给水泵房液压水位控制阀定水位阀自转1.

2011.02 给水泵房水箱进水的试验及应用研究第 1 页 共 14 页 给水泵房水箱进水的试验及应用研究 摘要通过分析给水泵房在设置与不设置减压阀时的试验情况、小区水箱进水管改造的应用实例提出减压阀配合定水位阀使用在给水泵房进水控制上具有控制流量、降低噪音、减少市政管网压力波动影响等作用并依据试验结果和应用实例分析提出了在给水泵房设计中的一些建议。关键词减压阀 给水泵房 液压水位控制阀 定水位阀 水表自转 1. 引言 随着城市进程的加快城市建设用地愈加紧张与之相应的是大量高层民用建筑拔地而起可调式减压阀组。因为现有的市政管网压力不足以直接供高层民用建筑使用二次供水设施得以大量建设。在郑州市范围内近几年随着二次供水设施的增加很多高层住宅小区内出现了大面积的“水表自转”的现象。经调查在这些小区内因为给水泵房的大流量进水及进水浮球阀的频繁启闭导致小区内直供管网压力一直处于剧烈波动中。 为解决这一问题我们在试验室通过在进水管上安装不同种类的减压阀与不使用减压阀的进水情况进行试验对比。 2. 试验内容 2.1. 试验方案图试验方案图试验方案图试验方案图 2011.02 2.2. 试验过程试验过程试验过程试验过程 给水泵房水箱进水的试验及应用研究第 2 页 共 14 页 2.2.1. 按图安装完毕试验设备后通过分组改变试验主要参数记录每一个组合的试验主要指标数据 2.2.2. 每组固定选取可调式减压阀的阀后动压0.04MPa——0.19MPa或改变使用不同比例的比例式减压阀3:1、2:1、3:2  2.2.3. 每组试验中记录开启不同管径分流管时的进水流量、噪音及水面情况。

2.3. 试验主要设备试验主要设备试验主要设备试验主要设备  DN100 可调式减压阀阀组(1.6MPa)、DN100 比例式减压阀组(3:1、2:1、3:2)  超声波电磁流量计  试验水箱  液压水位控制阀DN25——DN100   噪音统计分析仪   远传压力计显示精度 0. 3. 试验数据分析 3.1. 过水流量过水流量过水流量过水流量 0.0010.0020.0030.0040.0050.00流量(t/h)60.0070.0080.分流管管径(DN)不减压3:2减压阀2:1减压阀3:1减压阀可调式-0.04可调式-0.07可调式-0.09可调式-0.11可调式-0.14可调式-0.19分析 2011.02 给水泵房水箱进水的试验及应用研究第 3 页 共 14 页 1) 通过记录流量曲线可以看出使用减压阀时过水流量相当于不使用减压阀时 1/2——2/3 左右能够起到控制流量的作用 2) 在阀后动压过小(<0.1MPa)时(DN32——DN65)的流量异常减压阀出现异常噪音通过咨询厂家技术人员是因为液压水位控制阀需要的服务水头较高 3) 不同分流管管径下的进水管流量可依据短管的水力计算公式计算以此可根据设计补水量选定分流管管径 ldαλξ=++∑∑ 式中Q 为出水流量(m3/s) A 为出口断面截面积(m2) H0为减压阀阀后动压(m) α系数一般取 1 λi为沿程阻力系数对于钢塑复合管可取 0.021 li为管长(m) di为管径(m) Ai为管截面积(m2) ξi为局部阻力系数 其中根据实验结果分析液压水位控制阀的局部阻力系数可以参照下表 液压水位控制阀公称尺寸液压水位控制阀公称尺寸液压水位控制阀公称尺寸液压水位控制阀公称尺寸 局部阻力系数局部阻力系数局部阻力系数局部阻力系数ξξξξ DN25/DN32/DN40 7 DN50 12 DN65/DN80 20 DN100 28 2011.02 3.2. 过水流速过水流速过水流速过水流速 给水泵房水箱进水的试验及应用研究第 4 页 共 14 页 0.000.501.001.502.002.503.分流管管径(DN)主管流速(m/s)不减压可调式-0.04可调式-0.143:2减压阀可调式-0.07可调式-0.192:1减压阀可调式-0.093:1减压阀可调式-0.11 分析 1) 该流速曲线是计算获取其中主管过水流速π= 2) 通过主管流速曲线可以看出在不使用减压阀时因为压力过大在开启 DN65 分流管时主管过水流速已经超过了 1.8m/s同时引起的阀前压力下降也已超过 0.1MPa 3) 通过主管流速曲线可以看出减压阀可以有效的控制主管过水流速。

4) 进水分流管设计流速宜按公式计算 在设计可调式减压阀(阀后动压 0.12MPa)或 32 比例式减压阀时初估值可参照下表 分流管管径分流管管径分流管管径分流管管径 分流管流速初估值分流管流速初估值分流管流速初估值分流管流速初估值(m/s)(m/s)(m/s)(m/s) DN25 6 DN40/DN50 4 DN65/DN80 2.5 DN100 1.8 2011.02 3.3. 噪音 给水泵房水箱进水的试验及应用研究第 5 页 共 14 页 噪音噪音噪音 分流管管径(DN)噪音值(dB)不减压不减压(淹没出流)3:2减压阀2:1减压阀可调式-0.07 分析 1) 该噪音曲线是在水箱无顶盖板时记录其中不减压状态下是在水箱水位从 0 缓慢上升至淹没进水孔口的情况下记录的其它是在保证进水孔口未被水淹没的情况下记录。 注噪音计量单位 dB 为对数级关系80dB 是 70dB 的 10 倍 2) 通过噪音曲线比较通过控制进水流量可以极大的减小噪音。 3) 通过噪音曲线比较使进水管孔口淹没出流也能极大的减小噪音。

为防止淹没式管口发生虹吸回流可在溢流边缘以上 25mm 处的部位开φ10mm 的孔。 4) 在同样的控制进水流量下与不减压配合小分流管管径方式相比使用减压阀配合大分流管管径方式噪音要低于后者且分流管流速更低。 2011.02 3.4. 引起的减压阀阀前压降引起的减压阀阀前压降引起的减压阀阀前压降引起的减压阀阀前压降 给水泵房水箱进水的试验及应用研究第 6 页 共 14 页 0.0000.0500.1000.1500.2000.分流管管径(DN)阀前压降(Mpa)不减压可调式-0.04可调式-0.113:2减压阀可调式-0.07可调式-0.142:1减压阀可调式-0.09可调式-0.19 分析 1) 水箱进水管流量越大引起的减压阀阀前压降越大在不减压使用DN100 分流管时引起的压降超过了 0.2MPa。 2) 为使加压供水对小区其它用水的影响减至最小应在水箱进水管设计时便考虑控制进水管水量为水箱的设计补水量。设计补水量不宜大于加压用户最高日最大时用水量且不得小于加压用户最高日平均时用水量。 2011.02 3.5. 减压阀的比较减压阀的比较减压阀的比较减压阀的比较 给水泵房水箱进水的试验及应用研究第 7 页 共 14 页 比例式减压阀结构示意图比例式减压阀结构示意图比例式减压阀结构示意图比例式减压阀结构示意图可调式减压阀结构示意图可调式减压阀结构示意图可调式减压阀结构示意图可调式减压阀结构示意图 分析 减压阀类型减压阀类型减压阀类型减压阀类型 比例式减压阀比例式减压阀比例式减压阀比例式减压阀 可调式减压阀可调式减压阀可调式减压阀可调式减压阀 结构 简单 复杂 优点 阀体体积小价格低 安装、维护简便 使用寿命长 出口压力可按需调节 动作反应灵敏使用灵活 缺点 出口压力无法调节 阀体体积大价格高 安装、维护要求高 使用寿命较短 安装方式 为避免重力作用造成下部偏心磨损宜垂直安装 为减少重力作用对调节精度的影响宜水平安装 1) 在实验过程中发现比例式减压阀的阀前后动压比是随过水流速的增大而增大的以 3:2 比例式减压阀为例过水流速从 0.44m/s 上升到 1.93m/s 的过程中动压压力比从 1.5 增加到 3.37 2) 如在水箱进水主管上设置减压阀综合考虑成本与控制流量的要求建议使用 32 的比例式减压阀。

2011.02 给水泵房水箱进水的试验及应用研究第 8 页 共 14 页 4. 实际应用分析 4.1. 小区问题介绍小区问题介绍小区问题介绍小区问题介绍 金水区燕庄村村民安置建设指挥部英协路东地块高层住宅小区为全高层建筑二次加压泵房为机械工业第六设计研究院设计整个小区分为南北两区共有 5 个泵房、10 个水箱建成后发生了大面积的多层用户水表自转现象通过现场检测发现该小区内的消火栓水压在 0.3MPa——0.6MPa 间剧烈跳动水箱进水流量大、时断时续且噪音过大多层用户 60%以上出现水表自转现象。 4.2. 改造方案改造方案改造方案改造方案 2010 年 9 月我们对该小区的加压泵房进行了减压阀方式的改造 郑州市金水区燕庄村村民安置建设指挥部英协路东地块二次加压供水改造工程设计图郑州市金水区燕庄村村民安置建设指挥部英协路东地块二次加压供水改造工程设计图郑州市金水区燕庄村村民安置建设指挥部英协路东地块二次加压供水改造工程设计图郑州市金水区燕庄村村民安置建设指挥部英协路东地块二次加压供水改造工程设计图 4.3. 改造后情况改造后情况改造后情况改造后情况 通过小区改造后的实际运行情况来看该地小区内的消火栓水压仅在0.39MPa——0.41MPa 间跳动水箱进水流量、流速及噪音得到了有效的控制小区北区的用户已基本无水表自转现象 南区仅有个别用户反映水表仍有自转现2011.02 给水泵房水箱进水的试验及应用研究第 9 页 共 14 页 象。

我们发现反映水表仍有异常的个别用户集中于该小区东南角两栋楼该处为小区管网末端未与其它给水管网形成环状该处水箱进水虽然进水流量控制在设计流量范围内 但在用水高峰时仍会出现液压水位控制阀进水频繁启闭的现象启闭间隔约在 1 秒左右导致减压阀前后压力波动明显。我们分析这是由于液压水位阀的小浮球阀对水位检测过于灵敏而水箱液位是有一定波动的导致在小区平时用水水量小于水箱进水管全开状态进水量时出现液压水位控制阀频繁启闭的现象进而导致小区给水管网压力出现波动而使水表自转可调式减压阀组。 4.4. 进一步改造后情况进一步改造后情况进一步改造后情况进一步改造后情况 经过收集和研究各种浮球阀的资料后 我们将该小区东角角两处水箱的液压水位控制阀更换为 W100D 定水位阀。 W100D 定水位阀图示定水位阀图示定水位阀图示定水位阀图示 W100D 定水位阀结构图定水位阀结构图定水位阀结构图定水位阀结构图 1 导阀、2 主阀、3 球阀、4 浮球阀 2011.02 给水泵房水箱进水的试验及应用研究第 10 页 共 14 页 经过浮球阀改造后观察 水箱水位达到最高水位后 液位在逐渐下降约 10cm后定水位阀才会再行开启 解决了使用液压水位控制阀造成的阀门频繁动作的现象。

而同时减压阀前后压力表已无比较明显的压力波动该小区东南角个别发生的水表自转也已基本消除。 通过该小区的水箱进水改造情况来看 减压阀和定水位阀的配合使用在给水泵房进水控制上具有控制流量、降低噪音、减少市政管网及小区管网压力波动影响等作用。 5. 水箱进水分析 5.1. 水箱进水对小区管网压力影响的水箱进水对小区管网压力影响的水箱进水对小区管网压力影响的水箱进水对小区管网压力影响的 4 种情况种情况种情况种情况 我们分析 水箱进水对小区管网压力的影响主要由进水水量的大小和进水的启闭频率决定。 当水箱进水时将会造成附近管网压力减小其中 离水箱进水管越近的管道压力减小越大 水箱进水流量越大压力减小越大。 而进水启闭的瞬间附近的管道压力也随之变化启闭的频率越快压力波动的频率也越大。 而实际水箱进水对小区管网压力的影响情况可归纳为 4 类 0.000.100.200.300.400.500.600.700.流量大及频率快仅流量大仅频率快流量合适及频率合适水箱进水对小区管网水箱进水对小区管网水箱进水对小区管网水箱进水对小区管网压力压力压力压力的影响的影响的影响的影响图示图示图示图示 2011.02 给水泵房水箱进水的试验及应用研究第 11 页 共 14 页 1) 水箱进水流量过大、进水启闭频率过快同时发生图中黄线 燕庄小区未改造前适用于此种情况。

该情况最为严重将造成小区管网压力急剧的在大范围内波动将会造成普遍性的多层用户水表自转长期使用对小区直供管网和用水设备造成破坏性损坏。 2) 仅水箱进水流量过大图中绿线 未使用减压措施、水箱进水管管径为 DN150、使用电动遥控浮球阀的给水泵房适用于此种情况。 该情况因无频繁的压力波动 一般不会造成水表自转现象但大水箱进水状态时因进水流量过大可能造成附近的直供管网压力减小到小于 0.28MPa使得多层用户的顶层用户无水或水量过小。 3) 仅进水启闭频率过快图中蓝线 燕庄小区第一次改造及使用小口径进水管加小孔浮球阀的小区适用于此种情况。 该情况因压力波动绝对值减小 可以消除大部分水表自转现象但因仍存在频繁的压力波动在枝状管网末梢且离水箱进水过近的直供用户可能仍会因压力波动影响造成部分水表自转。 4) 仅水箱进水流量合适及进水启闭频率合适图中橙线 燕庄小区第二次改造后适用于此种情况。 该情况既使压力波动绝对值减小 又避免了频繁的压力波动可基本解决水表自转现象。 如用户户内管道微漏或立管管道未设置排气设...

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