當供暖系統(tǒng)中的水受熱而膨脹時,系統(tǒng)管道的總?cè)莘e不變,那么膨脹出來的水就要有空間容納;另外溫度的變化會導(dǎo)致壓力劇烈變化(PV=nRT,管道容積是定值)這時系統(tǒng)的安全閥無法及時泄壓,從而對系統(tǒng)造成沖擊,也造成了安全閥和補水閥的頻繁運作,降低了使用壽命,給后期運行增加了成本;如沒有安裝安全閥情況下,系統(tǒng)的壓力會隨著溫度升高而增高,這時會導(dǎo)致管道、閥門或設(shè)備在高壓下運行,出現(xiàn)強度破壞和疲勞損壞。這就是需要安裝膨脹裝置的原因。
目前供暖系統(tǒng)常見的兩種定壓補水裝置:
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定壓罐定壓補水裝置
①定壓罐工作原理
定壓罐定壓,是在膨脹水箱基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一類定壓補水裝置,其原理同閉式膨脹水箱。當系統(tǒng)水溫變化或泄漏引起水的容積變化時,由于氣壓罐內(nèi)氣體高壓縮性的緩沖作用,使系統(tǒng)壓力穩(wěn)定在預(yù)設(shè)的壓力范圍內(nèi)。如果系統(tǒng)壓力下降至預(yù)設(shè)壓力的下限時,由電接點繼電器動作啟動補水泵,使之向系統(tǒng)供水,直至壓力達到預(yù)定的的壓力上限值時止。若系統(tǒng)壓力超過設(shè)定的最高壓力值時,安全閥自行向軟水箱或排水系統(tǒng)泄水降壓。以維持系統(tǒng)的壓力平衡。氣體定壓罐定壓補水裝置主要由氣壓罐、補水泵、安全閥、壓力控制器、軟水箱等組合而成。而氣體定壓罐主要由罐體、橡膠氣囊、充排氣閥以及法蘭盤組成,在罐體與氣囊之間預(yù)充有氮氣。
②系統(tǒng)中定壓點壓力確定定壓點壓力的高低要考慮兩個因素,一個是系統(tǒng)運行時任一點都不超壓,二是系統(tǒng)停運時系統(tǒng)不倒空。如果定壓點的壓力過高,系統(tǒng)中的每一點的壓力也就相應(yīng)的增高,導(dǎo)致管道、閥門或設(shè)備等在高壓下運行,出現(xiàn)強度破壞或疲勞損壞。壓力設(shè)置太低,系統(tǒng)就會倒空出現(xiàn)氣堵,而導(dǎo)致介質(zhì)循環(huán)不暢。氣壓罐工作壓力值按以下方法確定(推薦) (1)補水泵啟動壓力P1:P1=Po+0.005Po-系統(tǒng)最高點壓力 (2)補水泵停泵壓力P2:P2=(P1+0.1)/β-0.1β:工作壓力比,一般取0.65~0.85; (3)安全閥開啟壓力P3:P3= P2+0.03,式中壓力(壓強)計算單位均為“MPa”;氣壓罐總?cè)莘e:V=Vt/(1-β)Vt-調(diào)節(jié)水量(m3),為補水泵3min的流量,且保持水箱調(diào)節(jié)水位不小于200mm。估算時取膨脹水量的一半。補水泵流量:補水泵流量(每小時)選擇應(yīng)不小于系統(tǒng)水容量的4-5%。在實際工程計算中,系統(tǒng)水容量并不容易準確計算出來,進而根據(jù)設(shè)計、施工經(jīng)驗估算,如下所示:
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膨脹水箱定壓補水裝置
①膨脹水箱定壓原理
膨脹水箱定壓原理是通過水箱容積的緩沖調(diào)節(jié)作用,通過水箱高低水位的控制,實現(xiàn)補水(溢流)的作用,以調(diào)節(jié)由于系統(tǒng)水溫變化或泄漏引起的系統(tǒng)介質(zhì)(水)的容積變化,保持其系統(tǒng)冷熱媒介(水)壓力的相對恒定。它是中小型系統(tǒng)和空調(diào)水系統(tǒng)常用的定壓裝置之一。
②膨脹水箱位置膨脹水箱位置應(yīng)該根據(jù)系統(tǒng)型式、作用半徑、建筑物的高度、供水溫度等具體因素來選擇。其安裝位置及高度不同,給系統(tǒng)產(chǎn)生的工況也不同。可靠的系統(tǒng),其工況必須滿足不汽化、不超壓、不倒空,并有足夠循環(huán)動力的要求。開式膨脹水箱將水箱設(shè)在系統(tǒng)的最高點,通常接在循環(huán)水泵吸水口的回水干管上。③開式膨脹水箱容積計算方法:Vp=αΔt VsVp-膨脹水箱有效容積α-水的體積膨脹系數(shù) α=0.0006,1/℃;Δt-系統(tǒng)內(nèi)最大水溫變化值℃;Vs-系統(tǒng)內(nèi)的總?cè)萘?,即管道和設(shè)備內(nèi)的總?cè)菟俊?/p>
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定壓補水裝置與膨脹水箱定壓補水裝置的優(yōu)缺點對比
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安裝位置示意圖
閉式膨脹定壓罐的安裝位置,安裝在水泵入口處。
開式膨脹水箱的安裝位置,定壓點的選擇:水系統(tǒng)回水總管的最高點處。
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囊式定壓罐
結(jié)構(gòu)圖
工作過程示意圖
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如何正確使用膨脹罐
(1)自動排氣閥:
對于水系統(tǒng),必須在系統(tǒng)最高點設(shè)置自動排氣閥,并且所有幾字彎處都要設(shè)置。 (2)壓力表的設(shè)置:
如果定壓罐充注的氮氣泄漏,水系統(tǒng)壓力會降低,可能導(dǎo)致空氣進入水系統(tǒng)。因此可以采用兩種方法進行維護:一是設(shè)置自動壓力保護報警設(shè)備,報警值根據(jù)設(shè)置位置確定;二是人工方法進行日常維護,在安全組件上安裝壓力表,日常巡檢時觀察安全組件上壓力表值,發(fā)現(xiàn)壓力異常及時處理。 (3)安全閥的設(shè)置:
出現(xiàn)(2)的意外,如果沒有及時發(fā)現(xiàn),且系統(tǒng)有自動補水功能,當水溫升高時還可能使水系統(tǒng)承壓超標,應(yīng)在最高壓力點附近設(shè)置安全閥來泄壓。注意安全閥的壓力設(shè)定值,應(yīng)保證正常工作時不能超過安全閥動作的設(shè)定點。
07
膨脹罐的安裝
· 建議將膨脹罐安裝在溫較低的地方,避免高溫水加速氣囊的老化?!?閉式循環(huán)系統(tǒng)嚴禁將膨脹罐安裝在循環(huán)泵的出口,以免造成水泵的氣蝕,降低水泵的使用壽命。· 可水平或垂直安裝,使用金屬軟管把膨脹罐連接到系統(tǒng),埋地螺釘固定膨脹罐的支腳,保證使用過程中的平穩(wěn)?!?膨脹罐附近要安裝安全閥,避免在系統(tǒng)壓力異常的時候損壞膨脹罐和系統(tǒng)其他部件?!?膨脹罐與系統(tǒng)之間要安裝球閥,便于膨脹罐的檢測、維護以及氣囊的更換。
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膨脹罐安裝使用注意事項
1.膨脹罐出廠的預(yù)充壓力已設(shè)定,根據(jù)罐子的大小,一般體積小于150L的膨脹罐預(yù)充壓力為1.5bar,200L或以上的預(yù)充壓力為2bar。若此壓力不合適,也可在供應(yīng)商的指導(dǎo)下充/放氣。2.測試膨脹罐氣囊時建議直接用水壓測試,嚴禁使用銳利的器件觸碰氣囊。3.若該膨脹罐是放在特殊場合,應(yīng)告知供應(yīng)商,以便有相關(guān)的膜體對應(yīng)使用。4.膨脹罐的工作介質(zhì)一般為水或防凍液的混合物(水的比例不得小于50%),其他介質(zhì)需打電話咨詢。5.膨脹罐應(yīng)定期檢查其預(yù)充壓力,如果發(fā)現(xiàn)壓力下降,應(yīng)及時補氣,以免影響其正常使用。6.膨脹罐罐體標簽上有注明工作溫度和最大工作壓力,嚴禁超出此范圍。7.應(yīng)嚴格按照公式計算膨脹罐容積,膨脹罐過小會引起安全閥的頻繁起跳、自動補水閥頻繁補水。8.膨脹罐的最大工作壓力跟其罐體上標注的預(yù)充壓力一一對應(yīng),如果因使用需要改變其預(yù)充壓力,最大工作壓力隨之改變,基本遵循以下規(guī)律:預(yù)充壓力減小,最大工作壓力減小,具體減少到多少要計算;預(yù)充壓力增大,UI大工作壓力不變。9.應(yīng)每6個月(或一年)檢查一次膨脹罐預(yù)充壓力大小,如發(fā)現(xiàn)氣壓不足應(yīng)及時補氣。