2011.02 給水泵房水箱進(jìn)水的試驗(yàn)及應(yīng)用研究第 1 頁 共 14 頁 給水泵房水箱進(jìn)水的試驗(yàn)及應(yīng)用研究 摘要通過分析給水泵房在設(shè)置與不設(shè)置減壓閥時的試驗(yàn)情況、小區(qū)水箱進(jìn)水管改造的應(yīng)用實(shí)例提出減壓閥配合定水位閥使用在給水泵房進(jìn)水控制上具有控制流量、降低噪音、減少市政管網(wǎng)壓力波動影響等作用并依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果和應(yīng)用實(shí)例分析提出了在給水泵房設(shè)計(jì)中的一些建議。關(guān)鍵詞減壓閥 給水泵房 液壓水位控制閥 定水位閥 水表自轉(zhuǎn) 1. 引言 隨著城市進(jìn)程的加快城市建設(shè)用地愈加緊張與之相應(yīng)的是大量高層民用建筑拔地而起可調(diào)式減壓閥組。因?yàn)楝F(xiàn)有的市政管網(wǎng)壓力不足以直接供高層民用建筑使用二次供水設(shè)施得以大量建設(shè)。在鄭州市范圍內(nèi)近幾年隨著二次供水設(shè)施的增加很多高層住宅小區(qū)內(nèi)出現(xiàn)了大面積的“水表自轉(zhuǎn)”的現(xiàn)象。經(jīng)調(diào)查在這些小區(qū)內(nèi)因?yàn)榻o水泵房的大流量進(jìn)水及進(jìn)水浮球閥的頻繁啟閉導(dǎo)致小區(qū)內(nèi)直供管網(wǎng)壓力一直處于劇烈波動中。 為解決這一問題我們在試驗(yàn)室通過在進(jìn)水管上安裝不同種類的減壓閥與不使用減壓閥的進(jìn)水情況進(jìn)行試驗(yàn)對比。 2. 試驗(yàn)內(nèi)容 2.1. 試驗(yàn)方案圖試驗(yàn)方案圖試驗(yàn)方案圖試驗(yàn)方案圖 2011.02 2.2. 試驗(yàn)過程試驗(yàn)過程試驗(yàn)過程試驗(yàn)過程 給水泵房水箱進(jìn)水的試驗(yàn)及應(yīng)用研究第 2 頁 共 14 頁 2.2.1. 按圖安裝完畢試驗(yàn)設(shè)備后通過分組改變試驗(yàn)主要參數(shù)記錄每一個組合的試驗(yàn)主要指標(biāo)數(shù)據(jù) 2.2.2. 每組固定選取可調(diào)式減壓閥的閥后動壓0.04MPa——0.19MPa或改變使用不同比例的比例式減壓閥3:1、2:1、3:2  2.2.3. 每組試驗(yàn)中記錄開啟不同管徑分流管時的進(jìn)水流量、噪音及水面情況。

2.3. 試驗(yàn)主要設(shè)備試驗(yàn)主要設(shè)備試驗(yàn)主要設(shè)備試驗(yàn)主要設(shè)備  DN100 可調(diào)式減壓閥閥組(1.6MPa)、DN100 比例式減壓閥組(3:1、2:1、3:2)  超聲波電磁流量計(jì)  試驗(yàn)水箱  液壓水位控制閥DN25——DN100   噪音統(tǒng)計(jì)分析儀   遠(yuǎn)傳壓力計(jì)顯示精度 0. 3. 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析 3.1. 過水流量過水流量過水流量過水流量 0.0010.0020.0030.0040.0050.00流量(t/h)60.0070.0080.分流管管徑(DN)不減壓3:2減壓閥2:1減壓閥3:1減壓閥可調(diào)式-0.04可調(diào)式-0.07可調(diào)式-0.09可調(diào)式-0.11可調(diào)式-0.14可調(diào)式-0.19分析 2011.02 給水泵房水箱進(jìn)水的試驗(yàn)及應(yīng)用研究第 3 頁 共 14 頁 1) 通過記錄流量曲線可以看出使用減壓閥時過水流量相當(dāng)于不使用減壓閥時 1/2——2/3 左右能夠起到控制流量的作用 2) 在閥后動壓過小(<0.1MPa)時(DN32——DN65)的流量異常減壓閥出現(xiàn)異常噪音通過咨詢廠家技術(shù)人員是因?yàn)橐簤核豢刂崎y需要的服務(wù)水頭較高 3) 不同分流管管徑下的進(jìn)水管流量可依據(jù)短管的水力計(jì)算公式計(jì)算以此可根據(jù)設(shè)計(jì)補(bǔ)水量選定分流管管徑 ldαλξ=++∑∑ 式中Q 為出水流量(m3/s) A 為出口斷面截面積(m2) H0為減壓閥閥后動壓(m) α系數(shù)一般取 1 λi為沿程阻力系數(shù)對于鋼塑復(fù)合管可取 0.021 li為管長(m) di為管徑(m) Ai為管截面積(m2) ξi為局部阻力系數(shù) 其中根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析液壓水位控制閥的局部阻力系數(shù)可以參照下表 液壓水位控制閥公稱尺寸液壓水位控制閥公稱尺寸液壓水位控制閥公稱尺寸液壓水位控制閥公稱尺寸 局部阻力系數(shù)局部阻力系數(shù)局部阻力系數(shù)局部阻力系數(shù)ξξξξ DN25/DN32/DN40 7 DN50 12 DN65/DN80 20 DN100 28 2011.02 3.2. 過水流速過水流速過水流速過水流速 給水泵房水箱進(jìn)水的試驗(yàn)及應(yīng)用研究第 4 頁 共 14 頁 0.000.501.001.502.002.503.分流管管徑(DN)主管流速(m/s)不減壓可調(diào)式-0.04可調(diào)式-0.143:2減壓閥可調(diào)式-0.07可調(diào)式-0.192:1減壓閥可調(diào)式-0.093:1減壓閥可調(diào)式-0.11 分析 1) 該流速曲線是計(jì)算獲取其中主管過水流速π= 2) 通過主管流速曲線可以看出在不使用減壓閥時因?yàn)閴毫^大在開啟 DN65 分流管時主管過水流速已經(jīng)超過了 1.8m/s同時引起的閥前壓力下降也已超過 0.1MPa 3) 通過主管流速曲線可以看出減壓閥可以有效的控制主管過水流速。

4) 進(jìn)水分流管設(shè)計(jì)流速宜按公式計(jì)算 在設(shè)計(jì)可調(diào)式減壓閥(閥后動壓 0.12MPa)或 32 比例式減壓閥時初估值可參照下表 分流管管徑分流管管徑分流管管徑分流管管徑 分流管流速初估值分流管流速初估值分流管流速初估值分流管流速初估值(m/s)(m/s)(m/s)(m/s) DN25 6 DN40/DN50 4 DN65/DN80 2.5 DN100 1.8 2011.02 3.3. 噪音 給水泵房水箱進(jìn)水的試驗(yàn)及應(yīng)用研究第 5 頁 共 14 頁 噪音噪音噪音 分流管管徑(DN)噪音值(dB)不減壓不減壓(淹沒出流)3:2減壓閥2:1減壓閥可調(diào)式-0.07 分析 1) 該噪音曲線是在水箱無頂蓋板時記錄其中不減壓狀態(tài)下是在水箱水位從 0 緩慢上升至淹沒進(jìn)水孔口的情況下記錄的其它是在保證進(jìn)水孔口未被水淹沒的情況下記錄。 注噪音計(jì)量單位 dB 為對數(shù)級關(guān)系80dB 是 70dB 的 10 倍 2) 通過噪音曲線比較通過控制進(jìn)水流量可以極大的減小噪音。 3) 通過噪音曲線比較使進(jìn)水管孔口淹沒出流也能極大的減小噪音。

為防止淹沒式管口發(fā)生虹吸回流可在溢流邊緣以上 25mm 處的部位開φ10mm 的孔。 4) 在同樣的控制進(jìn)水流量下與不減壓配合小分流管管徑方式相比使用減壓閥配合大分流管管徑方式噪音要低于后者且分流管流速更低。 2011.02 3.4. 引起的減壓閥閥前壓降引起的減壓閥閥前壓降引起的減壓閥閥前壓降引起的減壓閥閥前壓降 給水泵房水箱進(jìn)水的試驗(yàn)及應(yīng)用研究第 6 頁 共 14 頁 0.0000.0500.1000.1500.2000.分流管管徑(DN)閥前壓降(Mpa)不減壓可調(diào)式-0.04可調(diào)式-0.113:2減壓閥可調(diào)式-0.07可調(diào)式-0.142:1減壓閥可調(diào)式-0.09可調(diào)式-0.19 分析 1) 水箱進(jìn)水管流量越大引起的減壓閥閥前壓降越大在不減壓使用DN100 分流管時引起的壓降超過了 0.2MPa。 2) 為使加壓供水對小區(qū)其它用水的影響減至最小應(yīng)在水箱進(jìn)水管設(shè)計(jì)時便考慮控制進(jìn)水管水量為水箱的設(shè)計(jì)補(bǔ)水量。設(shè)計(jì)補(bǔ)水量不宜大于加壓用戶最高日最大時用水量且不得小于加壓用戶最高日平均時用水量。 2011.02 3.5. 減壓閥的比較減壓閥的比較減壓閥的比較減壓閥的比較 給水泵房水箱進(jìn)水的試驗(yàn)及應(yīng)用研究第 7 頁 共 14 頁 比例式減壓閥結(jié)構(gòu)示意圖比例式減壓閥結(jié)構(gòu)示意圖比例式減壓閥結(jié)構(gòu)示意圖比例式減壓閥結(jié)構(gòu)示意圖可調(diào)式減壓閥結(jié)構(gòu)示意圖可調(diào)式減壓閥結(jié)構(gòu)示意圖可調(diào)式減壓閥結(jié)構(gòu)示意圖可調(diào)式減壓閥結(jié)構(gòu)示意圖 分析 減壓閥類型減壓閥類型減壓閥類型減壓閥類型 比例式減壓閥比例式減壓閥比例式減壓閥比例式減壓閥 可調(diào)式減壓閥可調(diào)式減壓閥可調(diào)式減壓閥可調(diào)式減壓閥 結(jié)構(gòu) 簡單 復(fù)雜 優(yōu)點(diǎn) 閥體體積小價格低 安裝、維護(hù)簡便 使用壽命長 出口壓力可按需調(diào)節(jié) 動作反應(yīng)靈敏使用靈活 缺點(diǎn) 出口壓力無法調(diào)節(jié) 閥體體積大價格高 安裝、維護(hù)要求高 使用壽命較短 安裝方式 為避免重力作用造成下部偏心磨損宜垂直安裝 為減少重力作用對調(diào)節(jié)精度的影響?yīng)烈怂桨惭b 1) 在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)比例式減壓閥的閥前后動壓比是隨過水流速的增大而增大的以 3:2 比例式減壓閥為例過水流速從 0.44m/s 上升到 1.93m/s 的過程中動壓壓力比從 1.5 增加到 3.37 2) 如在水箱進(jìn)水主管上設(shè)置減壓閥綜合考慮成本與控制流量的要求建議使用 32 的比例式減壓閥。

2011.02 給水泵房水箱進(jìn)水的試驗(yàn)及應(yīng)用研究第 8 頁 共 14 頁 4. 實(shí)際應(yīng)用分析 4.1. 小區(qū)問題介紹小區(qū)問題介紹小區(qū)問題介紹小區(qū)問題介紹 金水區(qū)燕莊村村民安置建設(shè)指揮部英協(xié)路東地塊高層住宅小區(qū)為全高層建筑二次加壓泵房為機(jī)械工業(yè)第六設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)整個小區(qū)分為南北兩區(qū)共有 5 個泵房、10 個水箱建成后發(fā)生了大面積的多層用戶水表自轉(zhuǎn)現(xiàn)象通過現(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn)該小區(qū)內(nèi)的消火栓水壓在 0.3MPa——0.6MPa 間劇烈跳動水箱進(jìn)水流量大、時斷時續(xù)且噪音過大多層用戶 60%以上出現(xiàn)水表自轉(zhuǎn)現(xiàn)象。 4.2. 改造方案改造方案改造方案改造方案 2010 年 9 月我們對該小區(qū)的加壓泵房進(jìn)行了減壓閥方式的改造 鄭州市金水區(qū)燕莊村村民安置建設(shè)指揮部英協(xié)路東地塊二次加壓供水改造工程設(shè)計(jì)圖鄭州市金水區(qū)燕莊村村民安置建設(shè)指揮部英協(xié)路東地塊二次加壓供水改造工程設(shè)計(jì)圖鄭州市金水區(qū)燕莊村村民安置建設(shè)指揮部英協(xié)路東地塊二次加壓供水改造工程設(shè)計(jì)圖鄭州市金水區(qū)燕莊村村民安置建設(shè)指揮部英協(xié)路東地塊二次加壓供水改造工程設(shè)計(jì)圖 4.3. 改造后情況改造后情況改造后情況改造后情況 通過小區(qū)改造后的實(shí)際運(yùn)行情況來看該地小區(qū)內(nèi)的消火栓水壓僅在0.39MPa——0.41MPa 間跳動水箱進(jìn)水流量、流速及噪音得到了有效的控制小區(qū)北區(qū)的用戶已基本無水表自轉(zhuǎn)現(xiàn)象 南區(qū)僅有個別用戶反映水表仍有自轉(zhuǎn)現(xiàn)2011.02 給水泵房水箱進(jìn)水的試驗(yàn)及應(yīng)用研究第 9 頁 共 14 頁 象。

我們發(fā)現(xiàn)反映水表仍有異常的個別用戶集中于該小區(qū)東南角兩棟樓該處為小區(qū)管網(wǎng)末端未與其它給水管網(wǎng)形成環(huán)狀該處水箱進(jìn)水雖然進(jìn)水流量控制在設(shè)計(jì)流量范圍內(nèi) 但在用水高峰時仍會出現(xiàn)液壓水位控制閥進(jìn)水頻繁啟閉的現(xiàn)象啟閉間隔約在 1 秒左右導(dǎo)致減壓閥前后壓力波動明顯。我們分析這是由于液壓水位閥的小浮球閥對水位檢測過于靈敏而水箱液位是有一定波動的導(dǎo)致在小區(qū)平時用水水量小于水箱進(jìn)水管全開狀態(tài)進(jìn)水量時出現(xiàn)液壓水位控制閥頻繁啟閉的現(xiàn)象進(jìn)而導(dǎo)致小區(qū)給水管網(wǎng)壓力出現(xiàn)波動而使水表自轉(zhuǎn)可調(diào)式減壓閥組。 4.4. 進(jìn)一步改造后情況進(jìn)一步改造后情況進(jìn)一步改造后情況進(jìn)一步改造后情況 經(jīng)過收集和研究各種浮球閥的資料后 我們將該小區(qū)東角角兩處水箱的液壓水位控制閥更換為 W100D 定水位閥。 W100D 定水位閥圖示定水位閥圖示定水位閥圖示定水位閥圖示 W100D 定水位閥結(jié)構(gòu)圖定水位閥結(jié)構(gòu)圖定水位閥結(jié)構(gòu)圖定水位閥結(jié)構(gòu)圖 1 導(dǎo)閥、2 主閥、3 球閥、4 浮球閥 2011.02 給水泵房水箱進(jìn)水的試驗(yàn)及應(yīng)用研究第 10 頁 共 14 頁 經(jīng)過浮球閥改造后觀察 水箱水位達(dá)到最高水位后 液位在逐漸下降約 10cm后定水位閥才會再行開啟 解決了使用液壓水位控制閥造成的閥門頻繁動作的現(xiàn)象。

而同時減壓閥前后壓力表已無比較明顯的壓力波動該小區(qū)東南角個別發(fā)生的水表自轉(zhuǎn)也已基本消除。 通過該小區(qū)的水箱進(jìn)水改造情況來看 減壓閥和定水位閥的配合使用在給水泵房進(jìn)水控制上具有控制流量、降低噪音、減少市政管網(wǎng)及小區(qū)管網(wǎng)壓力波動影響等作用。 5. 水箱進(jìn)水分析 5.1. 水箱進(jìn)水對小區(qū)管網(wǎng)壓力影響的水箱進(jìn)水對小區(qū)管網(wǎng)壓力影響的水箱進(jìn)水對小區(qū)管網(wǎng)壓力影響的水箱進(jìn)水對小區(qū)管網(wǎng)壓力影響的 4 種情況種情況種情況種情況 我們分析 水箱進(jìn)水對小區(qū)管網(wǎng)壓力的影響主要由進(jìn)水水量的大小和進(jìn)水的啟閉頻率決定。 當(dāng)水箱進(jìn)水時將會造成附近管網(wǎng)壓力減小其中 離水箱進(jìn)水管越近的管道壓力減小越大 水箱進(jìn)水流量越大壓力減小越大。 而進(jìn)水啟閉的瞬間附近的管道壓力也隨之變化啟閉的頻率越快壓力波動的頻率也越大。 而實(shí)際水箱進(jìn)水對小區(qū)管網(wǎng)壓力的影響情況可歸納為 4 類 0.000.100.200.300.400.500.600.700.流量大及頻率快僅流量大僅頻率快流量合適及頻率合適水箱進(jìn)水對小區(qū)管網(wǎng)水箱進(jìn)水對小區(qū)管網(wǎng)水箱進(jìn)水對小區(qū)管網(wǎng)水箱進(jìn)水對小區(qū)管網(wǎng)壓力壓力壓力壓力的影響的影響的影響的影響圖示圖示圖示圖示 2011.02 給水泵房水箱進(jìn)水的試驗(yàn)及應(yīng)用研究第 11 頁 共 14 頁 1) 水箱進(jìn)水流量過大、進(jìn)水啟閉頻率過快同時發(fā)生圖中黃線 燕莊小區(qū)未改造前適用于此種情況。

該情況最為嚴(yán)重將造成小區(qū)管網(wǎng)壓力急劇的在大范圍內(nèi)波動將會造成普遍性的多層用戶水表自轉(zhuǎn)長期使用對小區(qū)直供管網(wǎng)和用水設(shè)備造成破壞性損壞。 2) 僅水箱進(jìn)水流量過大圖中綠線 未使用減壓措施、水箱進(jìn)水管管徑為 DN150、使用電動遙控浮球閥的給水泵房適用于此種情況。 該情況因無頻繁的壓力波動 一般不會造成水表自轉(zhuǎn)現(xiàn)象但大水箱進(jìn)水狀態(tài)時因進(jìn)水流量過大可能造成附近的直供管網(wǎng)壓力減小到小于 0.28MPa使得多層用戶的頂層用戶無水或水量過小。 3) 僅進(jìn)水啟閉頻率過快圖中藍(lán)線 燕莊小區(qū)第一次改造及使用小口徑進(jìn)水管加小孔浮球閥的小區(qū)適用于此種情況。 該情況因壓力波動絕對值減小 可以消除大部分水表自轉(zhuǎn)現(xiàn)象但因仍存在頻繁的壓力波動在枝狀管網(wǎng)末梢且離水箱進(jìn)水過近的直供用戶可能仍會因壓力波動影響造成部分水表自轉(zhuǎn)。 4) 僅水箱進(jìn)水流量合適及進(jìn)水啟閉頻率合適圖中橙線 燕莊小區(qū)第二次改造后適用于此種情況。 該情況既使壓力波動絕對值減小 又避免了頻繁的壓力波動可基本解決水表自轉(zhuǎn)現(xiàn)象。 如用戶戶內(nèi)管道微漏或立管管道未設(shè)置排氣設(shè)...

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