關於壓力罐的選型,不同的人有不同的見地。在這裡,我們將從壓力罐的定義,分類入手,著重為大家講述該怎麼進行壓力罐的選型。
一、 壓力罐的定義
壓力罐是承壓容器的一個分支,它具有壓力容器的一切特徵。具體到供水應用上,還有氣壓罐、膨脹罐、無塔供水等稱呼,壓力罐用於閉式水循環系統中,起到了平衡水量及壓力的作用,避免安全閥頻繁開啟和自動補水閥頻繁補水。壓力罐起到容納膨脹水的作用外,還能起到補水箱的作用,壓力罐充入空氣,能夠獲得較大容積來容納膨脹水量,高、低壓壓力罐可利用本身壓力並聯向穩壓系統補水。
二、 壓力罐分類
壓力罐的種類繁多,要選擇合適的供水壓力罐,必須對壓力罐進行正確的分類。按承壓殼體的材質可分為碳鋼、合金鋼、不鏽鋼壓力罐,這些壓力罐在供水設備上都有應用,但常用的是碳鋼材質。
壓力罐是水泵可以進入睡眠的前提條件,利用水的壓縮性極小的性質,用外力將水儲存在罐內,氣體受到壓縮壓力升高,當外力消失壓縮氣體膨脹可將水排除。由於水的壓縮比遠遠小於氣體,當管網有小流量的洩漏可造成壓力大幅度的下降,可使水泵頻繁啟動。如工頻泵直接向用戶供水,就必需配備壓力罐,緩解水泵頻繁啟動。
三、 壓力罐選型
如何根據水泵來選擇合適的壓力罐容積?
工頻狀況的壓力罐選型
若是在工頻情況下,用壓力開關來控制水泵,計算方法如下:
1.計算膨脹係數AF,即罐體內的存水比例
(停泵壓力Cut-out Pressure + 1 bar or 14.7psi) – (啟泵壓力Cut-in Pressure + 1 bar/14.7psi)
(停泵壓力Cut-out Pressure + 1 bar or 14.7psi)= AF
例如,水泵在2bar啟動,3bar停止,那麼AF值為:
AF=[(3+1) – (2+1)] / (3+1)= 25%
2.容積選擇
選擇容積前,我們需要計算需水量和剩餘水量。以上述參數為例,假設水泵每次啟停間隙為2mins,額定流量為50L/min,則需水量為50L x 2 mins = 100L.
總容積Tank size = 100L / 25% = 400L
在這種情況下,最小需要400L罐體,可以選擇500L的型號。
3.安裝前需要調整預充壓力
前後壓差低於2bar時,以上述參數為例,啟泵2bar,停泵3bar
預充壓力 = 啟泵壓力 - 0.2 bar = 2 bar-0.2 bar = 1.8 bar
前後壓差大於2bar時,例如,啟泵壓力2bar,停泵壓力4.5bar
預充壓力 = 停泵壓力*65% = 4.5 bar x 65% = 2.9 bar
變頻狀況的壓力罐選型
例如,變頻控制系統,工作壓力3 ba,流量 50L/min
1.計算膨脹係數AF,即罐體內的存水比例
(停泵壓力Cut-out Pressure + 1 bar or 14.7psi) – (啟泵壓力Cut-in Pressure + 1 bar/14.7psi)
(停泵壓力Cut-out Pressure + 1 bar or 14.7psi)= AF
AF值計算方法和工頻系統一致,但在VSD變頻系統中,頻率變化不大,根據實際經驗,通常設定3bar工作壓力,則實際壓力一般在2.9bar到3.1bar之間波動,所以可以將啟泵壓力認為2.9bar,停泵壓力認為3.1bar。
AF=[(3.1+1) – (2.9+1)] / (3.1+1)= 4.9%
2.容積選擇
我們需要知道水泵從停機到啟動需要的水量,根據經驗,變頻系統一般在1s左右可以將電機轉速從0提升到工作轉速。因此,需水量為50L / 60 sec = 0.83 L
總容積Tank = 0.83L / 4.9% = 16.94L
意味著需要選比這個數值大的桶體,故選擇18L的型號。
3.安裝前需要調整預充壓力
預充壓力The tank pre-charge = 系統壓力System pressure x 65% = 3 bar x 65% = 1.95 bar
通過上述例子可以發現,同樣情況下(同流量和3 bar工作壓力),使用變頻控制的系統相對於壓力開關控制的工頻系統,可以選擇更小的壓力罐。這是因為在工頻系統中,壓力開關控制水泵啟停,在水泵停機後,壓力罐同時需要起到補水的作用,所以需要更大的罐體容積來儲存更多的水。
與之相反的,在VSD變頻控制系統中,壓力罐起到緩衝和調節系統壓力的作用,當系統壓力為2.9bar時壓力罐往管路中適度補水,當系統壓力為3.1bar時,壓力罐可吸納儲存管路中多餘的水。只有在水泵啟動時壓力罐需要存水,因此可以選擇較小的罐體。
另外,上文的預充壓力原則,需要和水泵技術規範上提供的參數(流量,啟動時間等)匹配。需注意,容積選型和預充壓力必須正確方可享受質保,若有違反將導致質保失效。