多水箱加压系统分析

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1. 前言

　　随着城市现代化建设的发展,供水水压不足的问题普遍存在.采取的措施有两种,一种是水箱—水泵联合供水;另一种是水泵单独供水.前者较经济,因而被广泛采用.但对于多幢建筑,特别是高度不同,用水量不同的多幢建筑组成的生活小区,工业厂区,面临着如何有效合理地对多个水箱进行加压供水的问题.

2. 系统分类

　　多水箱的加压供水,关键是根据各水箱处于不同的水位,如何确定供水量的大小.

　　2.1变频调速加压系统

　　采用变频调速供水箱水,控制方式较为简单,可根据泵后压力的变化来确定水泵的转速和多水泵时启泵台数的调配,可以做到无级调速,不论水箱进水浮球阀开闭的大小如何,均可有效供水.但是,该系统对浮球阀的关闭严密度要求较高,须采用一些新型浮球阀来保证变频调速水泵的正常运行.否则,还不如取消水箱,直接变频调速供水给用户使用.

　　2.2多泵联合加压系统

　　本系统相对于前者的”无级”,是属于”有级”供水.水泵采用水箱中加设的液位控制器控制其启闭.水箱的个数与选用水泵的台数有紧密的联系.以下对该种联系加以推导:

　　设水泵台数为n,水箱个数为m.

　　水泵有两种状态:开态,闭态.n台水泵就有2 n种状态,去掉一种”全闭”态(即所有水泵均关闭的状态),共有(2 n -1)种运行状态..

　　水箱有三种状态:满态,未满态,空态.满态对水泵的运行无影响;未满态对水泵的运行有影响,但只影响任意一台水泵的运行,对水泵的组合运行无影响;空态表明水箱中已无水或接近无水,此时水泵必须进行合理的组合,以便能及时有效供水.

　　2.2.1当各建筑用水情况相同时,多个水箱的状态只与处于空态的水箱个数有关系.因此,m个水箱有m种不同的空态组合,而未满态可合并到最小水量的空态组合中.则可知,m个水箱共有m种状态.在该种情况下,n台水泵最多可控制的水箱个数为

　　m=2 n –1 (1)

　　2.2.2当各建筑用水情况不同时,设有ｋ个水箱所在的建筑用水情况各不相同,从理论上讲,需k台水泵方能有效的控制,其余水箱状态与水泵运行状态仍与前一种情况相同,可得其余水箱个数的关系式

　　m-k=2 n-k –1 (2)

　　对该式进行整理可得

　　m=2 n-k +k-1 (3)

　　从上式可知,当k=m时,n=m.也就是说,当所有建筑用水量均不相同时,理论上水箱的个数与水泵的台数相等,在实际工程中这无疑是不经济的,必须进行优化.

　　我们可把用水量接近的建筑归为一档,以其中最大的一个作为它们的平均值,使得k远小于m,从而应用式(3),得出优化后实际采用的水泵台数.

3. 应用举例

　　现有一小区,共须设10座水箱,其中有3座与其它水箱不同,问共须设多少泵才能进行有效的控制?

　　方法1

　　根据式(1)求7座相同水箱所需的水泵台数:

　　将m=7 代入式(1)

　　7=2 n –1

　　n=3

　　3座不同的水箱采用3台水泵进行控制.

　　则最终可得按原条件需6台泵才能满足要求.

　　方法2

　　将m=10, k=3 代入式(3)

　　10= 2 n-3 +3–1

　　n=6

　　则可得按原条件需6台泵才能满足要求

　　两种方法得出的结论是一致的.

4. 泵工况参数的确定

　　泵的工况参数主要是流量及扬程.

　　变频调速泵一般至少要有3台:满足最小用水时流量1台,满足所有建筑平均时流量(可扣除前一台水泵流量)1台,满足所有建筑最大时流量(可扣除前两台水泵流量)1台.扬程按最大扬程计,水压过高处用减压阀.