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小区的气压罐式供水系统

小区的气压罐式供水系统

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  八十年代末期,居民小区出现了气压罐供水,也就是所谓的“无塔压力罐”。当时由于水塔或楼顶的高位水箱建造成本很高,土建工程量浩大,而且去除水垢比较麻烦,就出现了一种气压罐式供水系统,取代水塔。这是因为居民小区用水量峰谷变化很大,而在那个年代,变频调速技术还没有开始应用,供水水泵都是工频运转的。由于液体水体积几乎是不可以压缩的,造成了水泵的出口难以控制压力。例如:当用水量很小时,只要管道中的水减少一点点,压力即会大幅度下降,引起水泵启动。水泵工频启动后,只要向管道中挤进一点点水,压力又会大幅度上升,引起水泵停止。如此一来,水泵将频繁地启停,压力波动,冲击剧烈,很容易损坏整个设备。
  
  当增加一个气压罐时(见下图所示),气压罐中预先充有空气,水泵启动后,水进入气压罐,预充的气体被压缩,气体在加压时体积可以大幅度压缩,压缩后的气体像弹簧一样储存能量。此时,水泵可以向气压罐中注入很大体积的水量,压力缓慢上升,到达设定压力的上限时,水泵停止。当用户用水时,气压罐中的压缩气体邃渐释放能量,将罐中的储备水量压出气压罐,维持出水口的水压(包括高楼层的用水水压)。随着用水使气压,水压缓慢下降,到达压力下限时,水泵再次启动,对气压罐再次充水增压。

 

  该系统水泵出水管的压力检测使用电接点式压力表。它的结构是在普通指针式压力表的基础上,增加了可以设定位置的上限max、下限min两个定触点,动触点com由压力表指针带动。当压力升至上限时,com端与max端接通,当压力降至下限时,com端与min端接通,当压力处于上下限之间时,三个端子均不连通。可见,电接点相当于一个单刀双掷开关。电接点的动作是缓慢的,在临界状态通断时会发生抖动,没有速合速断的功能。
  
  气压罐供水的控制电路通常使用继电控制,下图是最简单的一种电路:
  
  下图中,J是继电器,作用是“上限停止”。当水压降至设定的下限时,电接点压力表com端与min端接通,接触器KM线圈通电,接触器吸合,水泵运转。此时KM的两个常开触头均闭合,并联在com与min之间的常开触头将KM“自锁”。压力上升后,com与min断开,这个断开过程常会伴随着接点的多次抖动,但因KM常开触头的自锁,min端与com端电位相等,接点的抖动不会发生跳火烧蚀的危害。当水压上升至设定的上限时,电接点压力表com端与max端接通,因为此时KM的常开触头是接通的,所以J线圈通电,J吸合,J的常闭触头断开,切断了KM线圈的回路,KM失电释放,水泵停止。同时,KM两个常开触头均断开,J线圈回路也被切断,J失电释放。
  
  当水压再次下降时.电路将重复以上的动作。
  
  下图中与J线圈串联的KM常开触头对保证电路的可靠性非常重要。因为电接点压力表com端与max端接通过程中也会伴随着接点的多次抖动,这里的KM常开触头可以在com端与max端第一次接触时,在短时间内迅速让KM和J-起释放,随后的接点抖动将不再对电路产生影响,这是一种防抖动的电路接法。如果随意将这个与J线圈串联的KM常开触头省略掉,则水位上限时接点的抖动,则易使电接点压力表的上限接点或J的线圈烧坏。
4256      气压罐供水的另一种控制电路,见下图:
  
  由于上图的接法,当电接点压力表在压力下限时,接点要直接接通接触器线圈。接触器的线圈功耗比继电器线圈大很多,不利于电接点压力表接点的使用寿命。而下图中使用了两个继电器,Jl负责“下限启动”,J2负责“上限停止”。当水压降至设定的下限时.com端与min端接通,J1线圈通电,J1吸合,J1常开触头接通KM线圈的回路,KM得电吸合,水泵运转。此时,KM的一个常开触头自锁,另一个与J1线圈串联的常闭触头断开,实现“下限防抖”;而最后一个与J2线圈串联的常开触头闭合,它的作用是“上限防抖”。
  
  当水压上升至设定的上限时.com端与max端接通,此时KM“上限防抖”的常开触头是闭合的,因此J2线圈得电,J2吸合,J2常闭触头切断KM线圈回路,KM失电释放,水泵停止。同时,KM所有触头均复原,J2线圈回路也被切断,J2失电释放。当水压再次下降时,电路将重复以上的动作。 4258     这种防抖动接法的继电电路,不仅可以用于压力上下限控制,还可用于液位、温度等很多控制场合,是一个实用电路。不过,这种上下限防抖动的电路虽然能够避免电接点压力表接点抖动时的多次跳火烧蚀,但接点在首次接触时仍然不可避免地要产生一次眺火,这缩短了电接点压力表的使用寿命。许多供水设备,每隔几个月都要更换一块压力表,否则容易发生停水、超压事故。为了解决接点的跳火烧蚀问题,出现了一种磁助式电接点压力表,在电接点上安装小磁钢,通过磁力达到接点速分速合的效果,比普通电接点压力表耐用一些,但也不能完全避免接点烧蚀。还有一种方法是,电接点压力表控制回路使用低压24V电源,接点跳火会减轻,但仍不能完全避免接点烧蚀。
  
  想要完全消除电接点压力表的接点跳火,只能使用电子电路。笔者在早年的工作中,使用分立元件、万能板制作了一些小模块,接在电接点压力表与电控箱之间,原理极简单,见下图所示。  

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  使用这种弱电控制的电子模块对原有电控箱改造后,完全消除了电接点压力表的接点跳火现象,电接点压力表可以伴随供水设备终生不坏。这种模块当时在我们许多供水设备的改造中收到了很好的效果,居然成为了一个卖点,号称“永不烧表”、“压力表伴侣”。可见,一个简单的电子技术在现实生活中的应用常常可以产生很大的价值。
  
  今天,完全没有必要去费力自制这种模块了,购物网站上有各种各样的成品继电器模块,价格低廉、工艺精湛,只需要选择一款双路触发型的继电器模块就可以了。
  
  现在,出现了一种水泵电子控制开关,数字显示,可以替代电接点压力表。




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