Falla del inversor del suministro de agua de un edificio de gran altura presión negativa
1. Método de agregar aire
1.1 Descripción general del principio
Si el agua ingresa por el extremo superior ( conectado a la red de tuberías) y el agua fluye por el extremo inferior (conectado a la red de tuberías) Se instala una válvula de succión o un grupo de válvulas de succión en la parte superior del tanque de agua cerrado de la bomba cuando el caudal de bombeo es. mayor que el caudal de la red de tuberías, la válvula de succión se puede abrir para aspirar la atmósfera, haciendo que el tanque de agua cerrado sea un recipiente abierto bajo presión atmosférica, eliminando así la presión negativa y conectando la red de tuberías. por debajo del caudal crítico para el bombeo de presión negativa. Esta tecnología y dispositivo de válvulas de succión y escape de uso común es obviamente una tecnología madura y efectiva, por lo que el "método de suministro de aire" se ha convertido en el método utilizado por la mayoría de los productos de equipos de suministro automático de agua de frecuencia variable para eliminar la presión negativa. En la solicitud de patente anterior de este tipo de mi país, se encontró que el "compensador de vacío mecánico" en 1997 era en realidad una válvula de succión de tipo flotador. Cuando el nivel del agua bajaba, el flotador y el núcleo de la válvula bajaban y se conectaban con la atmósfera; La solicitud de patente se denominó "compensador de vacío eléctrico" y es una válvula solenoide controlada por un contacto de nivel de líquido. Hoy en día, muchos productos no se guardan "en secreto", sino que se instala abiertamente una "válvula de succión y escape" en la parte superior del tanque. Una vez que se explican claramente los principios simples y las estructuras comunes, el "equipo automático de suministro de agua de frecuencia variable" es más fácil de entender y aceptar.
Problemas en 1.2
1.2.1 El "método de suministro de aire" inhala la atmósfera al crear un vacío, y existe una posibilidad natural de que el aire o la materia inhalada contamine el agua. calidad. Con este fin, documentos relevantes en Beijing propusieron las cláusulas de "prevención de la contaminación local" y "prevención de la contaminación del aire de la calidad del agua". Para abordar esta deficiencia del "método de suplemento de aire", también existe un producto llamado "vacío". sellado" en el mercado, señalando que es un producto del método de suplemento de aire de la válvula de admisión.
1.2.2 El autor escribió una vez un artículo (ver Nota 1) cuestionando la confiabilidad de las válvulas de admisión y escape. Esto se debe a dos razones. El primero es el fallo inevitable y los problemas de vida mecánica de las válvulas de flotador o válvulas de solenoide como dispositivos estructurales mecánicos. Especialmente cuando la presión del agua en la red de tuberías es suficiente y la capacidad de la bomba no es grande, no se cumplen las condiciones de escasez de agua y presión negativa. Frente a la presión negativa generada por el flujo transitorio, la válvula mecánica de acción relativamente lenta no funcionará en absoluto. Por tanto, existe el fenómeno de que la válvula no se ha movido durante muchos años y no se mueve, pero es inútil.
Además, debido a la gran sección transversal del tanque de agua, el nivel del agua en el tanque tarda mucho tiempo en bajar a la altura de control. Durante el período de transición antes de que se abra la válvula de succión, se ha formado una presión negativa que puede vaporizar el agua, precipitando burbujas, acumulándose en bolsas de aire y bolsas de aire, llenando la parte superior del tanque de agua, justo en la entrada de agua conectada a la red de tuberías. haciendo que el proceso de toma de agua presente una mezcla de vapor y líquido. Factores hidráulicos de movimiento de flujo inestable en fase de flujo. ¿Se puede abrir la válvula de admisión en este momento? ¿Puedo extraer el aire y reponerlo? Es más difícil de entender. Si el escape y la succión no pueden ser suaves, la resistencia al agua de la tubería aumentará, la presión aumentará o la oscilación de la presión será inestable, e incluso las juntas de la tubería tendrán fugas, la pared de la tubería se fatigará y la vida útil será menor. se reducirá o se producirá un accidente por rotura de tubería. Esto es lo que preocupa a la red de tuberías. Hasta donde el autor sabe, la falla o falla en la apertura de la válvula de succión de agua a menudo conduce a fallas eléctricas y de la bomba de agua, e incluso fallas graves que aplanan el tanque de entrada de agua.
1.2.3 Las normas de inspección, los métodos experimentales y los métodos de inspección para la eliminación de la presión negativa son demasiado simples y vagos. Se caracteriza por la falta de indicadores cuantitativos e indicadores dinámicos del proceso de transición. Al adoptar el método de prueba de "el eliminador de presión negativa se enciende automáticamente cuando el volumen de entrada es menor que el volumen de salida" en el estándar del producto sin especificar el valor del volumen de entrada o salida, es fácil cumplir con los bajos estándares requeridos. Por ejemplo, cuando la válvula de entrada de agua está cerrada, la entrada de agua debe ser más pequeña que la salida de agua y la válvula de succión es fácil de abrir, pero esto no representa la situación en condiciones normales de trabajo.
1.2.4 El volumen del tanque de almacenamiento de agua es difícil de seleccionar.
En el artículo, el autor propone "ampliar el alcance del suministro directo de agua en condiciones limitadas que básicamente no cambien la situación actual y el patrón de suministro de agua", "priorizar la orientación al valor de la capacidad y la seguridad e integridad de la red de tuberías", "mantener presurización secundaria de algunas piscinas y tanques de agua “método de suministro de agua” y otros puntos de vista (Nota 1). Cuando la capacidad de la red de tuberías no puede satisfacer la mayor demanda de agua, no se admite el "pico de agua a través de tanques de almacenamiento de agua". Por lo tanto, el tanque de entrada de agua solo requiere una pequeña cantidad de agua intermedia para eliminar el efecto de presión negativa. Por supuesto, para ampliar la gama de aplicaciones de productos de presión no negativa, complacer a los usuarios y aumentar los puntos de venta, se puede aumentar el volumen del tanque de almacenamiento de agua, denominado "compensador de flujo constante", e incluso se puede hacer tan grande. como 100m3. No hablemos de los muchos problemas técnicos involucrados en el procesamiento, instalación, prensado y prueba de un gigante así. Preguntemos cuánto cuesta comprar un recipiente a presión tan grande. Además, una vez que la capacidad de almacenamiento de agua debe alcanzar los 100 m3 para compensar la diferencia entre el flujo de agua entrante y el consumo de agua, el llamado supresor de vacío o "válvula de succión" permanece abierto a la atmósfera durante un largo tiempo, y el agua cerrada El tanque es una piscina abierta. No hay presión residual en la red de tuberías que pueda superponerse y utilizarse, y se debe considerar el problema del deterioro de la calidad del agua si el tiempo de almacenamiento del agua es demasiado largo. Si lo analizas de esta manera, es mejor utilizar el "pool" con honestidad. Además, el cálculo del volumen del tanque de agua también es problemático, como la fórmula: V volumen = (Q out -Q in) △ T.
qAfluencia pico de agua del grifo (m3/h)
q——Consumo de agua del cliente durante el período pico (m3/h)
△t— —Pico duración del uso de agua
En esta fórmula, a excepción del término Q que el diseñador puede calcular de acuerdo con las especificaciones, es casi imposible para el diseñador obtener una medición confiable del flujo de entrada de agua del grifo Q y datos de duración máxima Δt, también es difícil hacer una estimación relativamente precisa porque hay demasiados factores inciertos que afectan la salida de agua de la red de tuberías.
Basado en la idea de diseño de "almacenamiento de agua y regulación de picos", apareció un "equipo de suministro de agua a presión no negativa tipo tanque de agua". Algunos de ellos utilizan dos juegos de equipos para cambiar la entrada de agua y otros extraen agua del tanque de agua y de la red de tuberías, respectivamente. De este modo se pierden casi por completo las ventajas del "suministro directo desde la red de tuberías". La piscina aún necesita ser desinfectada y limpiada, y para evitar la acumulación de agua en el tanque de agua, independientemente de si la presión de la red de tuberías puede garantizar el suministro directo de agua, la piscina debe vaciarse una vez al día, lo que agrega mucho problema. En cuanto a las ventajas del ahorro de energía superpuesto, es necesario calcular si la inversión en un "tipo de tanque de agua con presión no negativa" vale la pena económicamente mediante la evaluación de la tasa de recuperación de la inversión o la relación de beneficio de la inversión.
1.3 Contramedidas para la "contaminación inhalada"
Inhalar aire en estado de vacío y el puerto de succión es una salida de drenaje también se sospecha que inhala insectos y otra suciedad, lo que provoca la " "método de suplemento de aire" para ser criticado. a la crítica y el rechazo. Entonces existen las siguientes contramedidas.
1.3.1 Añadir "filtro". Instalar filtros de aire y otros dispositivos en la entrada de aire para evitar que entren partículas en el tanque de agua es, por supuesto, una forma eficaz de prevenir la contaminación. Pero cuando se desconoce la pérdida de resistencia del filtro, es difícil determinar si puede entrar o salir sin problemas.
1.3.2 Bolsa de aire de goma o tanque de combustible de diafragma. De esta manera, el aire y el agua se separan y el cuerpo de agua no entra en contacto con el aire, por lo que se denomina forma completamente cerrada. El mecanismo para eliminar la presión negativa sigue siendo inhalar la presión atmosférica fuera de la cápsula para expandir la cápsula con presión negativa. Hay algunas preguntas sobre este método, como "vida útil de la cápsula" y "si hay precipitación después del envejecimiento del caucho". Algunas personas creen que el aire en el agua no se puede descargar desde debajo de la bolsa de aire o el diafragma durante el funcionamiento y solo se puede descargar a través de la bomba de agua. Esto provocará cavitación de la bomba de agua y afectará su vida útil. Algunas personas también piensan que la cápsula y el diafragma pueden funcionar normalmente bajo presión externa, pero es difícil garantizar un funcionamiento confiable bajo succión de presión negativa. Y "La cápsula desinflada tiene succión, lo que hace que el almacenamiento de agua no se utilice por completo y se apague" (Nota 2), etc.
1.3.3 Clasificación. El tanque se compone de dos silos, divididos en un tanque de agua y un tanque de aire. El tanque funciona en un estado completamente cerrado. Cuando se produce una presión negativa en el tanque de agua, la válvula de succión se abre y se agrega gas desde el tanque de aire sin comunicación con el aire exterior.
Debido a la confidencialidad de la tecnología del fabricante, el autor no sabía lo suficiente sobre su rendimiento. Sólo vi "si se almacenan sustancias nocivas en el tanque de aire", "el tanque de agua se encoge gradualmente debido a la acumulación de gas en el tanque". , "si el gas ingresa a la bomba de agua, afectará el rendimiento de la bomba de agua. Afectará el rendimiento de (Nota 3)
1.4 Resumen
Válvulas de succión (descarga) son equipos comunes en las tuberías de transmisión y distribución de agua. El "Manual de diseño de suministro y drenaje de agua" establece que "en la tubería. Las válvulas de escape (entrada) deben instalarse en las ubicaciones de las protuberancias y las secciones de tubería recta para eliminar el aire en la tubería. Se debe introducir aire cuando se vacía la tubería o se produce un golpe de ariete para evitar la presión negativa en la tubería (Nota 4). El método de la válvula de succión es una tecnología madura y simple con base teórica y práctica. un principio de funcionamiento simple y claro Un dispositivo simple y factible se convertirá en uno popular en China e incluso en el mundo mediante la instalación de una válvula de succión en el tanque. Nuevos productos, como compensador de flujo constante, supresor de vacío, eliminador de presión negativa, pre. -equilibrador de presión, lastre de red de tuberías, protector de red de tuberías, etc. Hace que "el concepto de no presión negativa vuele por todas partes, y los inventores se quejan mucho, aprovechando la ignorancia de la gente para confundir a la gente y empañar el concepto de no presión negativa". " (Nota 5). -Algunas personas lo dicen.
2. Método de prepresión
Puedes usar un compresor de aire o nitrógeno. La botella se usa para precargar una presión predeterminada en el aire. Cámara del tanque de presión de diafragma de goma con entrada y salida de agua. La entrada de agua del grifo mantiene una cierta presión, lo que limitará la entrada de agua y no causará presión negativa en la tubería. Se usó para contenedores de líquidos sellados en los años 1960 y 1960. Ha sido utilizado recientemente por fabricantes individuales para equipos de suministro automático de agua de frecuencia variable. Obviamente es factible, pero su tanque de diafragma definitivamente tiene las diversas deficiencias descritas en la Sección 1.3.2
3. /p>
Cuando la capacidad de la red de tuberías es suficiente y la bomba del usuario es pequeña, no existe ninguna condición para generar presión negativa por escasez de agua, es decir, no habrá un fenómeno de interrupción del flujo en el que el flujo de salida sea mayor que el flujo de entrada En este momento, la bomba de agua se puede conectar en serie a la red de tuberías para bombear agua directamente, pero la presión negativa generada por el flujo transitorio aún afectará la seguridad de la red de tuberías (Nota 1). la bomba arranca, se detiene, oscila, pierde el control o la tubería de salida se rompe. Se producirá una presión negativa de flujo transitorio en diversas circunstancias. Para evitar la pulsación de la red de tuberías causada por este fenómeno, se puede conectar un tanque de aire en paralelo. a la tubería de entrada de agua de la bomba de agua para acumular la energía potencial de la presión de la red de tuberías y el nivel de agua en el tanque. Cuando la columna de agua en el puerto de succión de la bomba de agua se separa repentinamente debido al patrón de flujo transitorio, el aire. El tanque de almacenamiento proporciona flujo al puerto de la bomba. Dado que la presión negativa en la tubería de suministro de aire del tanque de almacenamiento de aire se controla por encima de la presión de vaporización del agua, se elimina la presión negativa y se destruyen las condiciones de separación de la columna de agua. y la reconexión controlan la fluctuación del flujo de agua o el aumento de la presión del golpe de ariete, lo que juega un papel importante en la seguridad, protección y estabilidad del funcionamiento de la tubería.
En algunos equipos, la bomba de agua no utiliza frecuencia. convertidor para regulación de velocidad, pero cambie a 2-3 bombas pequeñas que arrancan y se detienen a una velocidad constante para controlar el flujo. Se instala un pequeño tanque de almacenamiento de gas al lado de cada bomba para amortiguar el flujo transitorio. >4. Método de control inteligente
Basado en la comprensión del mecanismo de generación de presión negativa en las tuberías, se utilizan tecnología y equipos de control inteligente avanzados para controlar automáticamente las condiciones de trabajo de las bombas de agua y los patrones de flujo de agua, y eliminar fundamentalmente presión negativa Se crean condiciones para que después de que se genere la presión negativa, no sólo no se elimine, sino que no se genere. ——Este producto con un nuevo concepto de diseño ha atraído la atención de la industria tan pronto como se lanzó. Porque en teoría hay tres puntos que pueden demostrar que está avanzado. Primero, el proceso dinámico de generar y luego eliminar la presión negativa sigue siendo un proceso oscilatorio con cambios repentinos en el flujo, lo que resulta en poca seguridad y adaptabilidad del uso del agua. Sin embargo, si no hay ninguna presión negativa, la estabilidad del agua. el uso debe ser bueno. En segundo lugar, el sistema de control compuesto por dispositivos electrónicos tiene las ventajas de alta confiabilidad, vida útil semilarga, acción precisa y respuesta rápida. Esto no tiene comparación con ningún dispositivo mecánico que elimine la presión negativa, por lo que tiene un efecto de protección más confiable y ágil en la red de tuberías. En tercer lugar, no existe un proceso de succión y descarga ni un tanque de almacenamiento de agua. La bomba de agua se puede conectar directamente a la red de tuberías, por lo que está realmente completamente cerrada.
Cuando el concepto de control automático puede entenderse ampliamente, el control de posición simple también se denomina control automático. Por ejemplo, se instala un manómetro de contacto eléctrico en el tanque de entrada de agua. Cuando la presión es inferior a un cierto valor (por ejemplo, la bomba se detiene a 0,2 MPa en Beijing), se corta el suministro de energía y se detiene la bomba. .
O instale un vacuómetro de contacto eléctrico en el tanque para controlar la válvula de succión cuando el vacío alcanza un cierto valor. Para diferenciarse de este simple control. Este artículo adopta la formulación de "método de control inteligente". Para evitar por completo la presión negativa, completar el suministro de agua presurizada y satisfacer las necesidades de agua de los usuarios, el control inteligente debe ser un sistema de control automático compuesto por los siguientes módulos funcionales:
4.1 Control de restricción de presión o flujo.
4.1.65438 Cuando la capacidad de la red de tuberías es redundante y la presión de la red de tuberías es alta (por ejemplo, la presión de la red de tuberías en Beijing puede alcanzar más de 0,5 MPa), a menos que ocurra un accidente en la red de tuberías, Es difícil provocar una ingesta excesiva de agua y generar presión por debajo del límite inferior. La alta presión de la red de tuberías también puede suprimir el impacto de las pulsaciones de la bomba de agua en la red de tuberías. Por lo tanto, en tales condiciones de red de tuberías, el "control de baja presión" es un método sencillo y sencillo. Debido a que la presión negativa de un flujo transitorio puede producir una caída repentina de presión, se puede filtrar usando un dispositivo de amortiguación más grande o estableciendo un tiempo de amortiguación más largo, asumiendo que este evento no ocurre. De lo contrario, puede provocar un apagado repentino de la bomba, apagados repetidos de la bomba, etc. que pueden afectar el uso normal del agua.
Si hay un espacio de amortiguación antes de detener la bomba en el límite de presión inferior, como cuando la presión es de 0,22 Mpa, la velocidad de la bomba no aumentará, por lo que la bomba cambiará naturalmente sus condiciones de trabajo bajo el Acción de la curva característica de la red de tuberías. Las redes de tuberías tienden a recuperar presión de forma natural. Al reducir así el número de paradas repentinas de la bomba, tendrá un buen efecto cuando la presión de la red de tuberías sea relativamente baja y el valor de la presión se acerque al punto crítico de la condición de restricción.
4.1.2 El método de control de restricción de flujo es adecuado para situaciones en las que la presión de la red de tuberías es baja y la capacidad de la red de tuberías es débil. La presión final de la tubería principal en algunas ciudades es de solo 0,12 MPa ~ 0,15 MPa, como en la red de tuberías de Texas. Sin embargo, el sistema de control de la planta de agua se puede programar adecuadamente para mantener una presión estable en la red de tuberías. Si se adoptan restricciones de presión más estrictas, será casi imposible difundir el uso de equipos de suministro de agua con presión no negativa. El control de límite de flujo se utiliza para limitar el flujo de agua al usuario. Siempre que el usuario no exceda este caudal permitido, no importa cuál sea la presión de la red de tuberías en la toma de agua, siempre que no sea una presión negativa, incluso si la altura del agua es de solo 1 mo 2 m. Esto amplía enormemente el alcance de aplicación de los métodos de suministro de agua a presión no negativa. Los principios y métodos de cálculo de las restricciones de flujo se analizan en (Nota 1) y (Nota 6).
El caudal se puede controlar con un caudalímetro. Sin embargo, los caudalímetros son caros y problemáticos de mantener. Generalmente sólo se utilizará en estaciones presurizadoras terminales para suministro de agua de gran caudal que sea presurizada directamente por la red de tuberías. Para los equipos de suministro de agua a presión no negativa utilizados en áreas residenciales y edificios en general, se pueden usar instrumentos de presión para detectar la presión y se puede crear un modelo matemático a través de la relación entre presión y flujo, que no es difícil de implementar en una microcomputadora. sistema de control. Sin embargo, los datos requeridos para el modelo a menudo no están disponibles en el diseño o se calculan de manera inexacta, lo que requiere mediciones en el sitio, lo que aumenta la carga de trabajo y el tiempo de las fortificaciones de campo y aumenta el costo del proyecto. Por lo tanto, la mayoría de ellos utilizan datos estimados y no persiguen la precisión del modelo. Por lo tanto, debería haber margen a la hora de publicar indicadores de tráfico de la red de tuberías.
4.2 Supresión de la presión negativa del flujo transitorio
La supresión del flujo transitorio tiene como objetivo evitar cambios repentinos en el flujo, incluido el arranque suave y la parada suave de las bombas, y el suavizado cuando aumenta el número de bombas. o disminuye, limita el exceso de flujo (presión), evita la oscilación del ajuste y maneja fallas fuera de control del sistema. El propósito del control es mantener un patrón de flujo continuo de flujo inestable. Incluso si el flujo de entrada y salida son iguales, el flujo de salida instantáneo no será mayor que el flujo de entrada y la columna de agua no se romperá. Para mayor seguridad, se puede instalar un tanque de compensación de presión entre la tubería de entrada de agua y la succión de la bomba para evitar que fallas en el sistema de control o retrasos y flujos transitorios afecten la red de tuberías.
4.3.Control constante de la presión del efluente
Muchos problemas nuevos surgen cuando la bomba de agua opera bajo presión superpuesta en la red de tuberías (Nota 7). Entre ellos, la presión de salida se ve alterada por cambios bidireccionales en el flujo de agua y la presión de la red de tuberías. Después de la superposición, el rango de flujo de la bomba aumenta y la curva característica cambia, lo que dificulta el control de la presión constante de salida. Es difícil lograr buenas características de control y beneficios de ahorro de energía con la regulación PID tradicional y una presión de salida constante. El uso de teorías y métodos de control modernos para formar un sistema de control con estructura simple, control estable y gran adaptabilidad es un tema que vale la pena estudiar.
4.4 Funciones de control diversificadas
Además de las funciones básicas de "suprimir la generación de presión negativa" y "controlar la presión de salida constante", las funciones de control del sistema automático de agua de frecuencia variable El equipo de suministro también debe tener muchas funciones adicionales prácticas, como arranque automático cuando se corta el agua, reinicio después de un corte de energía, entrada automática de la bomba de respaldo cuando falla la bomba de agua, cambio regular entre la bomba en funcionamiento y la bomba de respaldo cuando la bomba de agua se detiene para evitar períodos prolongados. acumulación de agua, etc. También hay funciones de protección de seguridad completa, como interruptores eléctricos antichispas, protección contra fallas o desconexión de instrumentos y límite de bloqueo de la bomba de agua, así como funciones de control optimizadas implementadas por software, como maximizar el ahorro de energía y controlar el funcionamiento de baja frecuencia de las bombas de agua. . Las funciones de control diversificadas promueven el desarrollo de equipos de suministro de agua a presión no negativa para productos que son desatendidos, libres de mantenimiento, de larga duración, silenciosos, con mayor ahorro de energía, seguros, suministro de agua completo sin accidentes, uso estable del agua. y cómodo.