關(guān)于壓力罐的選型,不同的情況下有不同的選擇。從壓力罐的定義、分類入手,著重講述該怎樣進(jìn)行壓力罐的選型。
一、 壓力罐的定義
壓力罐是承壓容器的一種,它具有壓力容器的一切特征。具體到供水應(yīng)用上,它有氣壓罐、膨脹罐、無塔供水等稱呼。壓力罐用于封閉式水循環(huán)系統(tǒng)中,能起到平衡水量及壓力的作用,避免安全閥頻繁開啟和自動補(bǔ)水閥頻繁補(bǔ)水,最終避免水泵和電機(jī)的頻繁啟動停止。壓力罐起到容納膨脹水的作用外,還能起到補(bǔ)水箱的作用,壓力罐充入空氣,能夠獲得較大容積來容納膨脹水量,高、低壓壓力罐可利用本身壓力并聯(lián)向穩(wěn)壓系統(tǒng)補(bǔ)水。
二、 壓力罐分類
壓力罐類型很多,我們要選擇合適的供水壓力罐,必須要對壓力罐進(jìn)行正確、合理的分類。按承壓殼體的材質(zhì)可分為碳鋼、合金鋼、不銹鋼壓力罐,這些壓力罐在供水設(shè)備上都有應(yīng)用,但最常用的是碳鋼材質(zhì)。
壓力罐是水泵可以進(jìn)入睡眠的前提條件,利用水不易壓縮的性質(zhì),通過水泵增壓將水儲存在罐內(nèi),罐內(nèi)氣體受到壓縮壓力升高,體積降低,當(dāng)外力消失壓縮氣體膨脹可將水排出。由于有壓力罐,當(dāng)管網(wǎng)內(nèi)有小流量的開閥使用造成壓力下降時,可由壓力罐補(bǔ)足壓力,不會使水泵頻繁啟動。如工頻泵直接向用戶供水,就必需配備壓力罐,緩解水泵頻繁啟動造成的電機(jī)或水泵故障。
隔膜式壓力罐是完全實現(xiàn)氣水分開,由橡膠隔膜分離水和空氣,這種壓力罐沒有氣溶與水的損失問題,可一次充氣,長期使用。不但節(jié)省了投資,而且簡化了系統(tǒng)、擴(kuò)大了使用范圍,經(jīng)常用于高樓的二次供水等環(huán)境。
氣囊式壓力罐也是采取氣水分開式設(shè)計,水儲存在橡膠囊內(nèi)部,外部與罐體之間的間隙預(yù)充空氣,這種壓力罐同樣沒有氣溶與水的損失問題,可一次充氣,長期使用(需要定期維護(hù))。
補(bǔ)氣式壓力罐中空氣與水直接接觸,經(jīng)過一段時間后,空氣因漏失和溶解于水而減少,使調(diào)節(jié)水量逐漸減少,水泵啟動漸趨領(lǐng)繁,因此需定期補(bǔ)氣。補(bǔ)氣方法有空氣壓縮機(jī)補(bǔ)氣、水射器補(bǔ)氣和定期泄空補(bǔ)氣等。
三、 壓力罐選型
如何根據(jù)水泵來選擇合適的壓力罐容積?
工頻狀況的壓力罐選型
若是在工頻情況下,用壓力開關(guān)來控制水泵,計算方法如下:
1.計算膨脹系數(shù)AF,即罐體內(nèi)的存水比例
(停泵壓力Cut-out Pressure + 1 bar or 14.7psi)-(啟泵壓力Cut-in Pressure + 1 bar/14.7psi)
(停泵壓力Cut-out Pressure + 1 bar or 14.7psi)= AF
例如,水泵在2bar啟動,3bar停止,那么AF值為:
AF=[(3+1)-(2+1)] / (3+1)=25%
2.容積選擇
選擇容積前,我們需要計算需水量和剩余水量。以上述參數(shù)為例,假設(shè)水泵每次啟停間隙為2mins,額定流量為50L/min,則需水量為50L x 2 mins = 100L.
總?cè)莘eTank size = 100L / 25% = 400L
在這種情況下,最小需要400L罐體,可以選擇500L的型號。
3.安裝前需要調(diào)整預(yù)充壓力
前后壓差低于2bar時,以上述參數(shù)為例,啟泵2bar,停泵3bar
預(yù)充壓力 = 啟泵壓力-0.2 bar = 2 bar-0.2 bar = 1.8 bar
前后壓差大于2bar時,例如,啟泵壓力2bar,停泵壓力4.5bar
預(yù)充壓力=停泵壓力*65% = 4.5 bar x 65% = 2.9 bar
變頻狀況的壓力罐選型
例如,變頻控制系統(tǒng),工作壓力3 ba,流量 50L/min
1.計算膨脹系數(shù)AF,即罐體內(nèi)的存水比例
(停泵壓力Cut-out Pressure + 1 bar or 14.7psi)-(啟泵壓力Cut-in Pressure + 1 bar/14.7psi)
(停泵壓力Cut-out Pressure + 1 bar or 14.7psi)= AF
AF值計算方法和工頻系統(tǒng)一致,但在VSD變頻系統(tǒng)中,頻率變化不大,根據(jù)實際經(jīng)驗,通常設(shè)定3bar工作壓力,則實際壓力一般在2.9bar到3.1bar之間波動,所以可以將啟泵壓力認(rèn)為2.9bar,停泵壓力認(rèn)為3.1bar。
AF=[(3.1+1)-(2.9+1)] / (3.1+1)= 4.9%
2.容積選擇
我們需要知道水泵從停機(jī)到啟動需要的水量,根據(jù)經(jīng)驗,變頻系統(tǒng)一般在1s左右可以將電機(jī)轉(zhuǎn)速從0提升到工作轉(zhuǎn)速。因此,需水量為50L / 60 sec = 0.83 L
總?cè)莘eTank = 0.83L / 4.9% = 16.94L
意味著需要選比這個數(shù)值大的桶體,故選擇18L的型號。
3.安裝前需要調(diào)整預(yù)充壓力
預(yù)充壓力The tank pre-charge = 系統(tǒng)壓力System pressure x 65% = 3 bar x 65% = 1.95 bar
通過上述例子可以發(fā)現(xiàn),同樣情況下(同流量和3 bar工作壓力),使用變頻控制的系統(tǒng)相對于壓力開關(guān)控制的工頻系統(tǒng),可以選擇更小的壓力罐。這是因為在工頻系統(tǒng)中,壓力開關(guān)控制水泵啟停,在水泵停機(jī)后,壓力罐同時需要起到補(bǔ)水的作用,所以需要更大的罐體容積來儲存更多的水。
與之相反的,在VSD變頻控制系統(tǒng)中,壓力罐起到緩沖和調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力的作用,當(dāng)系統(tǒng)壓力為2.9bar時壓力罐往管路中適度補(bǔ)水,當(dāng)系統(tǒng)壓力為3.1bar時,壓力罐可吸納儲存管路中多余的水。只有在水泵啟動時壓力罐需要存水,因此可以選擇較小的罐體。
另外,上文的預(yù)充壓力原則,需要和水泵技術(shù)規(guī)范上提供的參數(shù)(流量,啟動時間等)匹配。需注意,容積選型和預(yù)充壓力必須正確方可享受質(zhì)保,若有違反將導(dǎo)致質(zhì)保失效。
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