多水箱加壓系統(tǒng)分析

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1. 前言

　　隨著城市現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展,供水水壓不足的問題普遍存在.采取的措施有兩種,一種是水箱—水泵聯(lián)合供水;另一種是水泵單獨供水.前者較經(jīng)濟,因而被廣泛采用.但對于多幢建筑,特別是高度不同,用水量不同的多幢建筑組成的生活小區(qū),工業(yè)廠區(qū),面臨著如何有效合理地對多個水箱進行加壓供水的問題.

2. 系統(tǒng)分類

　　多水箱的加壓供水,關(guān)鍵是根據(jù)各水箱處于不同的水位,如何確定供水量的大小.

　　2.1變頻調(diào)速加壓系統(tǒng)

　　采用變頻調(diào)速供水箱水,控制方式較為簡單,可根據(jù)泵后壓力的變化來確定水泵的轉(zhuǎn)速和多水泵時啟泵臺數(shù)的調(diào)配,可以做到無級調(diào)速,不論水箱進水浮球閥開閉的大小如何,均可有效供水.但是,該系統(tǒng)對浮球閥的關(guān)閉嚴密度要求較高,須采用一些新型浮球閥來保證變頻調(diào)速水泵的正常運行.否則,還不如取消水箱,直接變頻調(diào)速供水給用戶使用.

　　2.2多泵聯(lián)合加壓系統(tǒng)

　　本系統(tǒng)相對于前者的”無級”,是屬于”有級”供水.水泵采用水箱中加設(shè)的液位控制器控制其啟閉.水箱的個數(shù)與選用水泵的臺數(shù)有緊密的聯(lián)系.以下對該種聯(lián)系加以推導(dǎo):

　　設(shè)水泵臺數(shù)為n,水箱個數(shù)為m.

　　水泵有兩種狀態(tài):開態(tài),閉態(tài).n臺水泵就有2 n種狀態(tài),去掉一種”全閉”態(tài)(即所有水泵均關(guān)閉的狀態(tài)),共有(2 n -1)種運行狀態(tài)..

　　水箱有三種狀態(tài):滿態(tài),未滿態(tài),空態(tài).滿態(tài)對水泵的運行無影響;未滿態(tài)對水泵的運行有影響,但只影響任意一臺水泵的運行,對水泵的組合運行無影響;空態(tài)表明水箱中已無水或接近無水,此時水泵必須進行合理的組合,以便能及時有效供水.

　　2.2.1當各建筑用水情況相同時,多個水箱的狀態(tài)只與處于空態(tài)的水箱個數(shù)有關(guān)系.因此,m個水箱有m種不同的空態(tài)組合,而未滿態(tài)可合并到最小水量的空態(tài)組合中.則可知,m個水箱共有m種狀態(tài).在該種情況下,n臺水泵最多可控制的水箱個數(shù)為

　　m=2 n –1 (1)

　　2.2.2當各建筑用水情況不同時,設(shè)有ｋ個水箱所在的建筑用水情況各不相同,從理論上講,需k臺水泵方能有效的控制,其余水箱狀態(tài)與水泵運行狀態(tài)仍與前一種情況相同,可得其余水箱個數(shù)的關(guān)系式

　　m-k=2 n-k –1 (2)

　　對該式進行整理可得

　　m=2 n-k +k-1 (3)

　　從上式可知,當k=m時,n=m.也就是說,當所有建筑用水量均不相同時,理論上水箱的個數(shù)與水泵的臺數(shù)相等,在實際工程中這無疑是不經(jīng)濟的,必須進行優(yōu)化.

　　我們可把用水量接近的建筑歸為一檔,以其中最大的一個作為它們的平均值,使得k遠小于m,從而應(yīng)用式(3),得出優(yōu)化后實際采用的水泵臺數(shù).

3. 應(yīng)用舉例

　　現(xiàn)有一小區(qū),共須設(shè)10座水箱,其中有3座與其它水箱不同,問共須設(shè)多少泵才能進行有效的控制?

　　方法1

　　根據(jù)式(1)求7座相同水箱所需的水泵臺數(shù):

　　將m=7 代入式(1)

　　7=2 n –1

　　n=3

　　3座不同的水箱采用3臺水泵進行控制.

　　則最終可得按原條件需6臺泵才能滿足要求.

　　方法2

　　將m=10, k=3 代入式(3)

　　10= 2 n-3 +3–1

　　n=6

　　則可得按原條件需6臺泵才能滿足要求

　　兩種方法得出的結(jié)論是一致的.

4. 泵工況參數(shù)的確定

　　泵的工況參數(shù)主要是流量及揚程.

　　變頻調(diào)速泵一般至少要有3臺:滿足最小用水時流量1臺,滿足所有建筑平均時流量(可扣除前一臺水泵流量)1臺,滿足所有建筑最大時流量(可扣除前兩臺水泵流量)1臺.揚程按最大揚程計,水壓過高處用減壓閥.