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机械毕业设计全套
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XYY01-093@无负压供水方案设备设计,机械毕业设计全套
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毕业设计说明书 题 目： 无负压供水方案设备设计 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 号： 姓 名： 指导教师： 完成日期： 2014 年 5 月 25 日 nts目录 摘要 Abstract 第一章 绪论 . 1 1.1 课题研究的目的和意义 . 1 1.2 二次供水发展历史 . 2 1.3 国内外无负压供水研究现状 . 4 1.4 传统二次供水方式存在的问题 . 5 1.5 本课题的研究内容 . 6 1.6 本课题预计达到的目标 . 6 1.7 完成课题的方案和主要措施 . 6 第二章 无负压供水方案简介 . 7 2.1 方案的工作原理 . 7 2.2 方案的工作流程 . 7 2.3 方案的适用范围 . 8 2.4 方案的核心技术 无负压技术 . 8 第三章 设备的参数计算及设计 . 10 3.1 稳流罐允许进水量的计算 . 10 3.2 稳流罐调节容积计算 . 12 3.3 稳流罐总容积的计算 . 13 3.3 实例计算 . 13 3.3.1 工程概况 . 13 3.3.2 计算最大出水量 . 14 3.3.3 确定水表特性系数 . 错误 !未定义书签。 3.3.4 计算水泵扬程 . 15 3.3.5 水泵的选型 . 15 3.3.6 稳流罐容积的核算 . 错误 !未定义书签。 nts3.3.7 真空抑制器的设计 . 错误 !未定义书签。 总结 . 17 参考文献 . 18 附录：翻译译文及原文 nts无负压供水方案设备设计 摘要 ： 近年来，随着科技的进步，二次供水设备作为一种新兴的二次供水产品，在节能和环保方面有独特的优势，无负压供水系统将市政供水管网和用户合并成为一个整体，在充分利用市政管网余压的情况下，进行变频无负压供水，即节水节电又可以防止二次污染。论文分析了无负 压供水系统的组成、工作原理、工作流程、适用范围及其核心技术，即无负压技术。并对一高层住宅楼进行了实际的数据计算，根据所计算的数据设计选择不同型号的水泵和确定稳流罐的容积，并对 稳流罐、真空抑制器等主要结构进行设计。 关键词： 无负压 、二次供水、节能、流量、扬程。 nts No negative pressure water equipment design program Abstract: In recent years, with advances in technology, secondary water supply equipment as anew secondary water supply products, energy saving and environmental protection has unique advantages, no negative pressure water supply system will be municipal water supply network and user merged into a whole, in the case of full use of the residual pressure in the municipal pipe network, no negative pressure frequency conversion water supply, water saving that can also prevent secondary pollution. This paper analyzes the composition of non-negative pressure water supply system, working principle, workflow, scope and its core technologies, namely non-vacuum techniques. And a high-rise residential building were actual data calculations, select different types of pumps and determine the steady flow tank volume calculated based on data design, and the main structure of the steady flow tank, vacuum suppressors design. Keywords: No negative pressure、 Secondary water supply、 Energy、 Flow、 Head nts第一章 绪论 1.1 课题研究的目的和意义 水是自然界一切生命赖以生存的不可替代的物质，又是社会发展不可缺少的重要资源。目前，世界上 80 个国家或占全球 40%的人口严重缺水。据预测，今后 30 年内全球 55%以上的人口将面临水荒。就我国而言，水资源不足尤其是人均占有量低已经成为我国的基本国情。而近年来，随着经济的快速增长，城市化建设的不断加快，人口的不断增加，土地需求日益紧张，高层建筑层出不穷。为满 足建筑内部用水点对水量、水压和水质的要求，必须对自来水进行二次加压，因此，选择一种既能节水节能，又能保障供水安全的供水方式，这对降低建筑耗能、提高供水安全可靠性具有重要的意义。 建筑内部给水系统是将城镇供水管网或自备水源的水引入室内，经配水管送至生活、生产和消防用水设备，并满足用水点对水量、水压和水质要求的冷水供应系统。从上世纪末开始，随着城市规模的不断扩大，城市建筑业得到突飞猛进的发展， 10 层和10 层以上的住宅或建筑高度超过 24 米的其他民用建筑等高层建筑越来越多，使得城市的总用水量中，建筑内部用水 占据的比例逐年增加，二次供水得到了更为广泛的应用。目前，我国城市自来水管网的压力在非用水高峰时，一般在 0.2MPa0.35Mpa，此压力 2值只能满足低层和多层建筑的供水需求，所以为了弥补市政供水管网压力的不足，高层建筑内部供水系统须使用二次加压设施以满足需求。 现有通常的供水方式都是将自来水放入蓄水池，然后由水泵将水从水池抽至屋顶的高位水箱，再由高位水箱向用户供水。这种供水方式存在严重的能量浪费问题：第一，将原本有压力能的水放到水池中变成了无压力能和势能的水，使得二次加压供水时需要更多的能量；第二，由于 用水量是随时间变化的，大多数水泵并未在高效区运行，水泵低效率运行会浪费更多的电能。另外这种供水方式还存在严重的水质二次污染问题，据调查，各地二次供水主要水质指标都存在不同程度的超标。例如，深圳市对 274 个二次供水贮水池水质进行调查，合格率更低，经水池后余氯合格率不大于 30，大体积水池的合格率只有 10.6。兰州市目前使用二次供水的人口占全市总人口的近 70%，全市二次供水单位约 1200 家，二次供水设施约 1400 多个。 2010 年，通过对兰州市 356 家单位的二次供水水质的调查发现，水样检 测合格率为 68.35%，其中，游离性余氯合格率最低，仅为 57.31%，其次是细菌总数和总大肠菌群，合格率均低于 60%。迄今为止，发现至少有 10 余种传染病可以通过水传播，如伤寒、痢疾、霍乱等，一些病毒引起的病症也可以通过水进行传播。另外，水污染导致微量元素过多，容易引起身体器官的功能改变，严重的甚至会引起中毒。例如， l 998 年湖南省地税局办公楼工作人员集体腹泻，后被证实问题就是出在二次供水的水质上，而且是由细菌总数超标以及大肠菌群所致。长春市某生活小区不断有居民发生消化道疾病，经查，原来是屋顶水 箱多nts年未清洗，水质污染所致。由此可见，水质不合格直接影响到人的身体健康和生存的质量。伴随着二次供水的发展，如何改善二次供水水质，如何提高二次供水安全性以及可靠性，已经成为当今社会急需解决的问题。 传统的二次供水方式，就水质方面来说，由于中间环节多了个蓄水池，使得供水二次污染的可能性大大增加。从节能方面来说，水泵从零加压输送自来水，不能有效利用管网原有压力，并且水泵多在低效区运行，造成能量浪费。从建设成本方面考虑，水池不仅占用大量的面积，还需要对其进行定期的清洗消毒处理，需要一定的成本和维护费。为解决传统供水 存在的这些问题，供水方式也不断地改进，新的供水方式应运而生。相比于传统的二次供水方式，如今发展起来的这种供水方式彻底解决了以往二次供水中所遇到的问题，这种供水方式是对传统供水方式的一种革新。此方式取消了水池和屋顶水箱，而是在市政管网和水泵之间增加一有压容器，从而实现水泵直接从市政管网抽水供给用户，同时采用变频泵组，根据用户端用水量自动调节水泵的转速，使水泵处于高效运行状态，达到节能、节水和可靠供水的目的，并且在此过程中，供水系统基本处于完全封闭的状态，水质不容易受到污染。这种供水方式称为无负压供水方式，在国 外很多地方得到很好的应用，但我国目前对该技术的研究还不够成熟，这种供水方式容易对市政管网的压力造成影响，可能会影响市政管网上其他用户的正常用水，故在现有条件下，国内许多城市中该供水方式不被轻易允许使用，限制条件也较多，因此有必要对此技术进行研究，以加快该方式的推广使用。 1.2 二次供水发展历史 二次供水的发展先后经历了四个阶段，分别为水塔供水、楼顶水池供水、变频调速供水及无负压供水。目前国内二次供水主要采用前三种形式，经过多年的运行使用，其中存在的问题令人担忧。 水塔供水是一种最为“古老”的供水方式， 它的供水原理是：自来水通过管网，把水转输到地面蓄水池，再通过水泵把水池里的水转输到一定高度的水塔中，最后通过管网把水输送至各个用水点。这种设施最大的缺点是水塔占地面积大，成本高，而且水塔仅仅适用于比较低的建筑，而如今的建筑越来越高，现有水塔却不可能无限增高。另外，供水水质受到严重的多次污染，这种供水方式既浪费了能量，又存在着很严重的水质二次污染。水塔供水方式的诸多局限性，严重制约其发展，因此注定要被取代。 取代水塔供水方式的是设楼顶水箱的供水方式，如今这种方式应用非常广泛。其供水原理是：自来水管网将水转输到 一个蓄水池将水储存起来，然后通过泵房，将水输送到楼顶水箱，楼顶水箱自上而下供水。此方式利用水箱的可调节性，在用水低峰时将水箱蓄满水，在用水高峰期时供给用户使用，保证用水点的水量和水压的要求，与水塔供nts水相比较，楼顶水池相对不占地，构造简单，成本相对较低，但是这两种供水方式的污染环节几乎是一样的。另外这种二次加压站安装使用的为工频泵，这种水泵在额定转速下运行，给系统提供一定的水量。从泵的性能曲线可知，泵的运行在设计点时，其效率最高，随着泵的扬程偏离设计点 (增加或减少 )，泵的效率均降低。在泵的实际运行中，由于用水 量及出水水压不断变化，则泵的扬程也不断变化，致使泵大部分时间在低效区运行。当用水量降低，管网阻力下降时产生剩余扬程。按离心泵的性能曲线特征，其扬程随着水泵出水量的减少而提高，所以水泵常处于扬程过剩状态下运行，造成不必要的能量浪费。同时，由于管网压力增大，漏损也会增加，水的浪费也会加大。 楼顶水箱供水的缺点促进了变频技术的开发， 1994 年，变频技术的应用使得城市供水方式进入第三个阶段。此方式中，自来水通过管网送至地下室蓄水池后，利用变频泵，直接将蓄水池的水，输送至各个用水点。变频调速系统通过调节泵的转速来改 变水泵的出水扬程，以满足不同条件时对水泵的性能要求，使水泵处于高效区运行，如此起到一 4定的节能效果。由于减少了楼顶水箱的中转环节，有效善供水水质，所以变频供水方式不仅节约能量，而且减少了自来水的污染。 以上三种供水方式都属于二次供水，也就是说，自来水从市政管网至用水点，中间都经过了中转水池，中转水池的存在不可避免增加了供水被污染的机会。据调查发现，大多数供水系统疏于管理，水池、水箱并未按规定进行定期的清洗，二次消毒措施失效，系统本身存在缺陷，由此造成的水质二次污染已直接影响到供水的水安全，甚至有严重的水质污 染事故发生，例如“自来水中竟有红虫”，“自来水有臭味”等。 以往二次供水存在的问题让第四个阶段的无负压给水方式给克服了，该方式具有节能、节水、节地等方面的显著优势，将成为二次供水的首选，成为二次供水行业未来的发展趋势。但是作为一个新技术，此方式也存在新的问题，制约着它的推广和使用，这就促使我们对其进行彻底地研究，使此方式的使用更科学、更合理、更环保、更节能。 1.3 国内外无负压供水研究现状 无负压供水方式，最早是由日本研发的，在日本被称为“直接给水系统”。日本在 20 世纪 80 代中期，关于 “直接给水方式”的必要性和可行性的探讨及技术研究就已经开始了，它不仅涉及技术层面，而且在法律和行政管理上；市场需求和供水者的义务；城市建筑物中高层化的供水模式等涉及社会系统层面上的讨论也展开。在这样的背景下，日本厚生省在国家施策方针性文件“面向 21 世纪的供水系统改造和再构筑的长期目标”中将直接给水系统列入规划，并在 1990 年修订了给水设计规范，将管网末端服务压力由 0.15MPa(1.5kgf/cm2)提高为 0.2MPa(2kgf/cm2)；国家提供研究基金在nts千叶县建立了一定规模的实验场；组织了由 学者、科研机构、供水企业及产品制造厂商参加的队伍；筹措了运作资金，开展“直接给水”的研究，计划用 3 年时间完成“推进直接给水系统”的指原则和方针文件，为此还进行了大量的课题。直到 20 世纪 90 年代末，智能型无负压供水方式在日本、美国、西欧等发达国家得到了普遍应用，并建立了一整套完善的系统标准体系。 我国曾在城市供水条例规定：“禁止在城市管网公共供水管道上直接装泵抽水。”因为直接抽水时，可能会使市政管网压力下降，影响管网上周边其他用户用水，严重时会导致管网破坏。但随着城市供水条件的逐步完善，以及供 水技术、自动化控制技术的发展，这种情况发生改变。 1997 年，国内第一台无负压供水设备在山东面世。 2004 年 7 月，北京市卫生局颁布政府文件，允许在生活用水方面使用无负压给水设备，所有进入北京市场的企业只要经过专家认证会的通过，产品就可以进入北京市场。随着北京市场的解禁，天津等城市也先后出台了试用办法，两市自来水主管部门制定了相关的试点条件和准用要求。为规范无负压设备生产与使用，中华人民共和国住房和城乡建设部于2008 年 12 月份，批准稳压补偿式无负压供水设备 (公告第 189 号 )为城镇建设行业产 品标准，编号 CJ /T303 - 2008，于 2009 年 6 月 1 日起实施。目前，针对无负压供水设备的标准已达 9 本之多，每个厂家都是基于自己的设计理念、技术标准进行产品研发、设计和生产，所以市场上各式各样的无负压设备良莠不齐。国内无负压供水技术的起步较晚，相关的行业规范尚不完善，大多数城市也未制定出相关的供水条例，有的条例相应条款明显滞后于无负压供水技术的发展速度，从而制约着技术的大面积推广，因此要广泛使用该技术，须对无负压供水技术进行系统的分析研究。 在市场上各种无负压供水设备不断问世的同时 ，国内一些专家和学者也对无负压供水技术的应用进行分析研究。李刚在 2004 年给水排水上发表的无负压管网增压设备应用探讨，详细介绍了设备的系统组成和工作原理，并对不同工况进行了分析，指出无负压管网增压设备应用于二次供水，可确保供水水质，节省初投资和运行费用。马戌环在 2005 年给水排水上发表的无负压给水设备及管网准用的技术条件，详细介绍和分析无负压供水设备接入管网的技术条件。唐小猛在 2006 年广州大学学报 (自然科学版 )发表的无负压供水设备技术分析，对无负压供水技术进行了分析，指出了设计或使 用不合理时，可能出现影响周围用户的水压、降低用水可靠性、水泵效率偏低、旁通管路水质下降等问题，并提出了正确使用无负压供水技术的工程措施。李祥华在 2010 年给水排水发表的管网叠压 (无负压 ) 供水技术在实际应用中存在的问题及解决办法，介绍了该技术的工作原理，对存在的问题进行了探讨，比如现有供水条件下的节能效果、缺乏供水管理条例和没有严格统一的设备生产标准等问题，并提出了相应的解决办法。李斌等在 2010 年给水排水发表的管网叠压 (无负压 )供水系统水泵能耗对比研究，分析了无负压供水系统中水泵运行工况点的 变化，并对恒压供水和变压供水两nts种方式下水泵的能耗进行分析对比，研究了市政管网压力和用户用水量变化对水泵运行的影响。 1.4 传统二次供水方式存在的问题 总结以往的供水经验和实际工程，二次供水存在以下几个问题： 1投资大。传统二次供水都要修建水池，有的还要设置水箱，这就需要一定的成本。修建水池和水箱需占用一定的建筑面积，在如今土地价格高涨的今天，这又是个投资负担。此外，水池和水箱一般都有一些水质处理设施，从而加大了设备总投资，而且使用中要定期清洗，也增加了日常开支。 2水质二次污染严重。据调查，大部分 水池和水箱由于管理不善，和其结构本身的原因，里面的贮水水质没有符合饮用水标准，水质污染相当严重，这将直接危害到人们的身体健康，因此饮用水卫生问题已成为急需解决的大问题。 3能量浪费严重。传统的二次供水是将自来水放入水池中，再从水池抽水至用水点，但是市政管网中的水具有一定的能量，也就是说这部分能量没有得到充分利用。 4水资源浪费严重。大多数水池采用混凝土结构，因此存在不同程度的渗水、跑水、漏水、蒸发等问题，造成水资源浪费。此外，水池、水箱要进行定期的清洗，这就又成一部分浪费。 1.5 本课题的研究内容 无负压供水设备由智能型变频控制柜、稳流罐、真空抑制器、水泵机组、仪表阀门及管路、基座等组成。 本次 课题研究的主要内容是供水方案的设备设计，其中包括稳流罐的设计，真空抑制器的设计，水泵的选型已经设备的整体结构设计。 1.6 本课题预计达到的目标 能够 顺利完成课题所需要完成的任务，设备达到无水池，不用消毒，体积小，占地少，安装方便的要求。设备应具有无负压供水能力，整套设备全封闭无污染。 1.7 完成课题的方案和主要措施 1、同老师讨论合适的方案和机体结构，讨论其可行性。 nts2、在图书馆和网上查找 相关资料。 3、从网上实体照片中形成设备的基本模型。 4、按照老师布置的任务按时完成计划，画出装配图及主要零件图。 5、主要参数的计算和设备的选型。 6、设计说明书的编写。 7、后期工作。 nts第二章 无负压供水方案简介 2.1 方案的工作原理 1市政管网自来水进入调节罐，罐内的空气从负压消除器内排出，待水充满后，负压消除器自动关闭。当市政管网的压力满足用水点的要求时，即管网压力大于或等于设定压力时，设备通过旁通阀门直接向用户供水。 2当市 政供水管网压力不能满足用水点要求时，供水系统利用压力传感器 (或压力控制器、电接点压表 )发出启泵信号，水泵进入运行状态，向用户持续供水。 3在用水高峰期，供水管网压力下降，当降至低于设定压力时，压力传感器发信号给控制柜，升高变频器频率，使水泵机组转速增加，出水量和压力也随之上升，直至用水点实际压力等于设定压力。 4在用水低谷期，供水管网压力上升，当高于设定压力时，压力传感器发信号给控制柜，降低变频器频率，使水泵机组转速降低，直至供水管网实际压力等于设定压力。若用水量变小甚至无流量时，水泵处于空转状态，则水 泵机组自动停止工作，自来水通过旁通管直接供给用户。 5若市政管网流量大于或等于水泵的进水量，负压消除器使得稳流补偿器与外界隔绝，系统正常供水。若市政管网流量小于水泵流量时，空气由负压消除器进入稳流补偿器，消除了市政管网的负压，保证市政管网的正常供水，同时罐内的水作为补充水源仍正常供水，待用水高峰期过后，系统恢复正常状态。 6当市政供水管网停水时，利用稳流补偿器内的部分存水，水泵仍可继续工作一段时间，当稳流补偿器内水位下降至一定水位时，自动停机以保护水泵；来水后随着水位的上升而自动开机。 7停电时，水泵 不工作，自来水通过旁通管直接到达低层用户，保证低层部分用户的用水，来电时水泵机组自动开机，恢复所有用户的正常供水。 2.2 方案的工作流程 无负压供水技术综合利用负压处理技术、变频调速技术和全自动智能化控制技术，实现从市政管网直接加压向用户持续和稳定地供水，达到用户用水要求，其工作流程如图 2-2所示： nts 图 2-2 无负压供水方案工作流程图 2.3 方案的适应范围 无负压供水系统适用于市政供水管网压力不足地区的二次加压供水，包括：新建、改建或扩建的住宅小区、办公楼、 宾馆、学校等民用建筑的生活给水工程，工矿企业的生活、生产用水，各种循环用水系统，原有传统二次供水的改造工程，低层供水压力不能满足要求的消防用水等。 无负压供水系统不适用的场所：市政管网可利用水头过低的区域；供水可靠性要求高的地区；市政管网供水流量和压力波动大的区域；用户用水量非常集中的区域；可能会对公共供水管网造成有毒污染的相关行业 (医院、医药、化工、核工业等 )。 2.4 方案的核心技术 无负压技术 无负压供水技术中所提到的无负压中负压的概念，并非物理学所指负压概念，即低于常压（通常为一个大气压） 的压力状态。这里的负压是在此基础上的演绎而来的说法，是指以各地区规定的最低市政管网服务压力值为界限，低于这一压力即为负压。无负压供水系统必须要保证直接抽水时市政管网的压力不低于最低服务压力值，同时由此产生的压降也要控制在一定的范围内，符合当地管理部门的有关规定。 负压消除器，也叫真空抑制器，是该设备的核心，它和稳流补偿器联合工作以消除管网中的负压，从而避免对周围用户的影响，保证市政管网与设备安全可靠地供水。其原理如下：它根据稳流补偿器内的水量、水压、液位、真空度等信号，进行实时反馈、处理和控制，在满水时关闭 阀门，在容器内产生负压会水位下降时打开阀门，从而调节稳流补偿器吸气和排气，保证内部压力平衡，同时消除容器内的负压。该装置的控制方式主要有水力机械式、电动式（利用电接点真空表或容器内水位接点控制电磁阀的启闭）。 nts设计中采用双重措施防止负压的产生，一是利用负压消除器，当市政管网供水量小于水泵出水量时自动开启，通过吸气来调节补偿器内的压力，以避免市政管网产生负压；二是在设备连接市政管网的管道上设置压力传感器，并由微机进行实时检测，当压力值低至设定压力时，微机通过变频器降低电机转速，从而减少水泵吸水量，使设备进水量低于市政管网供水量，以此可以有效防止水泵抽水时对市政管网产生负压影响。 nts第三章 设备的参数计算及设计 3.1 稳流罐允许进水量的计算 由稳流罐在无负压供水设备中起的作用分析得出，稳流罐的容积大小直接取决于其出水量和进水量。在进水量小于出水量时，稳流罐起到调节系统的瞬时流量变化的作用；在进水量大于出水量时，稳流罐仅起到稳流和全封闭的作用，无需起到调节流量的作用。所以，在进水量小于出水量时应核算稳流罐的储备水容积，即调节容积，以保证储备水在瞬时能够及时补充所需的差额部 分，确保整个系统正常，稳定运行。而稳流罐调节容积是根据其进水量和出水量随时间变化曲线计算确定的。因为稳流罐的进水量和出水量是瞬时变化，其进水量随着市政自来水管网或其它有压管网的水压及出水量变化而时刻变化，并与接管处的材料，管长，管径等因素有关。因此，稳流罐的进水量计算是比较复杂的，而在实际计算过程中，往往只需确定系统最不利工况的允许进水量，即用水峰值期的市政自来水管网或其它有压管网最低供水压力的进水量，再将其允许进水量与最大出水量进行比较，从而计算出稳流罐的调节容积。 图 3-1 稳流罐允许进水量的水力计算 nts如图 3-1 所示，在市政自来水管网或其他有压管网开口接管处与稳流罐过流断面之间取伯努利方程得： （ 1） 式中： 接管处最不利时允许水压 ,m； 接管处最不利时允许水压的流速， ; g 重力加速度， ; 稳压罐水压， m，在最不 利工况时，稳压罐内的水压记为零。 稳流罐在最不利工况下流速， ，因稳流罐直径相对较大 近似取； 最不利工况下，水流自接管处至稳流罐的水头损失，可由下式计算： （ 2） 接管处至稳流罐的沿程水头损失， m ; 接管处至稳流罐的局部水 头损失（不含水表的损失）， m； 水表水头损失， m； A 管道的比阻， ; L 管道计算长度， m； Q 最不利工况时的流量，即稳流罐允许进水量， ，可 通过下式计算： d 接管处的管道计算内径， m； 管道局部阻力系数之 和 ； 水表特性系数， ,当无水表时， 应取无限大值。 接管处中心至稳流罐进水口端部的位置高度差， m， 管处中心低于稳流罐进水口端部时取正值，反之取负值。 nts因此，将公式 代入公式 ，得出稳流罐允许进水量为： （ 4） Q是将 全部消耗在管道水头损失（包括沿程水头损失和局部水头损失）和克服的基础上，在市政自来水管网或其他有压管网接管处及稳流罐进水口端部处利用伯努利方程得出。当市政自来水管网或其他有压管网开口接管处至稳流罐进水口端部的管段之间设有分支时，从最后分支的接管处进行计算。当采用多段不同管材时，分别计算各自AL后相加得到 。 3.2 稳流罐调节容积计算 稳流罐调节容积与其最大出水量 、允许进水量和用水高峰持续的时间有关系，可由下式计算： （ 5） 式中： 稳流罐调节容积， ； Q 允许进水量， ； 最大出水量， , 可由无负压供 水设备 服务范围内的设计流量来 确定； 用水峰值所持续的时间， h，其与当地的实际情况有关，一般可以取为 315min。 当 Q 时，说明此时稳流罐允许进水量大于或等于最大出水量， 此时 可以按照 30s-300s的 来确定（见表 1）；而当 Q 时，说明 时稳流罐允许进水量小于最大出水量，而此时 就需要按照（ 5）式核算 并将其作为稳流罐的选用依据。 nts 表 3 1 稳流罐选用参数 3.3 稳流罐总容积的计算 稳流罐总容积可由下式计算： (6) 式中： 稳流罐总容积， ； 稳流罐可利用容积系数，一般取 0.75 0.85。 3.4 实例计算 3.4.1 工程概况 某 20 层 居民居住楼，共有住户 300 户，每户 3.5 人，每人用水定额 取 200L (人 d)，用水时间 T 为 24h，小时变化系数 取 2 5。每户设有 1 个洗涤盆 (N=1 0)、1 个 坐便器 (N=0 5)、 1 个洗脸盆 (N=O 75)、 1 个淋浴器 (N=0 75)和 1 个洗衣机水嘴(N=1 0)。设计时选用一套无负压供水设备进行加压，且设备泵房拟设于其中一栋楼的地下室内，地下室标高为 -4 5m(丰目对于室外地面 )，泵房室外地面与市政自来水管网接管处地面标高相同。而市政自来水管网接管处的管道中心 埋深 -1 5m，接管处的市政管网水压 0 20 0 25MPa，接管处至 稳流罐进水口端部的管线距离约 150m，且在此管段上设有 4 个 90 钢制弯头， 3 个闸阀， l 块总水表， 1 个过滤器和 1 个倒流防止器，稳流补偿器进水口安装高度约 2m。 序号 稳流罐型号 （ mm） 主要结构尺寸（ mm） 总容积 （ ） 调节容积 （ ） 出水流量 ) 公称 直径 有效长度 1 DN600 1300 600 1300 0.339 0.2540.288 040 2 DN800 1500 800 1500 0.687 0.5150.584 2070 3 DN1000 2000 1000 2000 1.439 1.0791.223 45150 4 DN1200 2400 1200 2400 2.487 1.8652.114 80255 nts 3.4.2 计算最大出水量 的计算依据建筑给水排水设计规范 GB50015 2003（以下简称规范）第 3.6.4条进行。 居民每户供水当量总计： Ng=1.0+0.5+0.75+0.75+1.0=4.0 高峰值时卫生器具供水当量平均出流概率 ： 卫生器具供水当量的同时出流概率 U： 其中： 表示对应于不同 Uo的系数，对应规范附录 C，取 =0.01512。 住户的用水高峰流量： 3.4.3 确定水表特性系数 因为居民用水不均，根据规范第 3.4.18 条规定，水表以 （ 设 计流量） 选用水表 过 载 流 量 ， 故 选 用 DN80 口 径 的 螺 翼 式 水 表 一 块 ， 其 过 载 流 量,公称流量 ,相应地： 水表阻力损失复核： nts 其中， 0.0128MPa 为水表允许阻力损失的规定值。因此选用 DN80 螺翼式水表合理。 3.4.4 计算水泵扬程 按照建筑给水排水设计规范的规定，水泵直接供水时所需扬程按下式进行估算： 式中： H 水泵扬程； 最不利配水点与引入管的标高差（建筑物高度）； 最不利配水点所需流出水头（一般取 10m或者 15m）； 泵房与最远建筑物一楼地面的地势差； 泵房与最远建筑物间管线的水利损失，含沿程水头损失和局部水头损失（一般取 3-5m）； 市政自来水管网的最不利允许水压（一般取 15m）； 1.2 供水管网在最不利点流量分配情况下，克服水泵出口至最不 利点用水间的水头损失而考虑的系数。 故 此工程所需的水压为： 1.2*20*3+10+15+5-15=87m 3.4.5 水泵的选型 根据给水排水设计手册 -第 2册建筑给水排水 1.9.3中对变频控制设备的选择。本工程使用 2台水泵工作 ,根据用水量变化自动增减泵。 泵型号 80GDL18-15 6 Q=18 , H=90m， N=11KW 1 台 80GDL18-15 8 Q=21.6 , H=100m, N=11KW 1 台 水泵扬程 90m，泵总流量 43.2 ，满足设备总流量的要求。 3.4.6 稳流罐容积核算 设计拟选用一根 DN100 钢管进水 ， 考虑到 市政自来水管网水压的波动和周边用户后期发展的可能，接管处最不利允许使用水压 Ho在计算时取 0.15MPa。 接管处中心至稳流罐进水口端部的高度差 ： =（ -4.5+2） （ 1.5） = 1.0m nts 查给水排水设计手册常用资料知 DN100 钢管的管道比阻 A=267.4。 此时，计算管 段（接管处至稳流罐进水口端部之间的管段）间的阻力系数如下： DN100的 90钢制弯头 0.63 4 个； DN100 DN80（ ）同心渐缩管 =0.16 1 个； DN80 DN100（ ）同心渐缩管 =0.03 1 个； DN100闸阀（全开） =0.20 3 个； DN100过滤器 =4.09 1 个； DN100倒流防止器 =29.98 1 个； DN100突然扩大（ ） =0.98 1 个； 合计 =38.36。其中倒流防止器的阻力系数是根据上海 上龙阀门厂提供的低阻力倒流防止器压力损失曲线计算得出。 将上述各值代入公式（ 4）得稳流罐允许进水量 Q： 此时， Q ，故稳流罐调节容积可按表 3 1 选用一套 DN600 1300 就可以满足该工程的设计要求。 2.4.7 真空抑制器的设计 真空抑制器主要是用在市政自来水管网二次加压供水设备上，来抑制供水系统内产生负压，保持自来水管网压力平衡的设备。 住在高层建筑内的居民常常会遇到因水压不够无法正常使用自来水的问题 。造成这种结果的原因主要有两个方面： 一是 水源压力不够，导致自来水无法送至高层用户 ，二是 由于现在通常将供水设备窜连在自来水管网上的方法为用户供水 。 因此当某个区域内的用户用水时，会使这一区域的管道压力下降，产生负压，从而影响到其它住户的正常供水。为了有效的抑制管网中产生的负压，在供水的设备上安装真空抑制器有效避免了自来水管道内产生的负压，解决了自来水管道上供水设备出现负压的问题。 参照长沙中崛公司的常用规格，由于选用了一套 DN600 1300 的稳流罐，可以选用FY-100的配套真空抑制器 。 nts总结 本设计是在指导老师的悉心指导和无微不至的关心下完成的，一学期以来从本论文的选题、撰写以及稿子的审定，从始至终都给予我细心的指导，给了我莫大的帮助，毕业设计过程中我所取得的每一点成绩都浸透着老师大量的心血。在一个学期的毕业设计中，我学到了很多，特别是周里群老师渊博的知识、严谨的治学态度深深的影响着我，不管是在学习 还是生活上，必将会对我以后的人生受益终生。 在这次毕业设计中，软件的使用必不可少，尤其是 CAD。这次毕业设计使我运用软件方面有了不少的提高，为以后工作的展开有坚实的基础。其中不少东西涉及我 们平时所学，为了完成毕业设计我不得不重新拾起旧的记忆，所以这次相当让我对大学知识的一次归纳，使我爱上我的专业。在这次毕业设计中我也充分认识自己的不足，实践和理论还是存在差别的，只有不断的积累经验了，才能真正做到学所有用。 在设计过程中间，我遇到了很多问题，一直自我发现问题并尽量思考去解决问题。学会了从总体上去把握结构，然后再分析部分结构。在将来我会向这次毕业设计一样，用一样的热情和态度去加强理论和实践的结合去迎战新的挑战。 nts参考文献 1 姚福来 . 无负压供水设备的现 状与发展态势 J.建设科技 ,2005,(22) 2濮良贵 . 纪名刚 . 机械设计 M. 北京 :高等教育出版社， 2006. 3 尤百琴 . 新型供水设备问世 J.船艇 ,1992,(0). 4 邵军 . 无负压变频恒压供水 J.大众科学 (科学研究与实践 ),2007,(08). 5 张凤英 . 论无负压供水设备的优点 J.安装 ,2006,(02) 6 会议论文 北京地区无负压加压供水设备的管理现状及存在问题 2010 建筑二次供水技术推广与管理经验交流会 2010 7 会议论文 NFWG 无负压变频供水设备 中国水协设备材料委第二届二次供 水设备选型与应用技术交流研讨会 2009 8 会议论文 浅谈箱式无负压供水设备 2010建筑二次供水技术推广与管理经验交流会 2010 nts附录：文献翻译 中文翻译 城市供水系统 摘要 系统 包括供电线路和消费者的网络供水系统，其中 一 个是 监视消费者谁接收最少量的压力，一个是减压阀的压力调节系统（ PRV）相关联的一个先导阀，预先设定为标称输出压力，并包括一个微分控制阀（ DCV）的压力控制系统。拾取器单元被提供用于测量流 量 参数，指示在被监视的消费者的压力，从而发射出压力信号到控制器 ， 产生的控制信号响应于所述压力信号，以激活 DCV的致动器，从而通过管的流速的直流电压，以便在被监视的消费者获得期望的压力， 从而 改变通过 PRV的 流速。 供水系统 说明 本发明一般是在水的流量和压力控制的领域。更具体地说，本发明涉及用于供水网络的控制系统。本发明还涉及与系统和水控制方法使用的设备 . 发明背景 供水系统，例如市政水系统，典型地包括一个主 电源线从水源供给（水容器，井，湖泊等）和泵送装置，用于推动该水通过管道网络，因此它可以下游达到各种消费者。 典型地，还设置有各种压力调节和控制装置，沿着管的网络，以监测水流量和降低水的压力，以这样的水平，一方面，保证各种系统等，有压力的正常运作激活，如灌溉系统的阀装置等，在另一方面，将不通过过大的压力会损坏消费者的任何终端设备，例如爆管，太阳能热水器的损坏，并连接到水网（洗碗机，洗衣机等）等国产设备。压力过大也可能是从网络接收水工业设施有害的。 以下在本说明书和权利要求书中的术语“管网”指的是管道和从水源延 伸至所述消费者设备。 供水系统的消费者可能是例如国内消费者，工业设施，公共和市政设施，农业的消费者，等等，所有这些都被本文所指的说明书和权利要求统称为“网络消费者”。 其中消费者的网络有至少一个消费者的位置处测得的压力是比在其他消费场所测量的压力下。这样，消费者可以是例如远程 1 ，由此产生压力损失，由于流经在升高的位置（高建筑物或山）长和分支管道（摩擦和压头损失） ，或消费者等 以下在说明书和权利要求中，一个或多个消费者在其最低压力的测量是被称为nts“监控用户” （也称为“临界消费者” ） 。 用水量在市政供水系统有变化的一天。消费量增加通常是在早上的时间测量（约 6 9时），并再次在傍晚时分（约 7 9点） 。
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