
无负压变频恒压供水适用于任何供水压力不足地区的加压给水。如：新建改建扩建的住宅小区、写字楼、综合楼生活用水；自来水厂的给水中间加压泵站；工矿企业的生活、生产用水；各种循环水系统等，正在越来越多的应用于城市、村镇供水工程当中。
三、无负压变频恒压供水设备的优缺点
优点：无负压管网增压设备应用于管网二次加压直接供水系统，可提高供水质量和水质，减少占地面积，可以做到无人值守自动运行，节省了投资和运行费用；运行后明显减少了电机启动次数、节省维修经费和电能，具有很好的应用前景。但是设计时应根据实际进水管网的水压、流量条件和工程的具体要求，进行分析计算，保证设备选型的正确，使系统在合理工况下运行。
缺点：首先，它的供水可靠性不如传统供水系统：由于无负压供水方式不设储水池，当市政供水有故障时，整个设备即停止运行，用户将处于停水状态。当供水量不能满足用水高峰期用水量时，为了不对管网产生抽吸，设备水泵将调速运行，也无法确保用户用水的可靠性。其次，由于它是一种新型的设备，技术上还不是十分成熟，消除负压功能一但无法实现，将对供水安全构成严重威胁。第三，由于它是从市政管网中直接抽水，尽管可以解决负压问题，但必须取得主管部门批准。更为关键一点：有关无负压给水设备的行业标准编制工作还在进行中，如果无约束条件地将无负压给水设备接入市政管网，就可能使市政供水管网超过承受能力，而且也可能使劣制产品趁虚而入，给用户用水和管网安全带来隐患。因此，对无负压给水设备的使用范围应该慎重选择。
关键词：无负压供水；工作原理；优特点；推广应用
近年来随着城市建设的不断加快，高层建筑日益增多，二次供水设施成为自来水供水管网建设中不可缺少的一部分。然而，传统二次加压供水方式，水池、水箱造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，这是因为目前城市给水管网局部水压不够高，还不能将水直接送到高层用户，这样就必须先将市政自来水供至水池或水箱，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。
由于传统的气压供水设备和变频调速供水设备都不能有效地避免水泵抽水时市政管网产生负压的问题，所以市政供水部门一般不允许其加压水泵从管网直接抽水，需要设置贮水池，贮水池的存在导致市政管网剩余水压得不到利用，每年浪费的能量惊人。无负压供水技术是对传统的二次供水技术的革新，在市政管网压力允许的情况下，直接从市政管网中取水增压，从而达到节能的目的。无负压供水技术具有节能、卫生安全、节约投资、管理方便等优点，具有推广应用价值。
1传统二次供水方式的主要形式及存在的问题
传统的二次供水形式主要有以下几种:
(1)水泵与水池(箱)联合供水形式:指既设高(中)位水池(箱)，又设低位水池(箱)的供水形式。
(2)变频调速供水形式:指只设低位水池(箱)，采用变频调速设备的供水形式。
(3)压力罐供水形式:指只设低位水池(箱)，采用压力罐及变频调速设备的供水形式。
常规的二次供水方式在市政供水管网水压不足需要增压时，首先将市政管网供水流入水池，再进行二次加压，这种二次供水方式存在以下几个问题:
(1)无法充分利用市政供水管网原有的压力;
(2)存在着水质二次污染的严重问题;
(3)水池/箱需要定期清洗维护，增加了二次供水管理费用和难度;
(4)水池不仅占地面积较大又增加了设施的总投资等等。
由于常规的二次供水方式存在以上诸多问题，到20世纪90年代末期，无负压供水技术在日本、美国、西欧等发达国家已得到普遍使用，并且建立了一整套完善的产品标准体系。
2无负压给水设备的结构配置及工作原理
设备配置及运行原理:
(1)设备配置:(以罐式两台泵为例)设备进口处设置倒流防止器、过滤器和一个稳流调节罐。稳流调节罐顶部设一个真空消除器或负压消除器，罐内设液位探测传感装置。两台水泵并联，并设有旁通管。
(2)运行原理:当管网进水量大于设备出水量时，调节罐满水，水泵通过调节罐从管网里吸水。当管网进水量小于设备出水量时，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/排气阀打开进气，防止罐内产生负压。当调节罐水位继续下降到设定的低液位时，水泵停止运行。
(3)负压消除装置(真空消除器)经过多年持续不断的改进，真空消除器有以下几种形式:①在进/排气阀上加设过滤膜装置，对进入稳流调节器的空气进行过滤，以保证水质清洁;②用带气囊的隔膜气压罐代替无气囊的缓冲水罐，保证空气与水的隔离;③自平衡式;④预压式等多种负压抑制方式，保证了设备不产生负压和不被空气污染。无论哪一种都应当在稳流调节器上装设压力传感装置和液位控制装置，当罐内压力低于设定值或罐内液位低于设定值时，强制水泵停止运行等等。应当说目前国内大多数无负压供水设备利用水力、机械或电气控制等措施，可以有效地防止水泵吸水时在管网中产生负压。
3无负压供水设备的种类
目前，市场上所用的无负压供水设备主要有3种:密封式、稳流罐式、调节水箱式。但细节上也有不同之处:
(1)密封式:该方式将电机、水泵等设备完全密封于不锈钢容器内，基本杜绝了水质二次污染，占地少，安装灵活，可安装在楼梯间、地下池子等地方，施工周期短，但无储备水量，城市公共供水管网停水时，容易出现断水现象。
(2)稳流调节罐式:该方式在水泵前装设可承压的稳流调节罐，靠其调节作用，可进一步降低对城市公共供水管网的影口向。
(3)调节水箱式:该方式设有不承压的调节水箱，调节水箱与水泵并联，通过电控装置，使调节水箱内的水每天至少循环两次，确保水质不变。当市政管网的水量、水压条件能满足无负压供水方式要求时，直接从市政管网取水;否则，从调节水箱取水。可用于自来水管网供水不稳定的区域。由于存在水箱，仍要按规定进行清洗消毒。
4无负压供水设备的选型
根据《建筑给水排水设计规范》(GB50015-2003)第3.6.4条款计算设计流量、根据用户配置的用水器具及供水、用水时间额定、自来水进水量(由自来水管径、压力长度等条件确定)、顾客实际用水量、建筑物高度等数据来综合确定的。稳流调节罐是按照自来水满足顾客要求的情况下估算的，如果自来水管径很细或压力很低，进水流量不能满足用水高峰的要求，需要重新计算稳流调节罐的容积，计算公式如下:
式中：
Q进――是用水高峰的自来水进水量（m3/h）;
Q出――用水高峰的顾客用水量（m3/h）;
t――用水高峰持续时间（h）。
5无负压供水与变频恒压供水的比较（见下表）
比较名称 无负压供水设备 变频恒压给水设备
基础建设 不用建水池、水箱、基础投资小 需建地下水池或不锈钢水箱，基础投资较大
水质污染 绿色环保型，全封闭，无污染 地下水池存在少量的二次供水污染
相同用户水泵功率 利用原管网水压，水泵运行功率小，节能更多 原管网水压不能利用，水泵运行功率相对偏大
供水流量 零星流量时，通过旁通管直供水，无需启泵，节水，全封闭系统无渗漏不需维护水池 零星流量时，辅泵与气压罐交替工作，启动辅泵
组成 调节罐+水泵+智能控制系统 地下水池+水泵+智能控制系统
特点 无负压管网叠压，变频控制 变频恒压
用电节能 节能50%以上 节能30%以上
环保方面 全封闭系统，无二次污染，节水 敞开式水池，有二次污染
占地面积 结构简单、紧凑，空间利用率高，占地面积少，建设周期短，易安装 需地下水池，占地面积较大，建设周期较长
6无负压给水设备存在的问题
无负压供水技术存在的几个问题:
(1)无负压供水设备在来水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。
(2)无负压供水设备仅仅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。向(如水压波动、水表计量等)作全面的分析和预防。
(3)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。无负压供水技术应用不当可能出现影响周围用户的水压、降低用水可靠性、水泵效率偏低、旁通管路水质下降等问题;过分的强调或夸大设备的“无负压”功能，是不科学的。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。
(4)旧前，国内大部分城市没有出台相应的城市二次供水管理办法。无负压技术在二次供水领域的应用基本处于无政府管理状态，为今后二次供水管理及安全优质供水埋下了隐患。为了保证城市二次供水的安全可靠，不断增强依法管理的自觉性，加大对二次供水管理的力度，建立健全配套的管理制度，使二次供水管理工作走上规范化、法制化的轨道，很显然，此问题已经提上了议事日程。
7无负压给水设备的管网接入条件探讨
我国1994年颁布的《城市供水条例》中规定:“禁止在城市管网公共供水管道上直接装泵抽水。”这是因为在城市供水条件尚不成熟的情况下，没有控制和保护措施，从管网直接抽水可能会对管网水质、水压产生不良影响，甚至造成管网破坏。随着城市供水条件的完善以及供水技术、自动化控制技术的发展，无负压供水技术在国内推广使用的条件日趋成熟。
我们认为，既然无负压供水技术仍存在不少的问题，这就要对其接入管网的条件进行约束和规定。
(1)应当规定当室外给水管网的水量、水压达到一定要求时，方可选用直接增压二次供水设备。
其中:①水量要求用户需水量低于管道供水量时(供水量可按经济流速计算)，即可满足水量要求;用户需水量高于管道供水量时，可以采取加大配水管管径或适当增加稳流调节罐容积的方式满足用水需要。否则，不得选用直接增压方式。②水压要求:室外给水管网的压力不得低于0.2MPa(参考值)。这些数据的获得必须咨询用户所在地的自来水公司。换句话说，从技术角度讲，要想接入无负压供水设备理应到自来水公司技术部门进行备案审批。
(2)无负压供水设备必须有多重的、可靠的防负压、防倒流、防水表计量冲击等措施。
(3)为了避免对城市公共供水管网的水质造成污染，这就需要有质量技术监督部门的鉴定证书，证书中应特别注明防负压、防倒流方面的鉴定结论，以确定能否具备直接接入管网的条件。
(4)引为防止设备本体对水质造成污染，无负压供水设备还必须具有市级卫生监督部门的卫生许可证。
8关于无负压给水技术推广应用的几点建议
(1)加强无负压供水技术的推广应用宣传工作。通过新闻媒体等形式广泛进行宣传，使全社会认识到这种供水方式的优点，对新建、改建、扩建的二次供水设施，在符合条件的区域，建议采用无负压供水方式。
(2)无负压供水技术在国内还属于一种新型的供水技术，目前尚没有任何关于无负压供水技术的国家标准。为使无负压供水的工程设计、施工、验收能够做到技术先进、经济合理、安全适用、运行可靠，业内专家强烈呼吁现阶段应尽快建立无负压供水方式的应用法规、技术规程等。
(3)明确采用无负压供水方式的区域应满足的供水条件。我们认为:防负压方面，至少应设电控装置和机械装置;防倒流方面，应尽可能设多层防护措施，确保对城市公共供水管网水质不产生任何影响;节能方面，应考虑夜间用水量很小情况下的能耗问题。实施此类供水方式时，应该从供水设计开始，考虑增加相应的设施，例如采用加设孔板、加设流量调节阀、加设定时启闭阀等手段，严格控制进水管的最大瞬时流量在水表额定流量范围内，对水表规格的选择要合理，以避免对管网压力和计量水表造成冲击，尽量减少无负压供水设备的负面效应。
(4)加强无负压供水新技术的研发工作。鼓励引导设备生产厂家在防负压、防倒流、节能等方面进一步攻关。
(5)严把无负压供水设备的质量关。技术监督部门应严格按照企业标准对无负压供水设备进行技术鉴定，鉴定合格的，颁发有关证件。且每年可对鉴定合格厂家的设备进行抽检，确保设备质量过关。对性能先进的设备可进行公示或下发文件推广应用。
(6)积极创造条件，尽可能满足无负压供水方式用水需求。今后新敷设和更换自来水管道时，用户应具有超前意识，尽量加粗管径，以满足接入无负压供水方式和周围用户对水量的需求。
关键词：无负压；控制原理；补偿罐；水泵；注意事项；
前言
自从无负压供水设备成功突破关键技术问题问世以来，解决了传统供水设备的多种弊端，在环保、节能、节水等关键技术方面取得了突破性的进步，在国内供水领域逐渐被人们所认可，继而逐渐被广泛应用。
1．无负压供水系统的组成及原理
无负压供水系统是在传统供水系统的基础上发展起来的一种新型供水方式主要由稳压补偿灌、水泵机组、双向补偿器、无负压流量控制器、变频控制柜、压力传感器等组成。在采用独特的预压平衡技术、负压反馈技术、真空抑制技术及信号采集分析处理技术的基础上,无负压供水以完全和空气隔绝、外界管网不受影响为前提,利用原有自来水管网压力进行高效节能供水的一种二次加压方式。
其主要特征是设备直接和市政自来水管连接，为全封闭给水方式。系统检测装置采集的进水口水压信号通过微机控制真空抑制器及稳流补偿器中的装置控制水泵运行，水泵转速随着进水口的压力变化而进行自动调整变化，抑制负压产生，保证供水正常及城市管网不受影响。
2．无负压供水系统的优缺点
现在的城市高层建筑越来越多、规模也越来越大，用水的安全、卫生要求也越来越高。用水的二次污染、管道负压或真空现象、个体超量取水、管网压力陡降是设计人员不得不考虑的问题。
无负压供水设备可以避免或减少用水管网中出现的诸多难题，成功解决了二次供水污染源、管道负压、管网不稳定等问题。
其显著的优点：彻底取消水箱或水池，整套无负压给水设备为全密闭结构，从根本上防止了水质的二次污染；取消储水水箱或水池，不但避免了原有的自来水进入水池后压力变零减少了能源浪费，而且可充分利用自来水管道的压力，并通过稳流补偿、真空抑制、空气隔断及负压反馈技术智能化控制水泵以最合适的转速运转，即降低水泵的损耗和能耗，又抑制高峰期用水时负压的产生，同时对用户不产生多余的水头损失；无负压给水设备还具备小流量停机保压功能，当用水低峰期时设备控制系统会自动进入小流量停机保压模式，设备停机但仍能维持系统供水所需的工作压力，解决了设备长时间运行所造成的电能浪费问题，达到了显著节能的目的。
此系统尤其是针对建筑高度超过100m的高层建筑，无负压串联供水方式更显示出其本身的优越性。无负压串联供水方式从很大程度上解决或减低了传统串联供水的管网负压、长时间低频运转能耗高、住户用水末端压力波动、水泵汽蚀及断流空腔二次弥合水锤破坏等现象，显示了该方式在节能、安全运行、防噪音等方面的优越性。
另外，无负压供水系统投资小，使用更经济，安装简单，施工周期短，还可以大大地节约了占地面积。但也存在不足之处：由于它缺少蓄水设备,市政供水一有故障,整个系统将处于停水状态，而且必须保障管网承受能力,
否则会给管网安全带来隐患。
3．无负压供水系统设计的条件、关键部件的选择
1）无负压供水系统并不适应所有的建筑，城市给水管网经常性停水、水头过低、Q , H 波动过大、可能造成回流污染危害的区域（如医院、化工）等场所均不适宜适用该系统。
为保证无负压供水系统的正常运行，应当满足：总建筑面积小于20万平方米，市政供水管线口径应大于或等于DN300，供水干管管径应大于或等于DN15，管网压力应大于0.22Mpa。对于单套加压设备的额定供水量不得大于32立方米/小时。否则系统运行时可能会间歇性停止，造成断水。无负压加压供水设备也应当启动时，泵吸水口压力下降值不得超过0.02Mpa，水泵进水口前必须安装倒流防止器。设备要具有由泵吸入口压力控制的自动开停功能，水泵要具有自动随户内用水状态而变换的休眠和唤醒功能。
2）无负压供水系统各个组成部件有不同的组合形式：
缓冲罐体+进排气式负压抑制装置的储水容积相对较大，可以有效的补充市政水源短暂不足的情况。
缓冲罐体(内衬胶囊)+补气装置借鉴了原有隔膜式气压罐的丁作原理,可以有效地调节市政管网的压力波动，起到削峰补偿的作用。
缓冲罐体+全密闭负压抑制装置也适用于管网压力以及流量都非常充足的情况下。可以有效的调节市政管网的压力波动，起到消峰补偿的作用，但存在容易聚集气体的缺陷。
缓冲罐体(分仓式、全密闭负压抑制装置在输水管道和配水管道隆起点和平直段的必要位置，装设排(进)气阀，也非常符合供水要求的供水方式。
稳流补偿罐是无负压供水系统的重要组成部分，其容积V罐应按下式计算：V罐≥(Q出一Q进)•丁，Q出―管网叠压式(无负压)给水设备水泵的最大出水量；Q进一指市政供水管或居住小区给水干管经过吸水管能进入稳流补偿罐(水泵)的最大流量；卜水泵最大流最(即用户最大用水量)的持续时间。引水管以管内流速按1．5 m／s来估算吸水管的过流量。当Q进>Q出时，稳流补偿罐的容积没有严格要求。
3）选用水泵时，要保证水泵在高效区工作，无负压给水设备水泵的扬程是泵组出口设定水压与市政或小区供
水流至水泵进口尚存余压的差值。而水泵进口尚存的余压是个变值，它受用水量变化而引起的吸水管的水流阻力(沿程和局部阻力)影响，因此应按不同工况下水泵高效区的核算，让水泵在尽量多的时间内处于高效区工作状态，这样才能使设备节能节电的优点显现出来。
【关键词】无负压供水技术；城市自来水供水系统；应用；分析
城市化的进程直接决定了供水系统需要传达的范围，同时要求水源的质量能够得到保障。作为一种新型供水技术，无负压供水技术是一种较为理想的节能供水技术，能够提高供水效能，同时减少污染、运行可靠，受到了大范围运用。
一、无负压供水技术概述
无负压供水技术指的是以市政管网为水源，充分利用市政管网原有的压力，形成密闭的连续接力增压的供水方式，该方式的节能效果比较好好，没有水质的二次污染，是变频恒压供水技术的发展与延伸。该技术能直接与自来水管网连接，对自来水管网不会产生任何副作用的二次给水设备，在市政管网压力的基础上直接叠压供水，节约能源，并且还具有全封闭、无污染、占地量小、安装快捷、运行可靠、维护方便等诸多优点。
无负压供水设备通过智能控制控制技术与稳压补偿技术实现设备对市政管网不产生负压，保证向用户管网不间断供水。设备采用的流量控制器在维持最低服务压力的基础上能够自动调节市政管网向设备的输入水量，确保市政管网不产生负压，用水高峰期时能量储存器释放预充的一定压力的氮气，保证稳压补偿罐高压腔的水带有一定压力补偿到恒压腔中，在一定时间内可补充市政管网来水量的不足，通过双向补偿器，在用水低谷期时对稳压补偿罐进行蓄能，对用户管道起稳压补偿作用，夜间及小流量供水时可通过小型膨胀罐供水，防止水泵频繁启动。充分利用了市政管网的压力，节能效果显著。水泵如果直接连接在市政管网上，不需要建造蓄水池，直接与市政管网连接，但我国城市供水条例规定为了防止对周围居民用水产生影响，不许将生活、生产水泵直接安装在市政管网上。为了解决供水设备既可串接在市政供水管网上又不产生负压，更不影响其它用户的用水，需要在水泵进口与市政管网之间增设无负压流量控制器、分腔式稳压补偿罐，双向补偿器等，无负压流量控制器时刻监视市政管网压力，在保证市政管网不产生负压的同时还可充分利用市政管网原有压力。
二、无负压供水在城市自来水供水系统中的适用范围
适用于用水用户原有的加压系统在节能降耗方面做出的改造；适用于中水、污水、废水处理厂、自来水厂、给水加压泵站等；适用于各类工矿企业生产用水，具体来说包括循环冷却水、工业锅炉供水系统等等；还适用于中高层建筑、等生活用水系统中以及相应的消防给水系统、暖通工程用水、中央空调在水循环方面的用水等等。
无负压供水在城市自来水供水系统中的应用解决了传统的供水技术常见的几个问题。常见的供水技术中，常常出现以下几个问题：首先是污染严重——一般的自来水供水中，必须先将水源放入大型的水池或大型的水箱中，这些水池或者水箱的密封性较差，再加上面积较大，常常出现一些杂物、垃圾在水面上，这样就极容易污染水源，同时还会大量的滋生水垢和水生细菌等，用户喝了或者用了这些水，极容易影响到身体健康。第二个缺点是投资成本高——在传统的共识系统技术中，必须先将水源放入大型的水池或大型的水箱中，这就需要进行大型水池或水箱的建设，建设费用比较高，投资成本较高。占地大——依然是需修建水池或水箱，这样的大型水池水箱的占地空间非常大，不仅仅占用地面，还造成了大量的地上空间的浪费。能耗高——一般的自来水供水中，必须先将水源放入大型的水池或大型的水箱中然后再进行加压工程，这样做的后果就是直接导致市政的供水管网的压力利用率降低，甚至用不到，严重浪费资源。浪费严重——用来进行水源储存的水池或者水箱一般情况下都会采用土建结构进行建设，土建工程在防水方面做的不好的话，就极容易发生渗水、跑水、漏水等令人头疼的现象，同时土建工程的材料会对水源造成污染，为了防止污染严重，工作人员还需要对水池或者水箱进行定期的清洗，在清晰的过程中，有浪费了大量的清水，同时还加大了后期清洁维护费用的开支等。
三、无负压技术控制要点
1、控制技术
无负压供水系统的原理是设定一个恒定的水源压力值，如果供水网道中的管网压力一旦高于前面设置的恒定的压力值的时候，压力变送器就会将管网中承受的水的压力值向变频控制柜进行反映，在这种情况下，供水系统中的自来水可通过直供管路实施供水工作。如果供水网道中的管网压力一旦低于前面设置的恒定的压力值的时候，压力变送器就会将管网中承受的水的压力值向变频控制柜中的比例-积分-微分控制器进行反映，然后通过UPC看门狗控制器对水流输出的频率进行分析控制，同时迅速启动水泵机组，在对水泵机组的水泵运转速度进行调节和控制的基础上，对恒压供水进行间接防控和掌管。如果经历以上的调节，自来水供水系统还是不能完全满足客户的供水要求时，那么就由中央控制中心对水泵的运转速度进行统一协调管理，进而维持供水平衡，满足用水用户的相关供水需求。
2、无负压技术
无负压供水系统采用微机变频技术和有效的负压处理技术实现叠压供水。设备通过真空补偿系统及全封闭结构实现了与自来水管网的直接串接，并且克服了对管网的不良影响。该设备通过管网压力表、真空抑制器及稳流补偿器中的检测装置采集稳流补偿器内的真空度及水位信号，实时反馈，通过微机控制真空抑制器及稳流补偿器中的特殊装置动作，抑制负压产生，保证该设备不对城市管网产生影响。
3、压力自动补偿技术
根据系统阻力特性，当流量越大时，系统的阻力越大。为了满足系统在最大用水量时有足够的扬程来克服系统阻力，一般厂家在设定系统压力时只能按最大流量所需的压力来设置，当小流量用水时压力过剩造成能量浪费。可以根据系统用水量的变化自动调节系统的设定压力，在小流量用水时运行在低压力值，随着用水量的增大，系统按照水力特性，逐渐增大系统的使用压力。从而最大限度地节省了电能。
四、无负压供水技术使用中出现的问题
1、由于系统缺少蓄水池，市政供水管网一旦故障或区域停水，整套系统将处于瘫痪状态，影响用户用水的可靠性；
2、无负压供水技术在防污染方面还需加强改进。
无负压供水技术在一定程度上解决了水箱储水的二次污染，但是由于该技术中运用到的设备具有断流功能，当加压供水区域用水量大于供水管网的供水量是，调节罐上的真空破坏装置将开启，空气进入水罐，使原本封闭的调节罐变为断流水箱。所以在实际运行的过程中，无负压供水设备不可能完全的实行全封闭运行，在客观上依然存在污染方面的漏洞，会有空气进入到供水系统中，继续污染水质。所以要加强相关技术的发展，防止甚至杜绝污染。
2、由于设备直接与市政供水管网链接，倒流防止器若出现问题，可能会回流，所以禁止医院，化工，洗染，制药等行业使用。
3、无负压供水技术设备相关规范不健全
因为该技术是比较新兴的，所以无负压供水技术设备相关规范存在不健全的问题。相关部门要加快无负压供水技术设备的规范标准的建设管理标，然后依照规范进行设备的生产以及运用，同时还能够加快相关技术的发展进步，引领供水系统向着规范化迈进。
结语：
文章中提到，城市化范围的不断扩大增加了城市供水系统运行的难度，要完成民众的生活生产用水供水任务、减少水质污染等问题，最好的办法就是运用无负压供水技术。文章就无负压供水技术在城市自来水供水系统中的应用进行了具体的分析比较，作为一种较为理想的节能供水技术，希望无负压供水技术能够得到最大范围的应用，同时，相关技术能够继续强化，为供水系统的发展提供参考，进一步提高供水效能。
参考文献：
[1]仲志.无负压供水技术的应用及前景[J].科技致富向导，2012（23）
[2]赵才良.浅谈无负压供水设备的特点与应用[J].建设科技，2012（14）
[3]蒲永生.浅析无负压供水技术在城市自来水供水系统中的应用[J].科技信息，2012（24）
【关键词】二次供水；无负压供水系统；改造方案；措施；经济性
随着城市的建设发展，高层住宅越建越多，二次供水设施成为保证住户用水不可缺少的一部分。传统的二次供水设施多采用变频恒压供水方式将水池（箱）内的水输送到用户管网。但随着时间的推移，部分居民住宅二次供水设备因日益陈旧、老化问题凸显， 造成供水不足、水质二次污染，严重影响着居民的生活和用水安全[1]。随着现代生活对饮用水水质等要求的不断提高，更突显了城市居民住宅二次供水设施更新改造工作的重要性和紧迫性。
考虑到传统的二次供水设施易产生二次污染问题，无负压供水系统（又称管网叠压供水系统）在传统变频恒压供水系统的基础上逐渐发展起来。作为一种新型供水方式，与传统的变频供水形式相比，具有卫生、节能、省地、节省初期基建投资，安装简便、运行维护简单且成本低的特点[2]。在市政管网供水条件允许时，可代替传统的变频恒压供水设施，在居民住宅楼二次供水设施更新改造时推广采用。
1 项目概况
以北京西城区某20层居民住宅楼为例，建筑高度60m。地下一层为人防，一层至二十层为住户。二次供水设施设在地下一层水泵房内，采用变频恒压供水方式，且设备已投入使用14年。经北京市卫生局卫生监督所的检查，不符合二次供水设施卫生规范的要求。其原因如下：第一、水箱外壁有锈蚀、水箱材料老旧并已在饮用水管理规定中被淘汰禁用；第二、水箱间内有污水管通过，规范不允许；第三、水箱间内墙、地面及顶棚破旧，条件较差。第四、变频水泵为铸铁材质，对水质有污染，且已过时淘汰。
因水箱间内的改造空间有限，若将老旧的水箱、水泵机组进行更换，并对泵房内的墙面及顶棚进行装饰处理，施工难度较大且断水时间长。结合无负压供水设备的特点，卫生监督所建议将现有老旧的变频供水系统改为无负压供水系统，以确保用户能喝到符合卫生标准的饮用水。
基于上述改造需要，本项目于2014年第三季度改造实施完毕，成功由变频供水形式改造为无负压供水形式，安装切换较方便。目前已投入使用且满足用户对水质、水量及水压的使用需求。截止到发稿，二次供水卫生许可证正在办理过程中。
2项目给水方案的选取
2.1 水源
本工程的水源为市政自来水管网，从市政供水管至连接设备管的管径为DN100，市政管网供水压力为0.25～0.30Mpa，管网水力条件较稳定。住宅楼内生活给水系统与消防给水系统相独立设置。
2.2 用户用水情况
本建筑物最大日用水量为115m3/ d，最大小时用水量11m3/ h。最不利供水点标高60m。五到二十层为加压区，其中5～13层用户为中区，14～20层用户为高区。加压区共计128户，其中一厨一卫112户，一厨二卫16户。卫生器具给水总当量为551，最大用水时给水当量平均出流概率约为2.0%。
2.3 原给水系统的布置
本工程给水系统原设计方案为：一到四层住户由市政管网直接供水；五至二十层采用水箱+变频水泵的供水方式。原DN100市政给水管从地下一层基础外墙进入泵房内，后分为三路。一端连接低区供水管（DN70），一端通过DN100供水管进生活水箱，另一端接消防供水系统。生活水箱内储存的水接变频加压泵及气压罐，为用水管网的中区及高区进行供水。
生活水箱、变频水泵及气压罐均设于地下一层泵房内。生活水箱容积为37m3， 变频供水设备共设2台主泵（1 用1 备） 及1台副泵，主泵流量为30m3/ h，扬程为90m；功率为15KW；副泵流量为11m3/ h，扬程为90m，功率为5.5KW。
2.4改造方案
本着改善原二次供水现状，力求卫生、节能、省地及便于后期运行维护的原则，将五层到二十层用户改为用无负压设备叠压供水，一层到四层仍采用市政管网直接供水的形式。改造时拆除原生活水箱、水箱基础及水泵机组，在原水箱位置处新建生活水泵房间，在其内改装为一套无负压变频给水设备，新水泵间与原生活泵房环境隔离开。
其中，无负压设备进水端连接原生活水箱DN100进水管，出水口直接与中区、高区的用户管网干管进行连接，安装切换时较方便。无负压设备选用的型号为：威派格80ZWG2型智能管网叠压供水设备，水泵共设两台（一用一备）。根据用户用水情况，选取的水泵流量为25m3/h，扬程为68m，功率为7.5KW，无负压罐体型号GW600-80。设备具有防负压及防倒流功能，符合国家行业标准CJ/T303-2008的规定。
改造后的泵房生活给水布置图如下：
3主要措施及安装要求
（1）设备采用一体式槽钢联合底座，基础配有减震器，设预制水泵砼基础及控制柜砼基础。
（2）设备前后连接的管道采用钢塑复合管材，进出水管路上每3-4米做减震吊架，同时安装饶性接头，以防止震动传播。
（3）设备与市政供水管连接处依次设置阀门、过滤器、倒流防止器、取样口及压力表；设备出水口端应依次设置取样口、压力表及阀门。
（4）为保证泵房内通风良好，安装通风设备以保持水泵间内干燥。控制柜安装位置严禁出现滴、漏、溅、积水等现象，其上方严禁有管道通过。控制柜基础高度保持在20cm以上。
关键词: 高层建筑；二次加压；供水设备
中图分类号：TU208.3文献标识码：A 文章编号：
随着社会的发展，建筑理念已转变为以人为本，人们对生活的要求也发生了很大变化，越来越多的人们开始关注健康问题，因此对生活饮用水的水质要求也越来越高。然而，传统的供水方式已经不能满足日常生活对于高质水的需求，迫使人们不断去探求新的供水方式。对传统的二次加压供水方式进行回顾，可以为研发新的供水方式提供借鉴。
1 “无负压”加压供水装置
1.1 供水装置
城市供水条例禁止在城市供水管道上直接装泵抽水,故以往二次加压的传统模式均属于间接加压供水,即在加压泵与城市水源之间均设有调节水池,不能充分利用城市水源的余压。从充分利用城市水源的余压、节省二次加压时的能耗出发,最近给水设备生产厂家开发了与城市管网直接连接、串联加压的/无负压0供水装置(见图1)。
该装置具有以下特点:能充分利用城市水源的余压;避免了二次加压时发生二次污染的可能;节省了机房面积。由于其优点比较显著,深受房地产开发商的欢迎,一时已成了建筑供水设备的热销产品。
图1 无负压加压供水装置流程
“无负压”加压供水设备的工作原理与普通变频供水基本相同,在正常情况下由压力传感器的信号通过变频控制柜,按设定的恒压值调节水泵的转速实现恒压供水。当市政进水量小于水泵的供水量时,缓冲罐中的压力急速下降,直到表压降到零时,负压传感器的压力信号通过变频控制柜使加压泵减速直至停止运行,从而确保城市管段不产生负压。当城市水源的压力恢复正常时加压泵再自动恢复工作。
1.2 适用范围分析
在“无负压”加压供水装置中一般都在吸水管上设有一个缓冲罐(或称“稳流补偿器”、“负压罐”),其实就是一个用于压力调节的气压罐。吸水管上的缓冲罐压力变化幅度不大,在水温不变的情况下,不同压力下气室的体积变化可按波耳定律进行计算,即:
P1V1=P2V2=P3V3(1)
式中 P1--气室的初始压力,0.098 MPa绝压
P2--城市管网允许的最低压力,0.198MPa绝压(即0.1 MPa表压)
P3--城市管网的正常供水压力,0.398MPa绝压(即0.3 MPa表压)
V1--以气室压力为0.098 MPa绝压时的气体体积
V2--气室压力为0.198 MPa绝压时的气体体积
V3--气室压力为0.398 MPa绝压时的气体体积
如以空气占罐体积的百分率计算,则:V1=100%,V2=49.5%(即水的体积为50.5%),V3=24.6%(即水的体积为75.4%)。
可见当吸水管的压力从P3降至P2时可提供的调节水量为罐体容积的24.9%,若缓冲罐可提供的容积为1.9~4.3 m3,则调节容积为(1.9~4.3)@0.249=(0.47~1) m3,相当于出水量为32 m3/h的水泵在0.83~1.9 min的出水量,这样的容积作为建筑供水系统的调水量是远远不够的。可见缓冲罐除了在城市水源发生突然事故时为变频泵安全停车有一定的缓冲作用外,对正常供水是起不到水量调节作用的,该装置只能在城市管网供水能力比较充沛、城市管网管径较大、串联加压不致引起城市管网压力波动的情况下,因建筑物用水点高度超越城市管网定压值而需要进行二次加压时应用。
2 供水能力不足地区二次供水装置
对于城市供水能力不足而导致水压不足、产生断水等现象的建筑给水系统,/无负压0加压供水装置是不适用的,必须设置水池或水箱等贮水设备,利用用水低峰时储备一定的调节水量弥补在高峰用水时城市供水能力的不足。为充分利用城市供水管网的余压及避免串联加压时对区域供水带来的影响,二次加压供水设施可参照图2配置。
图2 二次加压供水流程
图2所示流程在正常情况下(城市水源的供水压力大于水泵吸水管的最低设定压力时),变频泵直接由城市供水管串联加压,当城市供水管的供水压力降至4设定的最低压力时水池出水管的电动阀5打开,并关闭城市供水管上的电动阀6,由水池中的贮水供水泵加压供水。当城市供水管的压力恢复到4的设定压力时,电动阀6打开,并关闭水池出水管的电动阀5,这时城市水源可在向水池补水的同时向水泵加压装置供水,恢复到串联加压状态。给水系统的供水压力由3通过变频器调节水泵转速,达到恒压供水,电动阀的启闭由4通过可编程控制器进行控制。该流程可根据4设定的上下限压力范围充分利用城市供水管网的余压,并保障串联加压时不对区域供水带来太大影响,即在城市供水量不足时维持正常供水,在用水高峰时对城市水源起到一定的削峰作用。有的/无负压0供水设备在吸水管上设流量调节器(实际上是贮水罐),罐顶上设自动开关的负压消除器,其实流量调节器的作用与贮水池相似,但以压力容器替代常压容器是得不偿失的。
3 普通的气压给水方式
3.1气压给水设备的组成
气压给水设备又称气压供水装置、无塔供水设备、储能器等。它兼有升压、调节、贮水、供水、蓄能和控制水泵启停的功能，是利用密闭容器——气压水罐，由水泵将水压入罐内，然后利用罐内贮存气体的可压缩和膨胀的性能，将罐内贮存的水压送入输配水管网，并满足用水点水压、水量要求的设备。在水泵运行或非运行时间均能自动、连续地向给水系统供水，具有与水塔和高位水箱同等的功能。一般由气压水罐、水泵机组、管路系统、电控系统、自动控制箱(柜)等组成，补气式气压给水设备还有气体调节控制系统。
3.2气压给水设备的工作原理
气压给水设备可按管内气水接触方式和输水压力稳定性进行分类。按照罐内气水接触方式不同，可分为补气式气压给水设备和隔膜式气压给水设备；按供水压力稳定性可分为变压式气压给水设备和定压式气压给水设备。下面就以补气式气压给水设备来说明气压给水设备的工作原理，其工作原理图如图2-5。
气压给水设备的主要部件是气压罐，它其实是根据波义尔—马略特定律制造的，由该定律可以算出气压罐的体积。设备具体的工作原理：当水泵3启动后，水池中的水被送入气压罐4和管网用户，随着水泵的运行，当用户用水量小于水泵的出水量时，一部分水就进入气压罐，气压罐内的水位开始上升，空气就会被压缩。其压力随着水位的上升而逐渐变大，水位的变化从液位信号器6上表现出来，压力变化情况从压力信号器5上读出。当压力达到预先确定的最大压力P2时，压力信号器就会把此信号传给控制器，控制器就会控制水泵停止工作，当用户用水时，气压罐内的水就会在压缩空气的压力作用下，送水到用户，而这时随着气压罐内的水量不断输出，水位开始逐渐下降，罐内空气的体积也会随之变大，由波—马定律可知，压力就会跟着下降，当压力降到预先确定的最小压力P1时，这时压力信号器就会把此信号传给控制器，控制器就会控制水泵重新启动工作，向用户及气压罐供水，如此周而复始完成气压供水。
【关键词】变频调速;二次供水;无负压供水;优化调度;二位三通电磁阀
Open widely the way of saving electricity and close down backward electricity facilities in the
adjustment of economic structure,promote high efficiency and harmonious water supply
Bai lihong
【Abstract】In the course of adjustment economic structure and pattern of growth, if only water supply enterprises insist the scientific development concept ,open widely the way of saving electricity, use changing frequency to control speed, improve the secondary water supply, use no-negative pressure water supply and new technique to change old equipment, optimize process dispatchers etc, we can get obvious benefits in the structure of high efficiency safe energy saving harmonious water supply.
【Key words】Changing frequency to control speed; The secondary water supply; No-negative pressure water supply; Optimization dispatchers; two-position three-way solenoid valves
1. 能源是推进经济结构调整、增长方式转变的重要物质条件
目前我国正面临着经济结构调整与增长方式转变的转型期,这个转型期,目标明确无误,这就是实现现代化,实现中华民族的伟大复兴;转型的途径早已昭告世界,这就是落实科学发展观;转型的方向,也早已温暖人心,这就是构建社会主义和谐社会。并且这轮转型是在工业化、信息化、城镇化、市场化、国际化的推动下的加速转型。是要在几十年的时空中走完发达国家上百年甚至几百年的路。在此期间一个重要的物质条件是能源问题,在开发利用新能源的同时,大力开展节能降耗,水也是重要的能源之一(特别淡水)。节能降耗是我国的基本国策,总理于2009年12月18日哥本哈根世界气候变化大会上庄严宣布:“中国到2020年将实现单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%至45%”的量化指标,此举显示了中国的大国风范和节能减排的决心。目前我国GDP占全世界比例不到5%,却消耗了全世界30%以上的钢铁,47%的水泥,而且增长趋势不减,这说明与发达国家相比,我们的设备产能和技术水平仍然是落后的。时代迫切需要我们努力拼搏,孜孜以求,攀登世界科学高峰,培养高端人才,提高设备产能,将有限的资源高效地应用到经济建设和民族复兴之中去、从我国的现状和发展需要,足见能源紧缺和涨价已是大势所趋,以吉林市水务集团为例,因近年来多次电涨价使电费在制水成本中所占比例已由上个世纪末的21%上升到目前的34%,加大了供水企业的压力。因此,节能降耗对我公司来说是当务之急,广泛寻求节能(节电)途径,刻不容缓。我公司是个用电大户,供排水机组装机总容量19390KW,其中供水厂与污水处理厂装机容量为14950KW,城市供水二次加压泵站装机容量为3422KW。因此,水务集团也是吉林市重点用电保护单位。
2. 节电的对策与效益
在自来水厂和污水处理厂几十道生产工艺流程中,几乎每一道工序都离不开电,节电的潜力存在于水务行业全系统工艺流程中,现就几种节电方法与效益浅析于下:
2.1 应用变频调速技术,使水泵在高效区工作提高水泵的效率是水泵节电的关键,所谓水泵效率即有效功率与轴功率的比值,因此,提高水泵效率实际上就是提高水泵的有效功率。在实际生活中,居民用水规律每天24小时都是不一样的,通常分峰、谷、平三个阶段,而这三个阶段中,逐时的用水量也是变化的,因此城市供水管网的水压也是变化的。而供水泵却始终以一定的转速运行着,造成了功率的浪费。如果水泵的转速能够随着用水量的大小而随机变化,保持恒压供水,就会大大提高水泵的有效功率,达到节电的目的。这就是通常所说的变频调速,恒压供水技术,也是生产实践中应用最多、最奏效的节电方法。
例如我公司三水厂扩建后,在可预见的十年内,水厂供水能力必然有较大的冗余量,故采用高压变频调速,以满足未来十年供水量的频繁变化与调节,确保供水时效性与经济性这两个指标有效统一,实现高效节能环保与稳定生产的可控制动态平衡。故对取水泵355KW/10KV机组采用北京利德华福HVRSVERT-A10/030大功率变频器对两台变频机组进行一拖二开环运行方式,即根据清水池水位手动调节频率,一般频率运行在38Hz~45Hz之间。供水泵560KW/10KV3台机组选用HVRSVERT-A10/045带手动一拖二旁路的变频器进行闭环运行。变频器有效的水泵闭环控制功能使水泵调节平滑可靠,转速无波动,电网侧功率因数提高到0.96以上,单台机组节电率达32%,三水厂每年可节省电费100多万元。二水厂新系统取水机组已经采用变频调速,运行十年来效益显著,2008年开始,旧系统132KW送水机组也采用了一拖二变频调速,经实际运行测试,每天节电800KWh,节电率25%,每年可节省电费19.2万元;同时一水厂560KVA送水机组也实现了一拖二变频调速,每天节电1320KWh,节电率为14%,每年可节省电费31.2万元。目前四水厂的取送水机组也应用了变频调速恒压供水技术,效果亦然。
2.2 在二次供水改造工程中实现了实时监控,有效地控制了能源消耗。吉林市水务集团有限公司担负着吉林市140万用水人口的供水任务,除23%的用户由水厂直供外,其余77%即108万人口需二次加压泵站供水。在二次供水改造前,全市有加压泵站935个,其中水务集团管理的有120个,占13%,其余87%即415个由产权单位自管,虽然泵站数量很多,耗电量也很大,仍然解决不了群众吃水难问题,管网漏损率高达40%,用户的水龙头经常流出黄水来,高层楼房成了上甘岭,群众怨声载道。2002年至2009年进行二次供水改造,在集团领导精心安排下,改造工作进行的比较顺利,达到了精心设计、精心施工,用七年的时间将原来935座旧泵站改造成100座大中型区域泵站。新建泵站实行无人职守远程控制,远程监视,设有自动记录、自动报警系统,采用专为泵站研制的PLC循环VVVF(变压变频),PID(比例、积分、微分)控制和DWY-98系统中端的通讯通道,实行多台机组自动监控、无线测控或混合测控方式。软件可上网运行,测控数据可实时发送,形成多级测控系统,实行对二次供水泵站的现场仪器、仪表、设备及开关车情况、运行情况、现场环境等实时监视和控制。二次供水改造工程的节电效果特别好,改造前加压站电机总容量为15000KW,全年耗电量为9198万KWh,改造后加压站电机总容量为4900KW,为改造前的33%;改造后全年的总耗电量为2125万KWh,比改造前节电77%,相当于每年节省电费5814万元,并且群众吃水难的问题基本解决。
2.3 采用WWG系列无负压(无吸程)管网增压稳流给水技术
2.3.1 设备的功能与特点:通常城市二次供水加压泵站的供水流程是:首先城市输配水管线的来水进入泵站的清水池,然后水泵从清水池中抽水送给用户这种供水方式必须建造占地面积较大的清水池及其附属设施,如水位计、溢流井、通风口和相应的维护结构等。且来水管线的水压全部消失,变成零,水泵一停车,用户就断水,浪费能源(见图1)。
图1 有清水池的泵站示意图
如果采用无负压(无吸程)给水设备,水泵与自来水管道直接串联,可以充分利用自来水原有压力,差多少补多少,自来水满足要求时设备就停止工作,设备大部分时间在较低频率下运行,耗电量少。例如吉林市松北小区自一九九六年采用WWG无负压管网增压稳流设备以来,节电率达到57%,并且不用建清水池,降低工程造价,全封闭结构运行节能、环保、安全可靠。
2.3.2 设备组成及工作原理:WWG无负压管网增压稳流给水设备主要由微机变频控制系统、负压检测及处理系统、水泵机组、稳流补偿器、真空抑制器、各种管件、阀门等构成(见图2)。
图2 无清水池(无负压)泵站示意图
该设备采用微机控制变频调速实现恒压给水,通过真空补偿系统及全封闭结构实现了与自来水管网的直接串接,并且克服了对管网的不良影响(如图3所示)。
图3 无负压供水泵站自动控制程序示意图
通过微机检测压力的负压反馈来调节变频器的频率。首先根据实际情况设定用水点工作压力,检测水管实际压力并与设定压力进行比较,如果实际压力高于设定压力,则降低变频器频率,反之,提高变频器频率。工控微机随机检测管网压力,计算速度很快,调节也是瞬时完成的,使管网压力始终保持在设定压力上。
另外如无负压供水泵站自动控制程序示意图所示,全封闭结构及负压反馈抑制系统使设备可以和自来水管网直接串联,由水泵工作的叠加原理,使设备可以充分利用自来水原有的压力,增加了变频调速恒压给水设备的节能点。当自来水压力不足致使压力下降时,该设备通过真空抑制器及稳流补偿中的特殊装置动作,抑制负压产生,保证设备不对城市管网产生任何影响。目前吉林市已有33%的二次供水加压泵站采用WWG无负压管网增压稳流设备,运行稳定,节能效果显著。
2.4 应用新技术改造老设备的落后控制结构:我公司第一供水厂始建于一九二七年,是一个建厂八十多年的老水厂,至今还有已运行50来年的普通快滤池18座,在滤池狭窄、潮湿、阴暗的管廊中安装着72个闸门,虽经几次改造,操作控制结构的耗电量仍然较高。如气动闸门装置中的气电转换器对气质与环境要求很高,因管廊湿度大致使故障频出维护检修工作量大,成本较高。为解决这一问题,工程技术人员与维修人员反复多次研讨,根据气压平衡原理与进、排气控制开关的要求,以满足净水工艺规程为准则,将易出现故障、维修困难、成本高的气电转换器取消,换成耐潮湿的二位三通电磁阀,将汽缸上接出的进气与排气管直接引到滤池操作台中与二位三通电磁阀相连接。这样既免除了繁杂的气电转换信号,又不受滤池管廊潮湿的影响,而且二位三通电磁阀不需要静止的工作压力,在干燥器出口处设置控制总阀,把控制总阀的开关接到每个操作台上(不操作时处关闭状态),并在控制总阀的旁通气管上安装了手动开关,以备停电时用,这样既保证了安全生产,又避免了不操作时气源的损耗,延长了空压机的工作周期。通过对滤池控制阀门的不断改造,保证了安全运行,降低了运行维修费和电费,每年可节省20.63万元。
综上所述,可见吉林市水务集团有限公司认真贯彻落实主席和总理关于节能减排、发展低碳经济的重要指示。在经济结构调整中广开节电路径,淘汰落后用电产能,采用变频调速、二次供水改造、无负压供水、应用新技术改造老设备等技术手段,取得了可观的社会经济效益,为推进水务事业高效可持续发展做出了一定贡献。