自1998年无负压给水设备面市以来, “无负压”的技巧装置跟产品一直呈现,不拘一格的申请已近百件。一项看来简单的利用技巧,令人有深奥跟神秘的感到。但假如咱们不去管那些机关奇妙、各项内容以及各自的技巧机密或诀窍,仅对目前已上市的无负压供水设备依照“无负压”的工作原理来分类,可演绎为如下多少种消除负压方法:

1、补入空气法

1.1原理概述

假如在上端进水(接收网)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巧跟装置,显然属于成熟跟有效的技巧,因此“补气法”成为无负压给水设备绝大多数产品采取的消除负压方法。在我国早的该类申请中,见于1997年的“机械式真空弥补器”实际上是一个浮子式吸气阀,当水位降落时浮子及阀芯降落接通大气；而称为“电动式真空弥补器”的申请就是一个受液位接触点把持而打开的电磁阀。当初很多产品也不在遮遮蔽掩地作什么“保密”处理,而是公开在罐顶装上一个“吸排气阀门”。简单的原理跟个别的结构被说明白后,使得“无负压给水类设备”更轻易被人理解跟接收。

1.2 存在的问题

1.2.1“补气法”是在真空产生时吸入大气,天然会有空气或吸入物沾染水质的可能。为此,北京市的有关文件提出“避免局部沾染”,“防空气沾染水质”的条款,就是针对“补气法”的这一毛病而言。市场上也呈现了称为“真空全密闭”的产品,针锋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坚固性问题提出疑义﹝见注1文﹞是出自两个方面的起因,首先是作为机械结构器件的浮子阀或电磁阀必定存在的动作失灵跟机械寿命问题。特别是当管网水压足够而水泵容量不大时基本不缺水负压产生的前提,面对瞬变流产生的负压,动作缓慢的机械阀门也基本不会动作,因此,呈现阀门终年不动,该动时动不了,而形同虚设的景象。

另外,诺大的水罐截面面积,使罐中水位降落达到把持高度时光较长,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,使得进水进程中显现汽液两相流的非牢固流态活动的水力因素。此时进气阀是否打开？是否排气、补气都是较难掌握的。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,管壁疲劳而降落利用寿命或产生爆管事变,这是管网方面担心的事件。笔者所知因吸气阀失灵或打不开的故障导致水泵、电气故障时有产生,甚至有把进水罐都吸瘪的恶性故障。

1.2.3负压消除考试标准、实验方法跟考试手段过于简单、含糊。表示为缺乏定量的指标，缺乏动态适度进程的指标,在产品标准中采取“进水流量小于出水流量时负压消除器主动打开”的实验方法,而并不划定进水或出水流量的数值,则是很轻易达到请求的低标准。譬如,将进水阀门封闭,进水量必定小于出水量,吸气阀是很轻易打开的,但这并不能代表畸形工况流量时的状况。

1.2.4储水罐容积难以选定。笔者曾在文章中提出过“在基本不转变供水现状跟格局的限定前提下扩大直接供水范畴”, “优先考虑管网才干跟保险的价值取向”，“坚持一局部水池、水箱的二次加压供水方法”等观点﹝注1﹞,不同意在管网才干不能满意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利用“无负压”设备。于是,进水罐只是为了消除负压动作进程中缓冲水量的须要就可能很小了。当然为了扩大无负压产品利用范畴,谄媚用户,增加卖点,可能增大蓄水罐容积并命名为“稳流弥补器”,甚至可能把它作成100m3之大。切不说如此硕大无朋加工、装置、打压、试水都存在工艺上的很多问题,只问购买如此宏大的一个压力容器要价值多少何?再说,一旦蓄水量须要达到100 m3用来弥补进水量跟用水量之差时,所谓的真空克制器或是“吸气阀”就处在长时光打开的接通大气的状况下,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,也须要考虑蓄水时光若过长的水量变坏问题。如此剖析,还是老老实实用“水池”的好。还有,水罐容积的盘算也是有问题的,如公式为:V容积=(Q出-Q进)△t

         Q进---用水顶峰期的自来水进水量(m3/h)

         Q出---用水顶峰期的顾客用水量(m3/h)

△   t---用水顶峰的连续时光

此式中,除Q出一项是设计师可依据标准盘算出的数据以外,而自来水的进水量 Q进跟顶峰连续时光△t,多少乎是设计师无奈得到坚固的数据的,也很难有正确的估计，因为影响管网出水量的一直定因素切实是太多了。

   基于“贮水调峰”的设计思维又有了“水箱式无负压给水设备”的呈现,有的是用切换进水端,从水箱或是管网进水,有的则是从水箱跟管网各自取水的两套设备切换运行。这种方法,多少乎丧失了“管网直接给水”的全部优点。水池仍须要消毒、荡涤,而且为避免水箱逝世水,不管管网压力是否保障直供水,水池每天都须要清空一次,凭添了很多麻烦。至于可能叠压节能的优点,要通过投资回收率或投资效益比的评估,共计一下经济上是否值得投资“水箱式无负压”。

1.3“吸气沾染”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”的非议跟拒绝。于是就有了如下多少种对策。

1.3.1加“过滤器”。在进气口加装空气过滤芯等装置,避免颗粒物进入水罐,当然是防治沾染的有效办法。但不知过滤器的阻力丧失是多少时,很难确信它能通畅地进气或排气。

1.3.2橡胶囊或隔阂式罐体。由此形成气水分别,水体不会接触空气而称之为全密闭情势,消除负压的机理还是靠囊外吸入大气压力,使在负压下吸凹的胶囊膨胀。对这种方法有“胶囊寿命”,“橡胶老化后是否有析出物”等材质问题的疑难；有运行中水中气体在囊中或隔阂下无奈排出,只有经过水泵排出,因此会造成水泵气蚀而影响水泵的利用寿命的问题,还有人认为胶囊跟隔阂在向外受压的受力状况下可畸形动作,而负压吸力下则难以保障动作坚固。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）等等责备。

1.3.3分仓式罐体。罐体被制造成两个仓体,分为水仓跟气仓,罐体在全密闭状况下运行,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,因为厂家的技巧保密,笔者对其机能不够理解,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步减小”、“气体若进入水泵从而影响水泵机能,并且对水泵流道及叶轮造成一定侵害”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,“在管道隆出发点跟平直段的必要位置上,应装设排(进)气阀,以便及时消除管内空气,不使发赌气阻,以及在放空管道或产生水锤时引入空气,避免管道产生负压”。（注4）吸气阀方法是存在实际依据跟实际证明的成熟的简单的技巧。就是这样简单明瞭的工作原理跟罐上装个吸气阀就可行的简单装置竟调演变出稳流弥补器、真空克制器、负压消除器、予压均衡器、管网镇流器、管网维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”,“利用人们不懂混淆视听,玷辱了无负压这个概念”（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阂压力罐的气室中预加一定的压力,用空气紧缩机或氮气瓶等施压均可实现。坚持自来水的进水口有一定的压力,就限度了取水量,并不会使管道产生负压,这项技巧60年代就有用于密闭液体容器上,近被个别厂家采取于无负压给水设备,显然是可行的技巧。但它的隔阂式罐必定有1.3.2节所述的各种毛病。

3.缓冲罐补流法

   当管网才干充裕,而用户水泵很小之时,基本就不缺水性负压的生成前提,即不会产生出水流量大于进水流量的断流景象。此时水泵可串联到管网上直接抽水,然而瞬变流产生的负压还是会影响管网保险（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。为避免此景象造成管网脉动,可能在水泵进水管上并联一个空气罐,罐中积蓄着管网压力跟罐中水位高度的势能,当水泵吸口因瞬变流态忽然产生水柱分别的时段初,空气罐向水泵口补给流量。因为空气罐的补给作用管中负压被把持在水体气化压力以上,从而消除了负压,破坏了水柱分别及再弥合的产生前提,使水流脉动或水锤压力回升得到把持,对管道运行的保险性及牢固性存在重要的作用。

    有的设备,水泵不利用变频器调速而是直接起动跟结束的定速运行的2-3台小泵进行台数切换把持来调节流量，每台泵旁边破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、智能把持法

在认知了管路负压天活力理的基本上,利用进步的智能化把持设备跟技巧，主动把持水泵工况跟水体流态，从基本上消除负压生成前提，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。因为从实际上讲，有三点可能说明它是进步的。其一，产生负压再去消除的动态进程仍然是流量渐变的振荡进程，造成用水保险性跟快适性的不良，而基本不会产生负压则用水牢固性必定良好。其二，由电子器件形成的把持体系存在高坚固性跟半永恒性寿命期，并有动作正确，响应速度快等优点。这是消除负压的机械装置所不能匹敌的，因此对管网有更坚固、更敏捷的维护作用。其三，不须要吸气排水的进程，不须要贮水水罐，水泵可直接收网，因此是真正的全密闭。

主动把持的概念，可能狭义的理解时，则很简单的位式把持也被称为主动把持。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，北京划定为0.2MPa时停泵）断电停泵。或在罐上装一只电接点真空表，产生真空度为某值时进行吸气阀把持等。为了跟这样的简单把持相差别。本文中利用了“智能把持法”的提法。为了基本不产生负压跟实现加压送水满意用户需水请求，该智能把持应是由如下功能模块形成的自控体系：

4．1压力或流量束缚前提把持。

4．1．1在取水管端口监测管网压力值，当它低于划定下限值（例如0.2MPa）时，发出把持指令，结束水泵运行。当管网才干冗余，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

事变，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能克制水泵脉动对管网的冲击。因此“压力下限把持”在此样管网前提下是简单易行的方法。因为瞬变流负压有可能产生霎时压力突降，这可能利用大阻尼装置或设定长阻尼时光，把瞬变流态造成的压力稳定滤去，权当并未产生此事件。否则有可能造成忽然停泵、屡次停泵等影响畸形用水的问题呈现。

假如在压力下限停泵之前有一个缓冲的空间，例如，当压力0.22Mpa时束缚水泵不再升速，使水泵在管网特点曲线的作用下天然地转变工况。管网经常会天然恢复压力。从而减少了忽然停泵次数，这对管网压力较低，压力值在束缚前提的临界点邻近飘移时会有很好的后果。

4.1.2流量束缚的把持方法实用于管网压力较低，管网才干较弱的前提下。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。但通过水厂把持体系可能恰适的调度，坚持管网压力的牢固性。若用较苛刻的压力束缚前提，多少乎无奈推广利用无负压供水设备。而流量束缚把持用以限定用户的取水流量，只有用户不超此容许的流量用水，则可不管管网在取水口处的压力是多少，只有不是负压哪怕只剩1m或2m水头也不妨。这就大大扩大了无负压供水方法的利用范畴。流量限定前提的原理，盘算方法等问题在（注1）及（注6）文中已有论述。

流量的监测可能利用流量计。但流量仪表价格昂贵，维护麻烦，个别只会在管网直接加压的大流量供水的末端加压站上利用。个别小区、楼宇用的无负压供水设备可用压力仪表检测压力，通过压力跟流量的关联式作成数学模型，将压力演算为流量进行把持，这在微机把持体系中是不难实现的，但模型须要的数据往往设计时提不出来或盘算不正确,所以须要现场运行实测，这样就加大了现场工事的工作量跟时光，增加了工程造价。因此，大多用估算的数据，并不寻求模型的精度。所以管网准用流量指标下达时应留有余地。

4．2瞬变流负压的克制

克制瞬变流即避免流量的渐变，有水泵的软启动，软结束，台数增减时的平滑处理，流量（压力）超调的限度，调节振荡的避免，把持体系故障产生失控的处理等方法。把持的目标，是坚持非恒定流的连续性流态，即便得进水流量的跟出水流量相等，不产生出水霎时流量大于进水而拉断水柱的景象。为了更加保险，可能在进水管路跟泵吸水口之间装置压力缓冲罐冲避免把持体系失灵或滞后呈现瞬变流冲击管网。

4．3、出水的恒压把持

水泵在叠加管网压力下运行，有很多新的问题（注7）呈现。其中，出口压力受用水流量变更跟管网压力变动的双向扰动，以及叠压后水泵流量范畴变大，特点曲线变更等问题都使得出水恒压把持变的艰苦。传统的PID调节及出口压力恒定方法很难有良好的把持特点跟节电的效益，采取古代把持实际跟方法组成结构简单，把持牢固，适应性好的把持体系是大有文章可作的。

4．4多样化的把持功能

无负压给水设备的把持功能除“克制负压产生”跟“出水恒压把持”的基本功能之外，还应存在很多实用性强的附加功能，如停水停机后来水时主动启动，停电后复电再启动，水泵故障时备用泵主动投入，工作泵跟备用泵定时切换免得水泵停机逝世水时光过长等人道化的事变自处理跟自启动的功能。还有电气开关无火花，仪表断线或生效维护、水泵失速限度等保险维护性功能以及节电化、水泵低频运行把持等软件实现的优化把持功能。多样化的把持功能推动了无负压供水设备向无人值守、免维护、长命命、低噪声、节电化、保险供水无事变、安定用水很舒服的产品发展。