无负压供水设备在铁路给水工作中的应用

众所周知，目前在铁路给水工作中普遍采用的二次供水方式是修建蓄水池或增设水箱，这两种方式都是通过加压水泵从水池或水箱中吸水，再将水输送给用户；同时，楼顶高位水池或水箱也是目前大量存在的供水方式。以上几种供水方式在实际应用中存在投资大、二次污染严重、能源浪费等种种弊端。随着社会发展人们对于生活用水的卫生环保提出了更高的要求，用户对于二次供水污染的投诉越来越多，相关的卫生规范不断修订和出台，正是在这种背景下，一种新型二次加压供水设备——无负压供水设备在国内供水领域诞生了，在铁路给水工作中得到越来越广泛的应用。该设备解决了传统供水设备的多种弊端，可以直接与市政自来水管网串接，可充分利用管网余压，节能效果显著，同时解决了生活用水的二次污染问题；还在环保、节能、节水等关键技术方面取得了明显的进步，是传统供水设备的替代产品。

l、无负压(无吸程)管网增压供水设备特征

随着经济的发展，目前城市的供水能力有了突飞猛进的提高，即使在最高日最高时，供水能力还有很大的富余，这就为无负压供水设备的使用奠定了基础。现在无负压供水设备最基本的特征是与市政自来水直接对接，能够充分利用自来水压力。(1)节能：由于自来水直接进入无负压设备，使得自来水的来水能量得到了利用，水泵几乎只需补充供水压力和自来水压力之间的差值就行了。(2)由于无贮水池，占地面积较小，减少了基建费用。(3)无负压设备还可以提高卫生指标，由于无负压设备减少了贮水池，同时也就少了一个污染环节。

2、无负压(无吸程)管网增压供水设备应用

由于无负压供水设备在节能方面的优势，在能源日益紧张的今天，它的推广已经凸显曙光。无负压(无吸程)管网增压供水设备已有五套设备在我局铁路居民小区可靠运行。根据供水压力的不同，节约了30％-85％不等的电费。例如：太原敦化坊铁路居民小区，该小区共有l 630户住宅，用水器具位于卫生间和厨房。高峰期自来水压力为0.15 MPa，建筑高度为6层18 m。该小区由于用水卫生器具不是十分健全，所以平时用水量很小，选用无负压供水设备能够根据设定自动变频软启动，而且控制精度高，运行平缓，根据小区情况自动适应时间可调，不会出现水流喘振、断流和水击现象。系统可以使水泵慢慢的从0转速开始运行或停止，有效地保护了水泵，同时也避免了对管网、电网的冲击，延长水泵的使用寿命。当一台变频泵运行达不到设定的工况时，变频泵就开始升为50 Hz全速运转水泵，通过程序判断延时后(时间可调)，将当前的变频泵转为工频运行，同时变频启动第二台水泵，这样多台泵依此循环变频启动直至达到设定的工况点，根据实际用水情况进行调控，有效节省能源。另外，当设备在用水低峰期运行，实际用水量很小时，微机将检测到的信号进行处理，并迅速调整运行状态．直至设备小流量停机，实现停机零损耗。设备停止运行，通过储能机构维持压力，保证用水需求，提高节能效果，在流量加大时可以自动恢复运行状态。下面我们通过现场实地测量，得出如下数据：

(1)用水高峰期的确定

见图l。

根据总用水量及用水时间，得出平均用水量为17．05 m3／h，根据流量变化曲线得出3个用水高峰期：

早晨06：40~09：00．持续2．33 h

中午11：20~13：00，持续1．67 h

晚上17：00~23：00，持续6．00 h

其中，晚上用水高峰期为当日用水高峰期，峰值为38．43 m3·h。

(2)流量进水压力实际扬程变化曲线

由图2可看出：在用水高峰期，市政自来水压力逐渐降低，相应水泵实际扬程逐渐增高，以满足恒定出水压力的要求。

恒压给水系统的运行模式：例如在小区到达早晨用水高峰期之前，用水量逐渐增大，市政自来水压力降低，水泵加快转速，频率升高，增大实际扬程来满足恒压要求，这一系列的变化导致水泵特性曲线向右偏移，而管路特性曲线不变，工作点水平向右偏移；相反，用水量逐渐降低时，频率降低，水泵特性曲线向左偏移，工作点水平也向左偏移。

(3)供水系统管路特性曲线的确定

由于设备正常运行时的频率变化<10 Hz(在25-35Hz之内)，故在设备正常运行的范围内可使用等效率方程H=KQ^2(除设备启动、停止、小流量保压外)，计算出K值，根据流量、扬程进一步得出管路特性曲线：何=O.008Q^2+4.0758。

(4)市政自来水压力的利用

本小区现进水压力0.15—0.20 MPa，目前可充分利用0.10～0.13 MPa自来水压力。

通过数据可以看出，该小区大多数时间均处于低峰期供水，高峰期最多维持在6 h左右，所以必须采用变频软启动及小流量保压等先进的技术才能够充分的体现节能效果。另外从实际测量的进水压力-实际扬程变化曲线也能够体现出无负压(无吸程)管网增压供水设备能够充分利用市政自来水压力。

3、无负压(无吸程)管网增压供水设备功能

3．1无负压功能

无负压设备与市政自来水管网直接连接，工作时对管网不产生任何负压影响，通过无负压设备的微机控制系统及稳流补偿系统与真空抑制系统的有效工作，实现设备即时自动监测、自动调节和自动补偿，从而可以消除水泵运行时产生负压及吸程影响，不会对市政管网及其周围用水户造成影响，也不会使管道中出现负压和随之而来的气囊、气阻、压力振荡、倒流及水锤等危及管网安全或是产生隐患。