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管网准用“无负压给水设备”技术条件研究

时间:2018-09-20 11:37来源:未知 作者:saintbox 点击:

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管网准用“无负压给水设备”技术条件研究
●前言
        无负压(管网叠压)给水设备是指管网直接串联水泵增压供水的供水方式所采用之设备。在城镇公用管网上直接装泵抽水一直是供水系统的禁区。其理由:首先是在管网供应能力不足时,个体的超量取水会使管网节点或管段压力下降而影响其它用户的用水安定性。另外,允许用户自由地装泵“入网”有可能带来管网运行安全和水质安全的隐患。
        无负压给水设备正式投向市场已有七、八年的时间。由于管网直接增压方式方法具有节能、节水、省地、省材的优点,特别是因其减少或根除水体二次污染,保障水质卫生安全的特性,而深受业界﹑用户的关注和市场的欢迎,进而推动了该项技术的进步和发展。可以认为该项技术已发展到了具有理论上的说服力和实践证明力的较成熟阶段。已经有条件在较大范围试用和推广使用。推广“直供水”技术和应用“无负压给水设备”的主体应该是管网一方,即城镇供水系统。因而,管网准用条件是该项技术成果推广应用广度和深度的决定性因素。而如何结合自己城市和供水系统的具体情况(Condition),制定出合理、规范、便于操作的“准用条件”是应该深入研究的课题。
1.管网供水能力和取水流量的限定
1.1管网能力的限制条件
        为了限制无负压给水设备超过管网能力取水而使管网压力下降,一些城市在“试用”、“准用”或“技术要求”等文件中,提出了各种限制条件,例如:
●市政管网管径为300mm时吸水管管径不大于100mm(管径限制)。无塔供水设备是集消防和生活、生产用水的特点,研制生产的具有国外先进水平的新一代产品,采用微型计算机可编程控制技术,根据供水管网和水源的多种情况,由微型计算机控制调节各种复杂的工作,实现了智能化供水。
●直接加压设备吸水管流速大于1.5m/S(流速限制)。
●单套设备的额定供水量不得大于32 m3/d(装机容量限制)。
●供水小区总建筑面积不得大于20万㎡(建筑面积限制)。
●利用管网压力不得大于0.12MPa(取水管路压降限制)。二次供水设备是否按规定建设、设计及建设的优劣直接关系到二次供水水质、水压和供水安全,与人民群众正常稳定的生活密切相关。二次供水设施主要为弥补市政供水管线压力不足,保证居住、生活在高层人群用水而设立的。
●水泵吸入口压力低于0.2MPa时自动停泵(水泵吸水口压力限制)。
●管网压力应大于或等于0.22MPa(管网压力限制)。
●使用该设备(shèbèi)对自来水管网串接处产生的压降应小于0.01~0.02 MPa(管网压降限制)。
●市政供水管网口径应大于或等于DN300,楼前供水干管管径应大于DN150(管网管径限制)。
诸多的限制条件体现了管网方面对直接供水技术应用的谨慎态度和对直接装泵抽水的重重顾虑,这是可以理解的。但限制条件的保守、繁复﹑相互矛盾﹑缺乏依据或难以计算和预测时,会使设计者无法下手设计;设备投入使用前用户无法明确得知该设备是否会被违规禁用;或本有条件使用者无法实施,显然不利于该项技术的推广应用。
1.2管网能力的分析
       宏观上看,管网供水能力取决于净水厂制水能力、送水泵站送水能力、管网配水能力与送水量是否配套,以及管网运行调度的动态供水能力是否可满足用户最大需求水量的要求。目前,国内很多城市出现供水能力充足或过剩的局面。表现为水厂送水压力过高;管网服务压力升高;末端压力合格率上升;管段实际流速低于管网设计之最大流速和经济流速等具象上。管网能力的提高是推广“直接供水”方式的物质基础和前提条件。
具体地谈管网能力问题实际上是个体用户的需求、管网能否满足的问题。例如:某用户申请供水,其居住小区有普通Ⅱ类住宅500户,依建筑给水设计规范设计之秒流量(最大短时流量)为13L/S(47m³/h),根据地理位置应在某管段上(例如DN300管)开口接出取水管。而该管段是否有能力满足需要?实际上这是一个管网水力计算的问题。管网的拓朴结构有环状和枝状类别之分,水力计算方法毋需赘述。管网水力计算题目对于管网经常性管理工作较差的供水系统,可能会因基础数据和运行数据不足,解题时有些困难。这可以通过测压、测流、试验等工作来获取数据,并逐步使管网管理工作科学、正规地完善起来。
当水力计算结果认为该管段取水能够满足用户需求时,则可批准该用户之取水流量,并依照国家标准如《室外给水设计规范》等设计出经济合理的居住小区的进水管路图。
依计算公式
  (1)、
  (2)可以算出该小区进水管路的自由出水流量,即管路向开口容器(水池)送水的流量Q=114m³/h。如果在出水管端连接水泵(water pump)抽水,此流量Q就是应限制的负压抽水的临界点,只要可控制水泵的出水流量小于限制流量Q,则不会出现负压吸水现象。应该指出,水泵直接管网增压时所增补扬程的高、低对管网的压力降无任何影响,唯有取水流量是影响管网压力的因素。例如:500户低层住宅用水量和经过水泵加压后送至数十米高层住宅500户时的用水量是相同的,水泵增压而不增流量,自然不会因为增压而影响管网压力安定。所以,只要可以控制住水泵在任何工况下都不会超过限量抽水,即:只需要将“水泵应在管网限定流量下运转不得超量取水”列为管网直接加压供水设备的准用条件就可无能力不足之虑了。
1.3无负压给水设备   实现“不超量取水”的原理和方法。
      负压给水设备按工作原理分类可分为两类。无负压供水设备设备直接连接在市政来水管网上,不需要修储水池,充分利用了市政来水管网的压力,设备具有高效节能、环保无二次污染、自动化程度高、易维修等特性,逐步成为现代建筑的理性的供水方式。负压消除型和无负压生成型。
1.3.1负压消除型
       进水管从水罐上部注水入罐。罐顶装有一个注排气阀,它具有在满水时关闭,在罐内产生负压或水位下降时打开阀门补入大气的作用,所以也被称为“真空消除器”“真空补偿器”等。该类装置有浮子、浮球等机械式、有靠电接点真空表或水罐水位接点控制电磁阀启闭的电动式等方式各异,名称标新的很多品类。在水罐注满水时此阀闭紧,此时水罐为承压的密闭容器,可视为管路上增加了一个有突然放大和突然缩小局部阻力损失的异径管。罐底连接至水泵进水口,并建立了水泵出水口的静水头。
设备运行有如下三种工况:

  (1)管流静止状态(水泵停转时)
Q1 = Q2 = 0
P1 = P0 = P2                          
  (3)
式中 Q1 — 进水管流量(单位:立方米每秒)
         Q2 — 出水管流量
P1 — 自来水管网压力
P0 — 进水口压力(P0≈水罐内压力)
P2 — 出水管压力

  (2)管流为连续(Continuity)流状态(水罐满水时)
Q1 = Q2 = 用户使用流量
P0 = P1 - SQ1²                         
  (4)
P2 = P0 + △H
式中   S — 进水管路阻力特性系数
       △H — 水泵作功扬程
此时管流可视为连续性非恒定流。水泵依据用水流量的变化而变速运转,自动改变扬程P2和流量Q2满足用水需求。进水管流符合不可压缩流体稳定流动的连续性方程式特征,故Q1 = Q2;进水口压力P0可叠加到水泵扬程上利用。所叠压力是随流量而变的变量而非定量,更不是管网上的压力P1。在叠压节能计算和设计选泵时应考虑此数学关系。

  (3) 管流分离状态(水罐接通大气时)
Q1 < Q2
P0 ≈ 0              
  (5)
P2 = △H
当用水流量增大,水泵升速追随,致使Q2 > Q1,此时由于水罐补水△Q = Q2 - Q1,使罐内水位下降,导致管流拉断,破坏了连续性流态而产生负压。若罐顶上的注气阀在负压生成后可及时打开补入大气,则使水罐变为了开口容器。这时的进水流量Q1为管网压力P1和管路阻力特性决定的最大能力流量,是负压吸水的临界流量。水泵此时工况为虽无吸程也无叠压的水池取水方式,出水则是以设定的恒压控制线控制水泵转数的传统变频供水方式。形成了出水管流与进水管流不相关的连续性流态,向用户正常供水。
从上述分析中可以看出:由于设备在负压生成后可以消除,所以从管网取水流量不会大于自由流出流量即负压吸水之临界流量。如果认为该流量是管网准用的最大流量,则设备并未超此限量。
然而令管网方有所顾虑的是,进气阀可靠性难以把握,一旦进气阀不能打开,而水泵(water pump)出水又出现大流量的工况时岂不是负压下超量取水吗?因此,还需要要求进水口有停泵压力的控制。
1.3.2无负压生成型
        以智能控制的手段使水泵在限定流量(单位:立方米每秒)下运转,使水泵出水量不会大于自由流出流量则根本不会产生负压,而不是产生后再去消除。该类设备工作原理可用图3说明。
以图1示例管路及数据绘制出曲线,可见到当满足用户所需最大流量13m/S时,进水口之压力P0为0.17MPa。将此点作为水泵调速的流量控制点,控制水泵在运转或事故等任何时候均不会超过控制流量出水,则根本不会产生负压,而使管路水流保持连续(Continuity)流态。
还可以看到,水泵在控制流量下从管网中的最大取水量为43m&sup3;/h,而管路自由流入水池时的流量可达到114 m&sup3;/h。显然,前者对管网压力的影响会更少。
2、不可忽视“瞬变流”对管网的冲击
        对“无负压给水”这一约定俗成的称谓尚无规范和准确的定义。如果以“无负压”即“无吸程”来解释,是指水泵或设备不会在负压下抽水,即该套设备不会比管网取水管向水池放水的流量大。因此,管网有能力向小区供水时就无理由准用“水池”而禁用“无负压设备”。孰不知,承担着向社会提供生活必需的公共产品的责任人——管网一方,最为担心的是五花八门的设备与管网直接连接后会对管网安全产生不良影响。例如“瞬变流”对管网的冲击。
在密闭的压力输配液体的长距离管路中,瞬间产生负压的现象是常见或不可避免的。例如:流量(流速)瞬变,旋涡流中心,十字连接管流量分配突变,T型连接时水射器原理,文丘里管效应,虹吸或高差跌落,管网流速图上流束尖峰等环境下都会有“负压”生成,其中因瞬变流产生的拉断——弥合水锤是危害管网安全的大敌。“水锤”可产生的超常压力,以及由于负压、气囊、气阻、振荡、冲刷管壁等现象不仅会影响管网安全运行,而且会产生影响水质的“赤水”“混水”出现。所以对于管龄长、无内防腐衬里的陈旧管路,还是应慎用直接抽水的设备。对于无负压类设备,应该要求它具有抑制和消除瞬变流态的对策。由于对瞬变流冲击的监测,试验和定量分析是很困难的事情,因此要提出合理的具体的技术指标和检测(检查并测试)方法,还有待深入地研究,但起码要求准用的设备工作原理清楚并有理论上的说服力,对于忽视“瞬变流”存在的“无负压给水设备”,有理由持保留态度。
3、涉及饮用水卫生安全方面的限制条件
        准用的给水设备(shèbèi)应符合国家和地方生活饮用水卫生监督管理及涉水产品安全卫生的有关规定。对于“无负压给水设备”还应包括,防止倒流污染和防止水泵停机时间过长而产生“死水”污染等要求。关于是否要求在设备中增设消毒设施或补氯等措施(指针对问题的解决办法),应视是否存在水体贮留来确定。对于全密闭无蓄水容积的直供水方式,当然可以不必考虑。
●结语
     直接供水系统是指从水厂→管网→增压→用户的连续流程,构建这个系统是一项复杂的系统工程。而且直接供水方式是对传统供水体系的变革,不仅有大量的技术课题需要面对,而且还有涉及法律、行政管理和各方面利益等诸多矛盾需要解决,可喜的是,目前一些城市已经开始了对这些课题的研究并取得了成果和经验。
对消除负压的原理及几种方法的形式和特点作了论述
2007年10月17日 星期三
  13:49
        城镇管网不允许水泵在负压下抽水,也不允许水泵脉动,流量突变等原因使取水管路中产生负压。因此,“无负压”成为了管网准许接泵抽水的首要条件。于是“无负压”技术研究也成为了热门课题。自1998年无负压给水设备面市以来, “无负压”的技术装置和产品不断涌现,五花八门的专利申请已近百件。一项看来简单的应用技术,令人有深奥和神秘的感觉。但如果我们不去管那些机关巧妙、各项专利内容以及各自的技术秘密或诀窍,仅对目前已上市的无负压给水设备按照“无负压”的工作原理来分类,可归纳为如下几种消除负压方法:
      
  1、 补入空气法
       1.1原理概述
       如果在上端进水(接管网)下端出水(接水泵)的密闭水罐的顶部装上一个或一组吸气阀,则可在水泵抽水流量(单位:立方米每秒)大于管网进水流量而产生真空时打开吸气阀吸入大气,使密闭水罐成为在大气压力下的开口容器,因此消除了负压,使管网流量限定在负压抽水的临界流量以下。这种常用的吸排气阀的技术和装置,显然属于成熟和有效的技术,因此“补气法”成为无负压给水设备绝大多数产品采用的消除负压方法。在我国最早的该类专利申请中,见于1997年的“机械式真空补偿器”实际上是一个浮子式吸气阀,当水位下降时浮子及阀芯下降接通大气;而称为“电动式真空补偿器”的专利申请就是一个受液位接触点控制而打开的电磁阀。现在很多产品也不在遮遮掩掩地作什么“保密”处理,而是公开在罐顶装上一个“吸排气阀门”。简单的原理和普通的构造被说清楚后,使得“无负压给水类设备”更容易被人理解和接受。
        1.2 存在的问题
        1.2.1“补气法”是在真空产生时吸入大气,自然会有空气或吸入物污染水质的可能。为此,北京市的有关文件提出“防止局部污染”,“防空气污染水质”的条款,就是针对“补气法”的这一缺点来说。市场上也出现了称为“真空全密闭”的产品(Product),针锋相对地指向了吸气阀补气法的产品。
        1.2.2 笔者曾撰文对吸排气阀动作可靠性问题提出疑义﹝见注1文﹞是出自两个方面的原因,首先是作为机械结构器件的浮子阀或电磁阀必然存在的动作失灵和机械寿命问题。特别是当管网水压足够而水泵容量不大时根本没有缺水负压产生的条件,面对瞬变流产生的负压,动作相对迟缓的机械阀门也根本不会动作,因此,出现阀门长年不动,该动时动不了,而形同虚设的现象。
        另外,诺大的水罐截面面积,使罐中水位下降到达控制高度时间较长,在吸气阀打开前的过渡时段,负压早已形成并可能导致水体汽化,析出气泡,聚成气穴、气囊,充塞在水罐顶部,恰在管网连接的进水口处,使得进水过程中呈现汽液两相流的非稳定流态运动的水力因素。此时进气阀能否打开?能否排气、补气都是较难把握的。如若不能顺畅的排气、吸气则会有管道水阻增大、压力增高或压力振荡不稳,甚至会造成管道接头漏水,管壁疲劳而降低使用寿命或发生爆管事故,这是管网方面最担心的事情。笔者所知因吸气阀失灵或打不开的故障(fault)导致水泵、电气故障时有发生,甚至有把进水罐都吸瘪的恶性故障。
        1.2.3负压消除检验标准、实验方法和检验手段过于简单、含糊。表现为缺少定量的指标,缺少动态过渡过程(guò chéng)的指标,在产品标准中采用“进水流量小于出水流量时负压消除器自动打开”的试验方法,而并不规定(guī dìng)进水或出水流量的数值,则是很容易达到要求的低标准。譬如,将进水阀门关闭,进水量必然小于出水量,吸气阀是很容易打开的,但这并不能代表正常工况流量时的状况。
       1.2.4储水罐容积难以选定。笔者曾在文章中提出过“在基本不改变供水现状和格局的限定条件下扩大直接供水范围”, “优先考虑管网能力和安全的价值取向”,“维持一部分水池、水箱的二次加压供水方式”等观点﹝注1﹞,不赞成在管网能力不能满足最大需水流量时通过储水罐来“贮水调峰”,即:管网进水流量会小于用户用水量时则不准使用“无负压”设备。于是,进水罐只是为了消除负压动作过程中缓冲水量的需要就可以很小了。当然为了扩大无负压产品使用范围,讨好用户,增加卖点,可以增大蓄水罐容积并命名为“稳流补偿器”,甚至可以把它作成100m3之大。切不说如此庞然大物加工、安装、打压、试水都存在工艺上的很多问题,只问购买如此巨大的一个压力容器要价值几何?再说,一旦蓄水量需要达到100 m3用来补偿进水量和用水量之差时,所谓的真空抑制器或是“吸气阀”就处在长时间打开的接通大气的状态下,密闭的水罐就是一个开口水池。既无管网余裕压力可叠加利用,也需要考虑蓄水时间若过长的水质变坏问题。如此分析,还是老老实实用“水池”的好。还有,水罐容积的计算也是有问题的,如公式为:V容积=(Q出-Q进)△t
          Q进---用水高峰期的自来水进水量(m3/h)
          Q出---用水高峰期的顾客用水量(m3/h)
△ t---用水高峰的持续时间
此式中,除Q出一项是设计师可依据规范计算出的数据以外,而自来水的进水量 Q进和高峰持续时间△t,几乎是设计师无法得到可靠的数据的,也很难有相对准确的估计,因为影响管网出水量的不确定因素实在是太多了。
        基于“贮水调峰”的设计思想又有了“水箱式无负压给水设备(shèbèi)”的出现,有的是用切换进水端,从水箱或是管网进水,有的则是从水箱和管网各自取水的两套设备切换运行。这种方式,几乎丧失了“管网直接给水”的全部优点。水池仍需要消毒、清洗,而且为避免水箱死水,不管管网压力能否保证直供水,水池每天都需要清空一次,凭添了许多麻烦。至于可以叠压节能的优点,要通过投资回收率或投资效益比的评价,算计一下经济上是否值得投资“水箱式无负压”。
       1.3“吸气感染”的对策
       真空下吸入空气,而且吸气口就是排水口,也有吸入小虫等污物之嫌,由此产生了对“补气法”的非议和拒绝。于是就有了如下几种对策。
       1.3.1加“过滤器”。在进气口加装空气过滤芯等装置,防止颗粒物进入水罐,当然是防治污染的有效办法。但不知过滤器的阻力损失是多少时,很难确信它能通畅地进气或排气。
       1.3.2橡胶囊或隔膜式罐体。由此形成气水分离,水体不会接触空气而称之为全密闭形式,消除负压的机理仍是靠囊外吸入大气压力,使在负压下吸凹的胶囊膨胀。对于这种方式有“胶囊寿命”,“橡胶老化后是否有析出物”等材质问题的疑问;有运行中水中气体在囊中或隔膜下无法排出,只有经过水泵排出,因而会造成水泵气蚀而影响水泵的使用寿命的问题,还有人认为胶囊和隔膜在向外受压的受力状况下可正常动作,而负压吸力下则难以保证动作可靠。以及“存在吸瘪胶囊的吸力,导致未充分利用储水就停机”(注2)等等指责。
       1.3.3分仓式罐体。罐体被制造成两个仓体,分为水仓和气仓,罐体在全密闭状态下运行,当水仓中产生负压时吸气阀打开,从气仓补入气体,做到了不与外界空气接通,由于厂家的技术保密,笔者对其性能不够了解,只是见到“气仓气体是否存有害物质”、“罐体内气体积存造成水仓逐渐减小”、“气体若进入水泵从而影响水泵性能,并且对水泵流道及叶轮造成一定损害”等不同见解。(注3)
        1.4小结
吸(排)气阀是输配水管道的常用设备,给排水设计手册中写到,“在管道隆起点和平直段的必要位置(position )上,应装设排(进)气阀,以便及时排除管内空气,不使发生气阻,以及在放空管道或发生水锤时引入空气,防止管道产生负压”。(注4)吸气阀方式是具有理论依据和实践证明(zhèng míng)的成熟的简单的技术。就是这样简单明瞭的工作原理和罐上装个吸气阀就可行的简单装置竟会演变出稳流补偿器、真空抑制器、负压消除器、予压平衡器、管网镇流器、管网保护神等中国乃至世界的新产品。使得“无负压概念满天飞,发明人叫苦不迭”,“利用人们不懂混淆(to blur)视听,玷污了无负压这个概念”(注5)。---有人如是说。
        2.预加压力法
        在一个上进水下出水的橡胶隔膜压力罐的气室中预加一定的压力,用空气压缩机或氮气瓶等施压均可实现。保持自来水的进水口有一定的压力,就限制了取水量,并不会使管道产生负压,这项技术60年代就有用于密闭液体容器上,最近被个别厂家采用于无负压给水设备,显然是可行的技术。但它的隔膜式罐必然有1.3.2节所述的各种缺点。
        3.缓冲罐补流法
        当管网能力充裕,而用户水泵很小之时,根本就没有缺水性负压的生成条件,即不会产生出水流量大于进水流量的断流现象。此时水泵可串联到管网上直接抽水,但是瞬变流产生的负压还是会影响管网安全(注1),在水泵起动,停泵,振荡,失控,出水管断裂等很多情况下都会产生瞬变流负压。为避免此现象造成管网脉动,可以在水泵进水管上并联一个空气罐,罐中积蓄着管网压力和罐中水位高度的势能,当水泵吸口因瞬变流态突然产生水柱分离的时段初,空气罐向水泵口补给流量。由于空气罐的补给作用管中负压被控制在水体气化压力以上,从而消除了负压,破坏了水柱分离及再弥合的产生条件,使水流脉动或水锤压力上升得到控制,对管道运行的安全性及稳定性具有重要的作用。
        有的设备,水泵不使用变频器调速而是直接起动和停止的定速运转的2-3台小泵进行台数切换控制来调节流量,每台泵旁边立一个小型空气罐用于缓冲流量瞬变,这样的设备在日本国多见。
       
  4、智能(intelligence)控制法
在认知了管路负压生成机理的基础上,使用先进的智能(intelligence)化控制设备和技术,自动控制水泵工况和水体流态,从根本上消除负压生成条件,则不会产生负压而不是产生之后再去消除。-----这种全新设计理念的产品一经推出,就引起了业内的关注。因为从理论上讲,有三点可以说明它是先进的。其一,产生负压再去消除的动态过程仍然是流量突变的振荡过程,造成用水安全性和快适性的不良,而根本不会产生负压则用水稳定性必然良好。其二,由电子器件构成的控制系统具有高可靠性和半永久性寿命期,并有动作精确,响应速度快等优点。这是任何消除负压的机械装置所不能匹敌的,因此对管网有更可靠、更敏捷的保护作用。其三,不需要吸气排水的过程,不需要贮水水罐,水泵可直接管网,因此是真正的全密闭。
        自动控制的概念,可以广义的理解时,则很简单的位式控制也被称为自动控制。例如,在进水罐上装一块电接点压力表,当压力低于某定值,(例如,北京规定为0.2MPa时停泵)断电停泵。或在罐上装一只电接点真空表,发生真空度为某值时进行吸气阀控制等。为了和这样的简单控制相区别。本文中使用了“智能控制法”的提法。为了根本不产生负压和完成加压送水满足用户需水要求,该智能控制应是由如下功能模块构成的自控系统:
       4.1压力或流量约束条件控制。
       4.1.1在取水管端口监测管网压力值,当它低于规定下限值(例如0.2MPa)时,发出控制指令,停止水泵运转。当管网能力冗余,管网压力很高(例如此京市管网压力可达0.5MPa以上)时,除非管网事故,很难因取水超量而产生低于下限的压力。很高的管网压力也可以抑制水泵脉动对管网的冲击。因此“压力下限控制”在此样管网条件下是简单易行的方法。由于瞬变流负压有可能产生瞬间压力突降,这可以使用大阻尼装置或设定长阻尼时间,把瞬变流态造成的压力波动滤去,权当并未发生此事件。否则有可能造成突然停泵、多次停泵等影响正常用水的问题出现。
        如果在压力下限停泵之前有一个缓冲的空间,例如,当压力0.22Mpa时约束水泵不再升速,使水泵在管网特性曲线的作用下自然地改变工况。管网常常会自然恢复压力。从而减少了突然停泵次数,这对于管网压力相对较低,压力值在约束条件的临界点附近飘移时会有很好的效果。
        4.1.2流量约束的控制方法适用于管网压力较低,管网能力较弱的条件下。有的城市管网干管末端压力仅有0.12Mpa~0.15Mpa的较低压力,例如德州市的管网。但通过水厂控制系统可以恰适的调度,保持管网压力的稳定性。若用较苛刻的压力约束条件,几乎无法推广使用无负压供水设备。而流量约束控制用以限定用户的取水流量,只要用户不超此允许的流量用水,则可不管管网在取水口处的压力是多少,只要不是负压哪怕只剩1m或2m水头也无妨。这就大大扩展了无负压供水方式的应用范围(fàn wéi)。流量限定条件的原理,计算方法等问题在(注1)及(注6)文中已有论述。
        流量的监测可以使用流量计。但流量仪表价格昂贵,维护麻烦,一般只会在管网直接加压的大流量供水的末端加压站上使用。一般小区、楼宇用的无负压供水设备可用压力仪表检测压力,通过压力和流量的关系式作成数学模型,将压力演算为流量进行控制,这在微机控制系统中是不难实现的,但模型需要的数据往往设计时提不出来或计算不准确,所以需要现场运行实测,这样就加大了现场工事的工作量和时间,增加了工程造价。因此,大多用估算的数据,并不追求模型的精度。所以管网准用流量指标下达时应留有余地。
        4.2瞬变流负压的抑制
抑制瞬变流即避免流量的突变,有水泵的软启动,软停止,台数增减时的平滑处理,流量(压力)超调的限制,调节振荡的防止,控制系统故障产生失控的处理等方法。控制的目的,是保持非恒定流的连续性流态,即使得进水流量的和出水流量相等,不产生出水瞬间流量大于进水而拉断水柱的现象。为了更加保险,可以在进水管路和泵吸水口之间安装压力缓冲罐冲防止控制系统失灵或滞后出现瞬变流冲击管网。
        4.3、出水的恒压控制
水泵在叠加管网压力下运行,有很多新的问题(注7)出现。其中,出口压力受用水流量变化和管网压力变动的双向扰动,以及叠压后水泵流量范围变大,特性曲线变化等问题都使得出水恒压控制变的困难。传统的PID调节及出口压力恒定方式很难有良好的控制特性和节电的效益,采用现代控制理论和方法组成结构简单,控制稳定,适应性好的控制系统是大有文章可作的。
        4.4多样化的控制功能
无负压给水设备的控制功能除“抑制负压产生”和“出水恒压控制”的基本功能之外,还应具有非常多实用性强的附加功能,如停水停机后来水时自动启动,停电后复电再启动,水泵故障时备用泵自动投入,工作泵和备用泵定时切换以免水泵停机死水时间过长等人性化的事故自处理和自启动的功能。还有电气开关无火花,仪表断线或失效保护、水泵失速限制等安全保护性功能以及节电最大化、水泵低频运转控制等软件实现的优化控制功能。多样化的控制功能推动了无负压供水设备向无人值守、免维护、长寿命、低噪声、节电最大化、安全供水无事故、安定用水很舒适的高端产品发展。
        结语:无负压供水设备作为一项新技术产品,技术优点显著,社会需求热烈,市场前景广阔,因而生产厂家如雨后春笋,市场产品五花八门,鱼龙混杂。由于没有权威性标准,没有权威的标准制定者,从学术上看,关于无负压供水设备的技术介绍和论述,大多来自生产厂家的产品样本,缺少有份量的学术性论述,未见过有价值的实验报告和研制报告,在这样的氛围下即使制定出行业标准也只能是低水平的,低指标的,无法满足市场需求,无法判别产品品质(Character)的真正优劣,不能指导用户明明白白的消费
  (见注8文),这必然会影响(influence)市场的健康发展。
 

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