水泵配套压力罐的选型原理与注意要点
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水泵配套压力罐的选型原理与注意要点

时间:2020-05-12 10:47:38
关于压力罐的选型,不同的情况下有不同的选择。从压力罐的定义、分类入手,着重讲述该怎样进行压力罐的选型。
 
一、 压力罐的定义
       压力罐是承压容器的一种,它具有压力容器的一切特征。具体到供水应用上,它有气压罐、膨胀罐、无塔供水等称呼。压力罐用于封闭式水循环系统中,能起到平衡水量及压力的作用,避免安全阀频繁开启和自动补水阀频繁补水,最终避免水泵和电机的频繁启动停止。压力罐起到容纳膨胀水的作用外,还能起到补水箱的作用,压力罐充入空气,能够获得较大容积来容纳膨胀水量,高、低压压力罐可利用本身压力并联向稳压系统补水。
 
二、 压力罐分类
       压力罐类型很多,我们要选择合适的供水压力罐,必须要对压力罐进行正确、合理的分类。按承压壳体的材质可分为碳钢、合金钢、不锈钢压力罐,这些压力罐在供水设备上都有应用,但最常用的是碳钢材质。
       压力罐是水泵可以进入睡眠的前提条件,利用水不易压缩的性质,通过水泵增压将水储存在罐内,罐内气体受到压缩压力升高,体积降低,当外力消失压缩气体膨胀可将水排出。由于有压力罐,当管网内有小流量的开阀使用造成压力下降时,可由压力罐补足压力,不会使水泵频繁启动。如工频泵直接向用户供水,就必需配备压力罐,缓解水泵频繁启动造成的电机或水泵故障。
       隔膜式压力罐是完全实现气水分开,由橡胶隔膜分离水和空气,这种压力罐没有气溶与水的损失问题,可一次充气,长期使用。不但节省了投资,而且简化了系统、扩大了使用范围,经常用于高楼的二次供水等环境。
       气囊式压力罐也是采取气水分开式设计,水储存在橡胶囊内部,外部与罐体之间的间隙预充空气,这种压力罐同样没有气溶与水的损失问题,可一次充气,长期使用(需要定期维护)。
       补气式压力罐中空气与水直接接触,经过一段时间后,空气因漏失和溶解于水而减少,使调节水量逐渐减少,水泵启动渐趋领繁,因此需定期补气。补气方法有空气压缩机补气、水射器补气和定期泄空补气等。
 
三、 压力罐选型
如何根据水泵来选择合适的压力罐容积?

工频状况的压力罐选型
若是在工频情况下,用压力开关来控制水泵,计算方法如下:
1.计算膨胀系数AF,即罐体内的存水比例
(停泵压力Cut-out Pressure + 1 bar or 14.7psi)-(启泵压力Cut-in Pressure + 1 bar/14.7psi)
(停泵压力Cut-out Pressure + 1 bar or 14.7psi)= AF
例如,水泵在2bar启动,3bar停止,那么AF值为:
AF=[(3+1)-(2+1)] / (3+1)=25%
 
2.容积选择
选择容积前,我们需要计算需水量和剩余水量。以上述参数为例,假设水泵每次启停间隙为2mins,额定流量为50L/min,则需水量为50L x 2 mins = 100L.
总容积Tank size = 100L / 25% = 400L
在这种情况下,最小需要400L罐体,可以选择500L的型号。
 
3.安装前需要调整预充压力
前后压差低于2bar时,以上述参数为例,启泵2bar,停泵3bar
预充压力 = 启泵压力-0.2 bar = 2 bar-0.2 bar = 1.8 bar
前后压差大于2bar时,例如,启泵压力2bar,停泵压力4.5bar
预充压力=停泵压力*65% = 4.5 bar x 65% = 2.9 bar
 
变频状况的压力罐选型
例如,变频控制系统,工作压力3 ba,流量 50L/min
1.计算膨胀系数AF,即罐体内的存水比例
(停泵压力Cut-out Pressure + 1 bar or 14.7psi)-(启泵压力Cut-in Pressure + 1 bar/14.7psi)
(停泵压力Cut-out Pressure + 1 bar or 14.7psi)= AF
AF值计算方法和工频系统一致,但在VSD变频系统中,频率变化不大,根据实际经验,通常设定3bar工作压力,则实际压力一般在2.9bar到3.1bar之间波动,所以可以将启泵压力认为2.9bar,停泵压力认为3.1bar。
AF=[(3.1+1)-(2.9+1)] / (3.1+1)= 4.9%
 
2.容积选择
我们需要知道水泵从停机到启动需要的水量,根据经验,变频系统一般在1s左右可以将电机转速从0提升到工作转速。因此,需水量为50L / 60 sec = 0.83 L
总容积Tank = 0.83L / 4.9% = 16.94L
意味着需要选比这个数值大的桶体,故选择18L的型号。
 
3.安装前需要调整预充压力
预充压力The tank pre-charge = 系统压力System pressure x 65% = 3 bar x 65% = 1.95 bar
 
       通过上述例子可以发现,同样情况下(同流量和3 bar工作压力),使用变频控制的系统相对于压力开关控制的工频系统,可以选择更小的压力罐。这是因为在工频系统中,压力开关控制水泵启停,在水泵停机后,压力罐同时需要起到补水的作用,所以需要更大的罐体容积来储存更多的水。
       与之相反的,在VSD变频控制系统中,压力罐起到缓冲和调节系统压力的作用,当系统压力为2.9bar时压力罐往管路中适度补水,当系统压力为3.1bar时,压力罐可吸纳储存管路中多余的水。只有在水泵启动时压力罐需要存水,因此可以选择较小的罐体。
       另外,上文的预充压力原则,需要和水泵技术规范上提供的参数(流量,启动时间等)匹配。需注意,容积选型和预充压力必须正确方可享受质保,若有违反将导致质保失效。

 
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