膨胀水箱与定压装置参考选型及安装使用

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发表时间:2024-02-23 10:18
      当供暖系统中的水受热而膨胀时,系统管道的总容积不变,那么膨胀出来的水就要有空间容纳;另外温度的变化会导致压力剧烈变化(PV=nRT,管道容积是定值)这时系统的安全阀无法及时泄压,从而对系统造成冲击,也造成了安全阀和补水阀的频繁运作,降低了使用寿命,给后期运行增加了成本;如没有安装安全阀情况下,系统的压力会随着温度升高而增高,这时会导致管道、阀门或设备在高压下运行,出现强度破坏和疲劳损坏。这就是需要安装膨胀装置的原因。

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目前供暖系统常见的两种定压补水装置


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定压罐定压补水装置




①定压罐工作原理
定压罐定压,是在膨胀水箱基础上发展起来的一类定压补水装置,其原理同闭式膨胀水箱。当系统水温变化或泄漏引起水的容积变化时,由于气压罐内气体高压缩性的缓冲作用,使系统压力稳定在预设的压力范围内。如果系统压力下降至预设压力的下限时,由电接点继电器动作启动补水泵,使之向系统供水,直至压力达到预定的的压力上限值时止。若系统压力超过设定的最高压力值时,安全阀自行向软水箱或排水系统泄水降压。以维持系统的压力平衡。
气体定压罐定压补水装置主要由气压罐、补水泵、安全阀、压力控制器、软水箱等组合而成。而气体定压罐主要由罐体、橡胶气囊、充排气阀以及法兰盘组成,在罐体与气囊之间预充有氮气。



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②系统中定压点压力确定
定压点压力的高低要考虑两个因素,一个是系统运行时任一点都不超压,二是系统停运时系统不倒空。如果定压点的压力过高,系统中的每一点的压力也就相应的增高,导致管道、阀门或设备等在高压下运行,出现强度破坏或疲劳损坏。压力设置太低,系统就会倒空出现气堵,而导致介质循环不畅。
气压罐工作压力值按以下方法确定(推荐)
(1)补水泵启动压力P1:
P1=Po+0.005
Po-系统最高点压力
(2)补水泵停泵压力P2:
P2=(P1+0.1)/β-0.1
β:工作压力比,一般取0.65~0.85;
(3)安全阀开启压力P3:
P3= P2+0.03,式中压力(压强)计算单位均为“MPa”;
气压罐总容积:V=Vt/(1-β)
Vt-调节水量(m3),为补水泵3min的流量,且保持水箱调节水位不小于200mm。估算时取膨胀水量的一半。
补水泵流量:补水泵流量(每小时)选择应不小于系统水容量的4-5%。
在实际工程计算中,系统水容量并不容易准确计算出来,进而根据设计、施工经验估算,如下所示:
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膨胀水箱定压补水装置




①膨胀水箱定压原理
膨胀水箱定压原理是通过水箱容积的缓冲调节作用,通过水箱高低水位的控制,实现补水(溢流)的作用,以调节由于系统水温变化或泄漏引起的系统介质(水)的容积变化,保持其系统冷热媒介(水)压力的相对恒定。它是中小型系统和空调水系统常用的定压装置之一。

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②膨胀水箱位置
膨胀水箱位置应该根据系统型式、作用半径、建筑物的高度、供水温度等具体因素来选择。其安装位置及高度不同,给系统产生的工况也不同。可靠的系统,其工况必须满足不汽化、不超压、不倒空,并有足够循环动力的要求。
开式膨胀水箱将水箱设在系统的最高点,通常接在循环水泵吸水口的回水干管上。
③开式膨胀水箱容积计算方法:
Vp=αΔt Vs
Vp-膨胀水箱有效容积
α-水的体积膨胀系数 α=0.0006,1/℃;
Δt-系统内最大水温变化值℃;
Vs-系统内的总容量,即管道和设备内的总容水量。

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定压补水装置与膨胀水箱定压补水装置的优缺点对比





分类

优点

缺点

闭式膨胀定压罐(适应大面积高建筑物的需要)

水与空气隔离,减轻水系统腐蚀

造价高,体积较大占用空间大

布置灵活,不受位置高度限制

必须有补水箱,软水处理


通常安装在泵房内不存在防冻问题

因有补水泵,消耗一定电能,运行费用高


实现设备集中控制管理,维修使用较方便

系统压力波动大,不能有效防止非正常情况系统超压的问题


较好地防止系统出现汽化及水击现象

补水泵启动频繁,泵的寿命低


开式膨胀水箱

结构简单、造价低

水与空气接触有氧化腐蚀缺陷

自动补水、排气

对空间位置要求必须安装在水系统的最高处


安全、少维护、运行费用低 、压力稳定、不用电

对防冻要求高,0度以下地区必须考虑防冻保温


有效消除系统非正常工况下的超压

不适应大面积以及高层 、超高层建筑物需要


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安装位置示意图




闭式膨胀定压罐的安装位置,安装在水泵入口处。


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开式膨胀水箱的安装位置,定压点的选择:水系统回水总管的最高点处。

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囊式定压罐




结构图

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工作过程示意图
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如何正确使用膨胀罐




(1)自动排气阀:
对于水系统,必须在系统最高点设置自动排气阀,并且所有几字弯处都要设置。
(2)压力表的设置:
如果定压罐充注的氮气泄漏,水系统压力会降低,可能导致空气进入水系统。因此可以采用两种方法进行维护:一是设置自动压力保护报警设备,报警值根据设置位置确定;二是人工方法进行日常维护,在安全组件上安装压力表,日常巡检时观察安全组件上压力表值,发现压力异常及时处理。
(3)安全阀的设置:
出现(2)的意外,如果没有及时发现,且系统有自动补水功能,当水温升高时还可能使水系统承压超标,应在最高压力点附近设置安全阀来泄压。注意安全阀的压力设定值,应保证正常工作时不能超过安全阀动作的设定点。

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膨胀罐的安装




·    建议将膨胀罐安装在温较低的地方,避免高温水加速气囊的老化。
·   闭式循环系统严禁将膨胀罐安装在循环泵的出口,以免造成水泵的气蚀,降低水泵的使用寿命。
· 可水平或垂直安装,使用金属软管把膨胀罐连接到系统,埋地螺钉固定膨胀罐的支脚,保证使用过程中的平稳。
·   膨胀罐附近要安装安全阀,避免在系统压力异常的时候损坏膨胀罐和系统其他部件。
·   膨胀罐与系统之间要安装球阀,便于膨胀罐的检测、维护以及气囊的更换。

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膨胀罐安装使用注意事项




1.膨胀罐出厂的预充压力已设定,根据罐子的大小,一般体积小于150L的膨胀罐预充压力为1.5bar,200L或以上的预充压力为2bar。若此压力不合适,也可在供应商的指导下充/放气。
2.测试膨胀罐气囊时建议直接用水压测试,严禁使用锐利的器件触碰气囊。
3.若该膨胀罐是放在特殊场合,应告知供应商,以便有相关的膜体对应使用。
4.膨胀罐的工作介质一般为水或防冻液的混合物(水的比例不得小于50%),其他介质需打电话咨询。
5.膨胀罐应定期检查其预充压力,如果发现压力下降,应及时补气,以免影响其正常使用。
6.膨胀罐罐体标签上有注明工作温度和最大工作压力,严禁超出此范围。
7.应严格按照公式计算膨胀罐容积,膨胀罐过小会引起安全阀的频繁起跳、自动补水阀频繁补水。
8.膨胀罐的最大工作压力跟其罐体上标注的预充压力一一对应,如果因使用需要改变其预充压力,最大工作压力随之改变,基本遵循以下规律:预充压力减小,最大工作压力减小,具体减少到多少要计算;预充压力增大,UI大工作压力不变。
9.应每6个月(或一年)检查一次膨胀罐预充压力大小,如发现气压不足应及时补气。


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