概述
氣壓給水設(shè)備是給水系統(tǒng)的種利用密閉貯罐內(nèi)空氣的可壓縮性進(jìn)行貯存、調(diào)節(jié)和壓送水量的裝置。其作用相當(dāng)于高位水箱或水塔，適用于工業(yè)給水，城鎮(zhèn)住宅小區(qū)、多層、高層建筑給水，農(nóng)村給水及噴灌，軍事設(shè)施、鐵路、碼頭、施工現(xiàn)場(chǎng)、地震區(qū)建筑給水，消防供水，熱水采暖系統(tǒng)補(bǔ)給水，輸油系統(tǒng)，還可輸送溫度不高于60℃的清水或物理及化學(xué)性質(zhì)類似清水的其他液體之用。
1優(yōu)點(diǎn)
(1)靈活性大，便于搬遷和隱蔽，便于改建或擴(kuò)建工程；
(2)氣壓水罐可以設(shè)在任何高度；
(3)建設(shè)速度快，施工安裝簡(jiǎn)便，工期短，土建費(fèi)用較低；
(4)運(yùn)行可靠，維護(hù)簡(jiǎn)單，管理方便；
(5)氣壓水罐是密閉裝置，水質(zhì)不易被污染；
(6)在工程建設(shè)中，可先用于施工，而后再用于工程，節(jié)省臨時(shí)設(shè)施費(fèi)用；
(7)氣壓可集中置于室內(nèi)，便于防止凍結(jié)；
(8)氣壓水罐還有消除水錘的作用。
2缺點(diǎn)
(1)調(diào)節(jié)水量小，一般調(diào)節(jié)水量約為總?cè)莘e的15％～35％：
(2)供水水壓變化較大，變壓式氣壓給水壓力變化較大，可能影響給水配件的使用壽命，給用水帶來(lái)影響；
(3)供水安全眭較差，由于有效容積較小，一旦發(fā)生停電或自控失靈，則斷水機(jī)率較大；
(4)耗電較大，水泵啟動(dòng)頻繁，啟動(dòng)電流大；氣壓給水的水泵揚(yáng)程要額外增加Δρ的電耗，這部分是無(wú)用功但是必須的，一般增加15％～25％；
(5)水泵一般不可能全在區(qū)運(yùn)行，平均效率較低；
(6)鋼材消耗量大，且對(duì)用材、加工條件、檢驗(yàn)手段均有嚴(yán)格要求。
分類
1．按壓力穩(wěn)定情況可分為變壓式和定壓式兩類。
(1)變壓式氣壓給水裝置
在用戶對(duì)水壓沒(méi)有特殊要求時(shí)，一般常用變壓式氣壓給水裝置。氣壓水罐內(nèi)的空氣壓力隨供水工況而變，給水系統(tǒng)處于變壓狀態(tài)下工作。
氣壓水罐中的水在壓縮空氣的壓力下被輸送至給水管網(wǎng)，隨著氣壓水罐內(nèi)水量減少，空氣體積膨脹，壓力減少，當(dāng)壓力降至設(shè)計(jì)zui小工作壓力時(shí)，壓力控制器使水泵肩動(dòng)供水，水泵出水除供用戶外，多余部分進(jìn)入氣壓水罐，罐內(nèi)空氣又被壓縮，使壓力上升，當(dāng)壓力上升至zui大工作壓力時(shí)，壓力控制器又使水泵關(guān)閉(見(jiàn)圖1.10-1)。
(2)定壓式氣壓給水裝置
在用戶要求水壓穩(wěn)定時(shí)，可在變壓式氣壓給水裝置的供水管上安裝調(diào)壓閥，使閥后的水壓在要求范圍之內(nèi)。也可在雙罐復(fù)壓式給水裝置的壓縮空氣連通符上安裝調(diào)壓閥，調(diào)節(jié)閥后氣壓在要求范圍之內(nèi)，使管網(wǎng)處于恒壓下工作(見(jiàn)圖1.10-2)。
2.按氣壓水罐的形式分為補(bǔ)氣式（自平衡補(bǔ)氣式和余量補(bǔ)氣式）氣壓和隔膜式（膽囊式）氣壓兩類。
氣壓的選擇與計(jì)算
- 一般宜采用變壓式供水方式，當(dāng)供水壓力有恒定要求時(shí)則可采用定壓式氣壓，齊定壓范圍可為±0.05MPa;
- 氣壓水罐的形式，一般宜選用立式氣壓水罐；當(dāng)選用補(bǔ)氣式氣壓水罐時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用自平衡補(bǔ)氣式氣壓水罐或水力定量補(bǔ)氣式氣壓水罐。
當(dāng)選用補(bǔ)氣式氣壓水罐時(shí)，設(shè)置氣壓水罐的環(huán)境應(yīng)滿足：無(wú)灰塵，粉塵，通風(fēng)良好，空氣交潔凈的場(chǎng)所。
(2)氣壓配套水泵及進(jìn)出水管的要求：
1)氣壓給水系統(tǒng)供水量：(以揚(yáng)程H=(P1+P2)/2時(shí)，泵或泵組所對(duì)應(yīng)的流量)，應(yīng)等于或大于給水系統(tǒng)所需zui大小時(shí)用水量的1．2倍；水泵應(yīng)在區(qū)內(nèi)運(yùn)行；
2)氣壓用于補(bǔ)氣的水泵，宜采用1用1備、自動(dòng)切換配置。需多臺(tái)水泵并聯(lián)工作時(shí)，水泵工作臺(tái)數(shù)不宜超過(guò)三臺(tái)，并應(yīng)遞次交替運(yùn)行；
3)隔膜式氣壓水罐的進(jìn)出水管，宜合用一個(gè)，但應(yīng)控制*進(jìn)水時(shí)間，而在配水上應(yīng)能調(diào)節(jié)zui大秒流量的變化。在較大的給水系統(tǒng)中，可能有2～3臺(tái)水泵并聯(lián)運(yùn)行，超過(guò)用水量的供水可進(jìn)氣壓水罐貯備，氣壓水罐貯滿后(即貯滿調(diào)節(jié)水量，罐內(nèi)壓力達(dá)到P2時(shí))可停止一臺(tái)水泵工作；故進(jìn)水管可以縮小到1／4～1／6左右，可按*計(jì)；當(dāng)給水系統(tǒng)用水達(dá)設(shè)計(jì)zui大用水量時(shí)，可由氣壓水罐向給水管網(wǎng)中補(bǔ)水，以滿足瞬時(shí)超流量的用水要求，故氣壓水罐的配水管應(yīng)等同于給水主管；參見(jiàn)圖1.10-1進(jìn)水、配水管作法。
(3)氣壓的附件及技術(shù)要求：
1)氣壓應(yīng)設(shè)安全閥、壓力表和控制閥門(mén)，安全閥、壓力表可裝在罐頂，也可裝在靠近的管路上；各控制閥門(mén)可根據(jù)需要設(shè)置；
2)定壓式氣壓水罐應(yīng)裝設(shè)自動(dòng)調(diào)壓裝置，參見(jiàn)圖1．10-2；
3)生活給水用隔膜式氣壓水罐時(shí)，橡膠隔膜應(yīng)采用食品級(jí)橡膠，并應(yīng)符合耐壓、耐疲勞等的技術(shù)要求；
4)生活給水用補(bǔ)氣式氣壓水罐的內(nèi)表面及止氣閥的外表面，應(yīng)噴涂無(wú)毒性防腐涂料；
5)生活給水用補(bǔ)氣式氣壓水罐的補(bǔ)氣罐、空壓機(jī)的進(jìn)氣口應(yīng)設(shè)空氣過(guò)濾裝置；空壓機(jī)應(yīng)采用無(wú)油潤(rùn)滑型空氣壓縮機(jī)；
6)選擇補(bǔ)氣式氣壓給水罐時(shí)，其氣壓水罐的配水口處應(yīng)裝堤止氣裝置；
7)氣壓應(yīng)有可靠的和完善的自動(dòng)控制設(shè)備，并有自動(dòng)顯示和報(bào)警等功能。
(4)氣壓的充氣：
1)隔膜式氣壓水罐的充氣：一般用空氣鋼瓶充氣，可在出廠前充氣，也可在現(xiàn)場(chǎng)安裝后充氣，充氣壓力充到P0
2)補(bǔ)氣式氣壓水罐的充氣：一般在安裝完畢后試運(yùn)行當(dāng)中充氣。
(5)氣壓水罐宜布置在室內(nèi)，其環(huán)境條件應(yīng)符合氣壓給水的有關(guān)要求：
1)環(huán)境溫度宜為5～40℃；空氣相對(duì)濕度不宜大于85％；位于地下室時(shí)，通風(fēng)換氣次數(shù)不應(yīng)少于6次；
2)機(jī)房的門(mén)宜向外開(kāi)；宜在氣壓水罐上方設(shè)起吊裝置；要預(yù)留安裝洞口，其洞口尺寸應(yīng)考慮zui大設(shè)備的進(jìn)出。
(6)氣壓水罐的布置要求：
1)罐頂至建筑結(jié)構(gòu)zui低梁底距離不宜小于1.Om；
2)罐與罐之間及罐與墻之間的凈距不宜小于0.7m；
3)罐體應(yīng)置于混凝土底座上，底座應(yīng)高出地面不小于0.1m；整體組裝式氣壓采用金屬框架支承時(shí)，可不設(shè)設(shè)備基礎(chǔ)。
(7)氣壓水罐的設(shè)置位置：
1)在一個(gè)小區(qū)的給水系統(tǒng)中，把氣壓水罐沒(méi)在小區(qū)zui不利用水點(diǎn)的位置上，在一棟高層建筑中，把氣壓水罐設(shè)置在zui高的用水點(diǎn)處——也就是zui不利用水點(diǎn)處；這樣的設(shè)置，能充分利用氣壓水罐的有效調(diào)節(jié)水容積，能降低氣壓水罐的工作壓力，能降低加壓水泵的能耗，因此是比較經(jīng)濟(jì)的、節(jié)能的；
2)氣壓水罐的供水原理就是利用罐內(nèi)氣體的壓縮和膨脹的關(guān)系進(jìn)行供水的，根據(jù)“波義爾一馬略特”定律：罐內(nèi)壓力提高一倍，則罐內(nèi)貯水的空間就增大一倍，因此，罐內(nèi)原始?jí)毫υ降驮胶茫园褮鈮核拊O(shè)在zui不利用水點(diǎn)處就；把氣壓水罐設(shè)置在zui不利用水點(diǎn)處，則氣壓水罐本身的原始?jí)毫洼^小，因此氣壓水罐的計(jì)算強(qiáng)度就降低，用料減少，投資就會(huì)節(jié)省；在水泵選型上，由于罐內(nèi)原始?jí)毫档?，增加調(diào)節(jié)水容積后，罐內(nèi)壓力增加也不會(huì)太多，只是增加供水沿程管道的水頭損失，壓力變化小、選泵也好選，水泵運(yùn)行就可節(jié)省能量；
3)氣壓水罐的總?cè)莘e與氣壓水罐的內(nèi)壓力比有關(guān)系，而內(nèi)壓力比又與氣壓水罐設(shè)置位置的高、低有關(guān)系。氣壓水罐設(shè)置位置越高越接近zui不利用水點(diǎn)，則氣壓水罐內(nèi)壓力就越小，則有效調(diào)節(jié)水容積就可增大。氣壓水罐設(shè)置位置越低、距離zui不利用水點(diǎn)越遠(yuǎn)，則氣壓水罐內(nèi)壓力就越大，有效調(diào)節(jié)水容積就要減少。一般的氣壓水罐設(shè)置位置zui高不要高高zui不利用水點(diǎn)5m；zui低不要低于加壓泵站為宜。
2.氣壓水罐的計(jì)算
容積計(jì)算參見(jiàn)圖1.10-3.
(1)氣壓水罐的總?cè)莘e應(yīng)按下式計(jì)算：
Vq=(β*Vq1)/(1-αb) (1.10-1)
式中Vq——氣壓水罐總?cè)莘e(m3)；
Vq1——氣壓水罐的水容積(m3)；應(yīng)大于或等于調(diào)節(jié)水容積；
αb——氣壓水罐內(nèi)的工作壓力比(以壓力計(jì))；αb =0．65～0. 85
β—氣壓水罐的容積系數(shù)；立式隔膜式為1．05；
立式補(bǔ)氣式為1．10；
臥式隔膜式為1．10；
臥式補(bǔ)氣式為1 25。
(2)氣壓水罐的調(diào)節(jié)水容積應(yīng)按下式計(jì)算：
(1.10-2)
式中Vq2——氣壓水罐的調(diào)節(jié)水容積(m3)；
qb——水泵(或泵組)的出流量(m3／h)；
aa——安全系數(shù)；宜取1.0～1.3；
Nq——水泵在1h內(nèi)的啟動(dòng)次數(shù)；宜取6～8次。
(3)氣壓水罐內(nèi)zui低工作壓力時(shí)罐內(nèi)空氣的體積，應(yīng)按下式計(jì)算：
（1.10-3）
式中Vq3——設(shè)計(jì)zui低工作壓力時(shí)罐內(nèi)空氣體積(m3)；
P1——氣壓水罐內(nèi)設(shè)計(jì)zui低工作壓力(壓力MPa)；
P2——氣壓水罐內(nèi)設(shè)計(jì)zui高工作壓力(壓力MPa)；
αb——氣壓水罐內(nèi)的工作壓力比，即氣壓水罐內(nèi)zui低工作壓力與zui高工作壓力的比值(以壓力)；
一般取αb =0.65～0.85；但αb值又與氣壓水罐高置或低置有關(guān)，高置時(shí)αb值可取0.45～0.65；低置時(shí)αb值可取O．65～O．85。
一般P2-P1為0.1MPa～0.2MPa之間為宜，相差太大雖可減小氣壓水罐的總?cè)莘e，但增加了電耗，水泵的工作效率也要降低。設(shè)計(jì)中應(yīng)該使水泵運(yùn)行在區(qū)內(nèi)為好。所以，當(dāng)P1值較小時(shí)，建議αb值取0.45～0.65；當(dāng)P1值較大時(shí)，建議αb值取0.65～0.85為宜。
(4)氣壓水罐內(nèi)zui高工作壓力時(shí)罐內(nèi)空氣的體積，應(yīng)按下式計(jì)算：
（1.10-4）
式中Vq4——沒(méi)計(jì)zui高工作壓力時(shí)罐內(nèi)空氣體積(m3)。
(5)氣壓水罐內(nèi)zui低工作壓力時(shí)罐內(nèi)的保護(hù)水容積，應(yīng)按下式計(jì)算：
（1.10-5）
式中Vq5——保護(hù)水容積，設(shè)計(jì)zui低工作壓力時(shí)罐內(nèi)的保護(hù)水容積(m3)；
P0——氣壓水罐內(nèi)無(wú)水時(shí)的充氣壓力(壓力MPa)。
(6)氣壓水罐設(shè)計(jì)zui低工作壓力的計(jì)算：
其值應(yīng)根據(jù)給水管網(wǎng)中zui不利用水點(diǎn)需要壓力計(jì)算確定，應(yīng)按下式計(jì)算
(1.10-6)
式中P1——氣壓水罐zui低工作壓力(表壓力MPa)(不得使管網(wǎng)zui不利配水點(diǎn)處壓力小于0.05MPa)；
H1——zui小利用水點(diǎn)與水泵吸水池zui低水位的幾何高程差(M)；
H2——給水管網(wǎng)的總水頭損失(KPa)；
H3——zui不利用水點(diǎn)需要壓力(MPa)，(≥0.05MPa)。
(7)氣壓水罐沒(méi)計(jì)zui高工作壓力的計(jì)算：
其值應(yīng)根據(jù)給水管網(wǎng)中zui不利用水點(diǎn)需要壓力和需要?dú)鈮核拚{(diào)節(jié)水容積的水量經(jīng)計(jì)算確定，可按下式計(jì)算：
（1.10-7）
式中P2——氣壓水罐zui高工作壓力(表壓力MPa)(不得使管網(wǎng)zui大壓力處配水點(diǎn)的水壓大于0.55MPa)。
3.水泵類型的選擇與計(jì)算
(1)水泵類型的選擇：水泵類型是很多的，它有單級(jí)水泵和多級(jí)水泵，它有立式水泵和臥式水泵，還有單吸式和雙吸式水泵，有管道式和液下式水泵等。但其選擇重點(diǎn)應(yīng)是配合、適應(yīng)氣壓水罐的水泵，也就是選擇水泵特性曲線比較陡直的水泵、其曲線壓差在10～20rn之間的水泵，因?yàn)闅鈮核薜臍怏w壓差P1～P2一般為10～20m之間，這是比較經(jīng)濟(jì)的技術(shù)參數(shù)；一般的氣壓常用的立式水泵為DL型多級(jí)離心泵和技術(shù)參數(shù)相近的其他立式泵；臥式水泵為DA1型多級(jí)離心泵和技術(shù)參數(shù)相近的其他臥式離心泵。
(2)水泵的工作臺(tái)數(shù)選擇：應(yīng)根據(jù)給水管網(wǎng)水量的大小變化與設(shè)計(jì)氣壓水罐調(diào)節(jié)水容積的多少選用所匹配的水泵型號(hào)和并聯(lián)運(yùn)行的水泵臺(tái)數(shù)，使其系統(tǒng)中一部分水泵進(jìn)行交替連續(xù)運(yùn)行，只有1臺(tái)水泵經(jīng)常啟閉運(yùn)行，這種組合運(yùn)行方式可減少氣壓水罐的調(diào)節(jié)水容積，氣壓水罐的調(diào)節(jié)水容積只需間歇運(yùn)行水泵流量的l／2流量即可。
根搌給水管網(wǎng)用水餐的大小變化，可以選用多臺(tái)水泵并聯(lián)運(yùn)行，并聯(lián)水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)越多，則氣壓水罐總?cè)莘e就越小，但并聯(lián)水泵臺(tái)數(shù)一般不宜超過(guò)4臺(tái)。如為4臺(tái)水泵并聯(lián)運(yùn)行，則氣壓水罐總?cè)莘e較單臺(tái)水泵運(yùn)行可減少3／4。但是增加水泵并聯(lián)運(yùn)行臺(tái)數(shù)將增加機(jī)電設(shè)備贊費(fèi)用和增加泵房建筑面積；所以選擇水泵并聯(lián)運(yùn)行臺(tái)數(shù)多少?應(yīng)與給水管網(wǎng)用水量大小、氣壓水罐總?cè)莘e的大小等進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。
(3)加壓水泵或泵組的工作揚(yáng)程范圍計(jì)算應(yīng)按下列公式：
Ha=P1+H1+H2 (1.10—8)
Hb=P2+H1+H2 (1.10—9)
式中Ha——水泵和泵組的所需zui低揚(yáng)程(m)；
Hb——水泵和泵組的所需zui高揚(yáng)程(m)；
P1——氣壓水罐的zui低工作壓力(mH20)；
P2——氣壓水罐的zui高工作壓力(Mh20)；
H1——氣壓水罐與zui低水位的高程差(m)；
H2——氣壓水罐至水泵問(wèn)配水管道的沿程總水頭損失(m)。
根據(jù)氣壓水罐供水系統(tǒng)的特點(diǎn)，水泵和泵組應(yīng)有zui低工作壓力Ha和zui高工作壓力Hb這個(gè)供水壓力范圍(zui低工作壓力Ha:應(yīng)滿足給水管網(wǎng)中zui不利用水點(diǎn)所需工作壓力；zui高工作壓力Hb在滿足Ha后再計(jì)算氣壓水罐內(nèi)所需調(diào)節(jié)水容積時(shí)的計(jì)算所得結(jié)果P2的計(jì)算確定)。一般的這個(gè)工作范圍應(yīng)根據(jù)水泵的工作特性曲線而定。可在10～20m壓差之間采用，在12～18m壓差之間。
1.10.4 補(bǔ)氣式氣壓
1泄空補(bǔ)氣方式
對(duì)于允許短時(shí)停水、用水壓力不大、對(duì)水壓穩(wěn)定要求不嚴(yán)的小型氣壓水罐，可以采用定期泄空罐內(nèi)存水的方法進(jìn)行補(bǔ)氣。在泄水的同時(shí)，打開(kāi)設(shè)在罐頂?shù)倪M(jìn)氣閥，使空氣補(bǔ)入(進(jìn)氣閥口應(yīng)設(shè)過(guò)濾器)。罐內(nèi)補(bǔ)滿空氣后，將進(jìn)氣閥和泄水閥關(guān)閉后，再啟動(dòng)水泵，投入使用。見(jiàn)圖1．10一4zui簡(jiǎn)單的一種。一般每半月放水充氣一次。
2利用空氣壓縮機(jī)補(bǔ)氣方式
罐內(nèi)壓縮空氣與水接觸，由于滲漏和溶解，罐內(nèi)空氣逐漸減少，為確保氣壓給水系統(tǒng)的運(yùn)行工況，需要隨時(shí)補(bǔ)氣。如圖1.10-5所示，當(dāng)失氣后罐內(nèi)zui高工作壓力時(shí)的水位超過(guò)了設(shè)計(jì)zui高水位時(shí)，在zui高設(shè)計(jì)水位以上100～300mm處設(shè)置水位電極，啟動(dòng)空壓機(jī)向罐內(nèi)補(bǔ)氣使水面下降；當(dāng)水面恢復(fù)到設(shè)計(jì)zui高水位時(shí)(罐內(nèi)壓力仍維持設(shè)計(jì)zui高工作壓力)電極斷開(kāi)，空壓機(jī)關(guān)閉，停止補(bǔ)氣?？諌簷C(jī)的性能應(yīng)根據(jù)氣壓水罐的總?cè)莘e和罐內(nèi)壓力的大小而定，其工作壓力應(yīng)為罐內(nèi)工作壓力的1．2倍。其空壓機(jī)的排氣量可根據(jù)氣壓水罐總?cè)莘e確定，一般的氣壓水罐總?cè)莘e為3～16 5m3時(shí)空壓機(jī)排氣量可為0.05～0 25m3／min。
3．水位電極、電磁閥補(bǔ)氣：見(jiàn)圖1.10—6
當(dāng)氣壓水罐失氣后，罐內(nèi)zui高工作壓力時(shí)的水位超過(guò)zui高設(shè)計(jì)水位，在zui高設(shè)計(jì)水位以上△h處設(shè)有水位電極，控制電磁閥①開(kāi)，并使電磁閥②關(guān)閉，補(bǔ)氣罐排水吸氣，當(dāng)水排空吸滿空氣后，電磁閥①關(guān)②開(kāi)，借助氣壓水罐內(nèi)水位與補(bǔ)氣罐內(nèi)水位差，將補(bǔ)氣罐內(nèi)的空氣補(bǔ)入氣壓水罐內(nèi)。電磁閥①開(kāi)②關(guān)的時(shí)間以使補(bǔ)氣罐內(nèi)的排水、吸氣，當(dāng)補(bǔ)氣罐內(nèi)水排空吸滿空氣后，電磁閥①關(guān)②開(kāi)，這段時(shí)間由時(shí)間繼電器控制。經(jīng)過(guò)這一特定時(shí)間后，如果氣壓水罐內(nèi)水位低于水位電極，則仍保持電磁閥①關(guān)②開(kāi)的狀態(tài)，若水位電極仍淹沒(méi)水中或另一次開(kāi)泵后水位上升水位電極被淹沒(méi)，則又重復(fù)補(bǔ)氣動(dòng)作。
4．利用水泵出水管設(shè)補(bǔ)氣罐的補(bǔ)氣方式
這種補(bǔ)氣方式屬于余量式補(bǔ)氣，如圖1.1-07所示，一般水泵均采用自灌式吸水，水泵③啟動(dòng)時(shí)，水泵出水管和補(bǔ)氣罐內(nèi)充滿水，止回閥⑧開(kāi)啟向氣壓水罐內(nèi)充水，進(jìn)氣止回閥⑦關(guān)閉，水泵停止時(shí)，止回閥⑧關(guān)閉，補(bǔ)氣罐內(nèi)水及高出貯水池水面管段中的水經(jīng)水泵吸水管回流到貯水池，使進(jìn)氣止回閥⑦開(kāi)啟，補(bǔ)氣罐內(nèi)充滿空氣。當(dāng)下次水泵肩動(dòng)時(shí)，補(bǔ)氣罐內(nèi)增壓，關(guān)閉進(jìn)氣止回閥⑦，打開(kāi)止同閥⑧將水泵出水管和補(bǔ)氣罐內(nèi)空氣壓進(jìn)氣壓水罐內(nèi)，這樣水泵每肩動(dòng)一次就向氣壓水罐補(bǔ)進(jìn)一定量的空氣，補(bǔ)氣量的大小可視氣壓水罐需氣量而定，一般的補(bǔ)氣罐的容積約為氣壓水罐容積的2％～3％。在水泵不斷啟、停，不斷補(bǔ)氣的情況下，所積累的空氣量可能大于實(shí)際需要量時(shí)，罐內(nèi)水位降到設(shè)計(jì)zui低水位以下20～50mm時(shí)，則由自動(dòng)排氣閥將多余的空氣釋放出去，直到水位恢復(fù)正常，自動(dòng)排氣閥關(guān)閉(要在設(shè)計(jì)zui低水位下10～20mm處安裝自動(dòng)排氣閥)。
5．水力自動(dòng)定量補(bǔ)氣器補(bǔ)氣方式
這種補(bǔ)氣器的特點(diǎn)是以氣壓水罐內(nèi)的壓力水驅(qū)動(dòng)，不用水位電極、電磁閥及外接電源；當(dāng)罐內(nèi)水位高于設(shè)計(jì)zui高水位時(shí)就自動(dòng)補(bǔ)氣，自動(dòng)保持罐內(nèi)空氣量恒定。構(gòu)造原理圖
(見(jiàn)圖1.10-8)。
初次運(yùn)行時(shí)，手動(dòng)控制將補(bǔ)氣器充滿水，關(guān)閉進(jìn)水閥。補(bǔ)氣器充滿水后，浮子3上浮，通過(guò)連桿4、5，帶動(dòng)進(jìn)水閥6關(guān)閉，同時(shí)排水閥7開(kāi)，補(bǔ)氣器排水吸氣。進(jìn)水排水閥為一互鎖的雙聯(lián)閥體，即此開(kāi)彼關(guān)，彼開(kāi)此關(guān)。浮子室上端是封閉的，當(dāng)浮子室外水位下降到浮子室頂以下時(shí)，浮子室內(nèi)因無(wú)空氣進(jìn)入，水位不下降浮子保持上浮位置。當(dāng)浮子室外水位降到浮子拳進(jìn)氣水封8以下時(shí)，水封破壞，空氣進(jìn)入浮子室，浮子室內(nèi)水位下降，浮子也下降通過(guò)連桿使進(jìn)水閥6開(kāi)，排水閥7關(guān)，補(bǔ)氣器進(jìn)水，補(bǔ)氣器內(nèi)的空氣從排氣止回閥13排出并經(jīng)連接管進(jìn)入氣壓水罐，當(dāng)補(bǔ)氣器內(nèi)水位上升到浮子室進(jìn)氣水封彎管8上口以上時(shí)，浮子室內(nèi)空氣被封住，浮子室內(nèi)的水位因空氣被壓縮而稍有上升外，不隨浮子室外水位上升而上升，使浮子保持下降位置。浮子室內(nèi)外水位差為^。浮子室排氣水封彎管9的兩翅各與浮子室及補(bǔ)氣器內(nèi)的空氣相連通。因此，水封兩翅管內(nèi)水位也形成一個(gè)差值，其值亦為h。隨著補(bǔ)氣器內(nèi)水位的上升，h值越來(lái)越大，排氣水封管水位下降端水位降到水封彎管以下時(shí)，則水封破壞，浮子室空氣通過(guò)排氣管11排出，浮子室水位上升，浮子上升，由連桿帶動(dòng)進(jìn)水閥6關(guān)閉，排水閥7開(kāi)啟，補(bǔ)氣器排水，空氣進(jìn)入補(bǔ)氣器，當(dāng)水位下降到浮子室進(jìn)氣水封以下時(shí)，浮子室進(jìn)氣，浮子下降，使閥6開(kāi)7閉，向氣壓水罐補(bǔ)氣。只要補(bǔ)氣器進(jìn)水管處有水，補(bǔ)氣器就不停地循環(huán)動(dòng)作，不斷地向氣壓水罐補(bǔ)氣。補(bǔ)氣器進(jìn)水管處無(wú)水則不補(bǔ)氣。
補(bǔ)氣器的安裝如圖1．10所所示，補(bǔ)氣器的水位上升管頂，應(yīng)低于氣壓水罐內(nèi)的設(shè)計(jì)zui高水位，補(bǔ)氣器的進(jìn)水管與氣壓水罐設(shè)計(jì)zui高水位相連。補(bǔ)氣器的排氣管即氣壓水罐的補(bǔ)氣管應(yīng)在氣壓水罐設(shè)計(jì)zui高水位以上一定距離與它相連。為了使補(bǔ)氣器穩(wěn)定地工作，可在氣壓水罐設(shè)計(jì)zui高水位處設(shè)一貯水盤(pán)，其容積可等于補(bǔ)氣器每補(bǔ)一次氣用水量的2～3倍。補(bǔ)氣器的排水可直接排至低水池或排入下水道。這種自動(dòng)定量補(bǔ)氣器只有當(dāng)壓力罐內(nèi)空氣量不夠而水位上升到zui高設(shè)計(jì)水位以上時(shí)才動(dòng)作。當(dāng)罐內(nèi)空氣量達(dá)到設(shè)計(jì)空氣量，水位不超過(guò)zui高設(shè)計(jì)水位，補(bǔ)氣器則自動(dòng)停止運(yùn)行，不會(huì)有過(guò)量的空氣補(bǔ)人氣壓水罐，因此氣壓水罐不需要設(shè)置自動(dòng)排氣閥。
6.設(shè)補(bǔ)氣罐的水泵吸水管補(bǔ)氣方式
設(shè)補(bǔ)氣罐的水泵吸水管補(bǔ)氣是在水泵吸水管上設(shè)補(bǔ)氣罐、止回閥，當(dāng)水泵啟動(dòng)時(shí)吸水管內(nèi)形成負(fù)壓，將補(bǔ)氣罐內(nèi)的水吸走?？諝馔ㄟ^(guò)進(jìn)氣止同閥進(jìn)入補(bǔ)氣罐，當(dāng)補(bǔ)氣罐內(nèi)水位降到一定位置時(shí)浮球下降堵住補(bǔ)氣罐的吸水口，阻止空氣進(jìn)人水泵吸水管。泵停后吸水管上的止回閥關(guān)閉，形成泵前、后管道與氣壓水罐連通，利用氣壓水罐與補(bǔ)氣罐的水位差把補(bǔ)氣罐內(nèi)的空氣補(bǔ)入氣壓水罐，見(jiàn)圖1.10-10。
7.自平衡補(bǔ)氣罐補(bǔ)氣方式
全自動(dòng)自平衡補(bǔ)氣式氣壓水罐是種革新產(chǎn)品并申請(qǐng)了，它能根據(jù)氣壓水罐內(nèi)氣體損耗情況自動(dòng)補(bǔ)進(jìn)適量體積的氣體，使補(bǔ)氣量與耗氣量達(dá)到平衡，使氣壓水罐內(nèi)氣與水的占用體積始終保持恒定比值，確保調(diào)節(jié)水量占用體積。
自平衡補(bǔ)氣式氣壓水罐的系統(tǒng)圖見(jiàn)圖1.10-11。
顯然管路系統(tǒng)有異於余量補(bǔ)氣式氣壓水罐，其控制系統(tǒng)由簡(jiǎn)單的機(jī)械部件組成，經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)動(dòng)作十分可靠。
氣壓水罐供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工況是氣、水在氣壓水罐內(nèi)各占一定的體積比例，如果比例失衡，必然會(huì)不是氣多水少，就會(huì)水多氣少。在正常工況下，氣壓水罐P2壓力時(shí)的水位應(yīng)如圖1．10-11所示位置。在運(yùn)行過(guò)程中空氣隨水流失，造成水罐內(nèi)氣體短缺，在停泵壓力P2控制下，水泵補(bǔ)水結(jié)束時(shí)水位必然會(huì)上升，并超過(guò)水位控制管(11)管口將管口淹沒(méi)，自平衡補(bǔ)氣閥⑤自動(dòng)關(guān)閉，補(bǔ)氣裝置的進(jìn)氣管與氣壓水罐內(nèi)氣體不再聯(lián)通。水泵停泵時(shí)，補(bǔ)氣罐內(nèi)的水返回水池而形成負(fù)壓，吸氣閥④自動(dòng)打開(kāi)，補(bǔ)氣裝置吸人空氣，待下一次水泵補(bǔ)水時(shí)將氣補(bǔ)人氣壓水罐內(nèi)，直至水位下降至水位控制管(11)管口位置方停止向氣壓水罐內(nèi)補(bǔ)氣。
當(dāng)罐內(nèi)空氣多余時(shí)，迫使水位下降至水位控制管(11)管口下方，補(bǔ)氣裝置的進(jìn)氣管與氣壓水罐內(nèi)氣體相聯(lián)通，由于罐內(nèi)壓力大于大氣壓力，吸氣閥④受罐內(nèi)氣體壓力作用自動(dòng)關(guān)閉，補(bǔ)氣罐處在負(fù)壓狀態(tài)下，氣壓水罐內(nèi)空氣沿管路同人補(bǔ)氣罐，不再自外部吸入空氣，經(jīng)反復(fù)運(yùn)行直至氣壓水罐內(nèi)的水位恢復(fù)至原設(shè)計(jì)水位。經(jīng)實(shí)踐證明，該管路系統(tǒng)的水位精度非常高，約在l～2mm范圍內(nèi)波動(dòng)。該設(shè)備可用于生活供水和消防供水，訂貨時(shí)需告知廠方設(shè)計(jì)參數(shù)，以確定水位控制管(11)管口的位置。
自平衡補(bǔ)氣式氣壓給水裝置不需自動(dòng)排氣閥，在補(bǔ)氣罐和氣壓水罐內(nèi)均設(shè)有止氣裝置，以防止罐內(nèi)低水位時(shí)氣體流失。補(bǔ)氣罐底部應(yīng)高出水池zui高水位300～500rnm，以利回水。
值得注意的是，當(dāng)氣壓給水系統(tǒng)用于消防系統(tǒng)時(shí)，如果管網(wǎng)施工質(zhì)量好、管路系統(tǒng)滲漏量很小，穩(wěn)壓泵長(zhǎng)時(shí)間不能啟動(dòng)或啟動(dòng)次數(shù)較小，罐內(nèi)氣體在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)會(huì)有損耗，氣壓水罐會(huì)因存氣量太少，成了水包，解決這一問(wèn)題的方法可按圖1．10-1l中所設(shè)啟動(dòng)控制閥⑨和回水管⑩調(diào)控閥門(mén)控制回水量，使穩(wěn)壓泵每小時(shí)啟動(dòng)1次，使氣壓水罐在zui高壓力時(shí)水位保持在設(shè)計(jì)要求的位置，即可確保消防需水量、貯備水量和補(bǔ)水量。這是實(shí)踐中行之有效的經(jīng)驗(yàn)。
應(yīng)該注意：氣壓水罐用于消防時(shí)應(yīng)該有四個(gè)壓力變化：P1為消防所需zui低壓力；P1為氣壓水罐需貯備的消防水量后的壓力，也是消防泵的啟泵壓力，即貯備150L、300L、450L。水量后的壓力；P3為穩(wěn)壓泵的肩泵壓力，一般比P2高0．03～0．05Mt)a；P3為穩(wěn)壓泵的停泵壓力，也是調(diào)節(jié)系統(tǒng)漏損量后的罐內(nèi)壓力，一般控制P3～P4為0．1MPa左有。四個(gè)壓力關(guān)系可見(jiàn)圖1.10-12；
要特別注意的是：普通補(bǔ)氣式氣壓水罐不適用于消防供水。普通補(bǔ)氣式氣壓水罐為保證罐內(nèi)空氣量不虧損，以維持其所需工作氣壓，其所補(bǔ)充的空氣量大于其實(shí)際空氣損耗量，因此而得名為余量補(bǔ)氣式。
余量補(bǔ)氣式氣壓水罐內(nèi)的空氣會(huì)越積越多并迫使水位下降，但其zui高壓力始終維持不變。消防系統(tǒng)的氣壓水罐有4個(gè)壓力，見(jiàn)圖1 10一12；其zui高壓力為P4，當(dāng)消防管路滲漏使壓力下降至P3時(shí)，穩(wěn)壓泵啟動(dòng)補(bǔ)氣補(bǔ)水，當(dāng)壓力升至P4時(shí)穩(wěn)壓泵停泵。這樣多次重復(fù)運(yùn)行，余量氣體越積越多，迫使P4水位下降至，P1水位下自動(dòng)排氣閥⑦處開(kāi)始排放多余空氣。此時(shí)罐內(nèi)P1～P2的消防貯備水量為零而壓力仍為P4，當(dāng)壓力降至P3時(shí)，穩(wěn)壓泵開(kāi)始補(bǔ)氣補(bǔ)水，請(qǐng)注意，P3的起始水位為原來(lái)P1處，自動(dòng)排氣閥排氣口孔徑為1mm，其排氣量小于穩(wěn)壓泵的補(bǔ)水量，水位上升淹沒(méi)排氣口停止排氣，水位繼續(xù)上升至P4壓力時(shí)停泵。上述過(guò)程周而復(fù)始，氣壓水罐中P3、p4水位永遠(yuǎn)不會(huì)自動(dòng)恢復(fù)原狀了，亦即消防貯備水量蕩然無(wú)存。反之如果自動(dòng)排氣閥孔徑放大，使穩(wěn)壓泵的補(bǔ)水量小于排氣量，則罐內(nèi)氣壓降至P2時(shí)會(huì)啟動(dòng)消防泵，雖然排氣口會(huì)被淹沒(méi)，但沒(méi)有火災(zāi)發(fā)生啟動(dòng)消防泵也是不期望的。這就是普通補(bǔ)氣式氣壓水罐不適用于消防供水的原因。
用于消防供水系統(tǒng)的氣壓水罐應(yīng)選用隔膜式(膽囊式)氣壓水罐和自平衡補(bǔ)氣式氣壓
水罐；并應(yīng)根據(jù)規(guī)范要求設(shè)置消防貯備水量和系統(tǒng)漏損水量等。
8．定壓式氣壓
圖1．10—13所示系定壓式氣壓的一種方式，其工作原理如下：
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