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简述供水压力罐原理与应用

2018-05-31

  供水压力罐用于系统中用于系统中起缓冲压力波动及部分给水的作用,在热力系统中主要是用来吸收工作介质因温度变化增加的那部分体积;在供水系统中主要用来吸收系统因阀门、水泵等开和关所引起的水锤冲击,以及夜间少量补水使水系统主泵休眠从而减少用电,延长水泵使用寿命。起缓冲压力波动及部分给水的作用,在热力系统中主要是用来吸收工作介质因温度变化增加的那部分体积;在供水系统中主要用来吸收系统因阀门、水泵等开和关所引起的水锤冲击,以及夜间少量补水使供水系统主泵休眠从而减少用电,延长水泵使用寿命。
  早期的供水方式多采用高位水塔利用落差产生的静压来完成,无塔供水就是取消了高位水塔,直接用水泵加压力罐的模式来取代了水塔,压力罐起缓冲水锤和延长水泵休眠的作用,由于经常用在无塔供水设备上,与水泵配套的压力罐通常也叫供水压力罐,无塔供水压力在整个系统中起缓冲水泵启动和停止瞬间产生的水锤冲击的作用,以及配合压力开关使用延长水泵的休眠时间。
  无塔供水就是取消了这种水塔,直接用水泵加压力罐的模式来取代了高位水塔,用压力开关来控制水泵的启动和停止,后来出现的压力罐起缓冲水锤和延长水泵休眠。
  供水压力罐工作原理
  供水压力罐用于系统中时,由于系统压力比预充气体的压力,所以会有一部分工作介质进入气囊内(对隔膜式来讲是进入罐体内),直到达到新的平衡,当系统压力再度升高,系统压力再次大于预充气体的压力,又会有一部分介质进入囊内,压缩囊和罐体间的气体,气体被压缩压力升高,当升高到跟系统压力一致时,介质停止进入,反之,当系统压力下降,系统内介质压力低于囊和罐体间的气体压力,气囊内的水会被气体挤出补充到系统内,使系统压力升高,直到系统工作介质压力跟囊和罐体间的气体压力相等,囊内的水不再外系统补给,维持动态的平衡。
  供水压力罐的安装
  供水压力罐按照以下几点来进行安装,就可避免一些由于供水压力罐安装不对而引起的麻烦,简单而且有效。
  1、供暖系统中建议将供水压力罐安装在系统水温相对最低点地方,一般安装在系统的回水端,储热水箱的冷水入水端。24L及24L 以下的气压罐因自重较轻可直接连到系统管道上。为避免供水压力罐在工作时进水和自重对系统管道产生较大的载荷,对于24L以上的供水压力罐其自身带有三脚支架,可用金属软管把供水压力罐连接到系统,埋地螺钉固定供水压力罐支脚,保证使用过程中的平稳、
  2、供水压力罐附近要安装安全阀,避免在系统压力异常的时候损坏气压罐和系统其他部件;
  3、在供暖和空调闭式循环系统上,不能把供水压力罐装在水泵的出水口,这样可能会造成水泵的气蚀。
  4、供水压力罐在热力系统中如空调、锅炉、热泵等一般安装在系统的回水端。
  供水压力罐的结构
  供水压力罐是由罐体、气囊、法兰盘(进/出水口)及补气口四部份组成。
  1、罐体一般为碳钢材质,外面是防锈烤漆层,也有不锈钢材质的;
  2、气囊为EPDM 环保橡胶(三元乙丙橡胶);
  3、气囊与罐体之间的预充气体出厂时已充好,一般无需自己加气,除非你需要更大的预冲压力。
  4、法兰盘一般也为碳钢材质,也有不锈钢材质的,通常供水压力罐容积越大接口会越大,一般在1寸左右,可以按照自己的需求来选择接多少通的阀,方便使用。
  5、外形分带支脚跟不带支脚及立式与卧式之分,可按照自己安装的需求来选择。
  太阳能高温供水压力罐
  太阳能高温供水压力罐区别于一般太阳能压力罐,太阳能高温压力罐耐温140 度,专门开发应用于分体式承压太阳能闭式系统以及其他需要耐温超过110度的系统,吸收系统水因温度升高而膨胀的那部分体积,能有效防止闭式系统的压力波动,配合自动补水阀使用,可起定压补水作用。
  供水压力罐的选型
  1、热力系统中(锅炉、空调、热泵、热水器等)膨胀罐的选型:
  V = K· Q / AF
  AF =  (P1 + 1) - (P2 + 1 ) / (P1 + 1 )
  V= 供水压力罐的体积
  C=系统中水总容量(包括锅炉、管道、散热器等)
  e=水的热膨胀系数(系统冷却时水温和锅炉运行时的最高水温的水膨胀率之差,见下表),标准设备中e=0.0359(90℃)
  P1=供水压力罐的预充压力
  P2=系统运行的最高压力(即系统中安全阀的起跳压力)
  假如系统水总容积为400L的锅炉,安全阀起跳压力为3bar.应该选用多大体积的供水压力罐?V ≈38.3L按选大不选小原则,最接近的是50L的供水压力罐。
  2、定压系统中(变频供水、恒压供水等)供水压力罐的选型:

  为避免水泵频繁启动,供水压力罐的调节容积应满足一定时间的水泵流量(L/min),计算公式如下:

  K=水泵的工作系数,随水泵功率不同而变化,具体见下表:

P(HP)

1-2

2-4

5-8

9-12

12

K

0.25

0.375

0.625

0.875

1


  K = 水泵的工作系数,随水泵功率不同而变化
  Amax = 水泵的最大流量(L/min)
  Pmax = 水泵的最高工作压力(水泵停机时系统的压力)
  Pmin = 水泵的最低工作压力(水泵启动时系统的压力)
  Ppre = 供水压力罐的预充压力
  V = 供水压力罐的体积
  其中1HP(马力)= 0.735KW
  例如一恒压供水设备水泵功率为4HP,水泵最大流量为120L/min,系统压力低于2.2bar 时水泵自动启动,系统压力达到7bar 时,水泵自动停机,供水压力罐预充压力为2bar,该系统要选用多大的供水压力罐?
  由上表可知:水泵功率为4HP 时,K=0.375
  查供水压力罐选有80L 的,所以直接选用无塔。
  隔膜式供水压力罐
  隔膜式供水压力罐壳体是直接与水接触的,所以壳内都喷涂防锈层。罐的接口与壳体之间是焊接而成。这样在焊接的过程中,高温就会将防锈涂层氧化。本来是银白色的涂层,在焊接后呈现黑色。用手触摸可感觉有黑色小颗粒。那么这些看似微不足道氧化点工作时长期与水接触,慢慢就会生锈并逐渐扩大,直到整个罐体生锈,为什么这种供水压力罐用一段时间后,倒出来来的呈黄水也就不足为奇了。
  隔膜式供水压力罐的内膜是通过热轧的方式固定在供水压力罐的两个半壳的碳钢中间,这种工艺过程如果处理的不好,就会留下微小的气孔在内膜和碳钢之间,这些微小的气孔就会将预充的气体泄露出去,供水压力罐如果泄露气体,90%就是从这里泄露的。这种漏气的供水压力罐用一段时间如果不再补充气体就不能起到定压卸荷作用。而这本身是很难察觉。由于罐壁厚度一般在1mm左右,接口直接与罐焊接在一起,这种联接方式可承受的扭力相当小。而安装罐时只能抱着壳体旋转,这样如果用力太大或过猛,就会将接口旋断。这种情况在空调生产过程中最为常见。
  气囊式供水压力罐
  气囊式供水压力罐内部有一个整体的气囊,在工作时水只进入气囊内,不与壳体接触。接口处用法兰盘连接。这种结构就避免了焊接过程引起的生锈问题。这种结构的供水压力罐的气囊可更换。同样,由于是法兰连接,故它的接口就可以承受很大的扭力,在安装过程中就不怕会扭断接口。
  供水压力罐故障及解决办法
  1.气囊破裂:气囊破裂时,水泵压力上升和下降都比平时快,水泵启动频繁,有时候直接从充放气口有水冒出,或者用手去按一下充放气口阀芯会有水冒出,对于气囊式的压力罐来讲,气囊破裂只需要更换一个新的气囊,重新充好预充气体即可正常使用;
  2.罐体破裂:一般这种情况很少,罐体破裂一定是气囊破裂失效后没被发现,然后系统的水锤冲击导致的,对于这种情况只能重新更换一个新的压力罐;
  3.预充气体压力不足:预充气体压力不足时,水泵启动和停止次数也比较多,但是用手按充放气口阀芯没有水排出,这个时候可以把压力罐卸下来,用胎压计测试下气体压力,如果低于1bar,可以用打气筒或者空压机重新补气进去直到达到压力罐上所标注的预充压力大小。

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