一种自动稳压补水装置的研究

郭磊 黑永雪（海工英派尔工程有限公司，山东 青岛 266061）

一种自动稳压补水装置的研究

郭磊 黑永雪（海工英派尔工程有限公司，山东 青岛 266061）

笔者对传统的定压罐进行了技术改进，研发了一种撬装式自动稳压补水装置。该装置应用于闭式循环水系统中，优势明显，应用前景广阔。

稳压补水；膨胀水箱；定压罐；变频泵补水设备；闭式循环冷却水

1 传统的稳压补水设备

稳压补水设备在暖通空调领域应用的较多，稳压补水设备保证采暖或中央空调水系统冷热介质（水），在系统内不倒空、不汽化、不超压，并保持有一定供系统循环的压力，保证系统冷热交换稳定正常。

目前暖通空调系统常用有以下几种定压补水设备：①膨胀水箱；②定压罐；③变频泵。

1.1 膨胀水箱[1～2]

膨胀水箱定压是通过水箱容积的缓冲调节作用，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。它的优缺点如下：（1）优点：设备简单、安全、少维护、运行费用低、压力稳定、不用电；可以有效消除系统非正常工况下的超压。（2）缺点：对最高点有空间位置要求；系统无法做到全密闭，有氧化腐蚀缺陷；不适应大容量系统的需要。

1.2 定压罐

定压罐由气压罐、补水泵、安全阀、电接点压力表、控制箱等组合而成。当系统水温变化或泄漏引起水的容积变化时，利用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，启动补水泵向系统供水，直至压力达到预定的压力上限值时止。若系统压力超过设定的最高压力值时，安全阀自行泄水降压，以维持系统的压力平衡。它的优缺点如下：（1）优点：布置灵活，不受高度的限制；设备集中控制管理，维修使用较方便；系统的氧化腐蚀减轻；较好地防止系统出现汽化及水击现象；适应大面积高建筑物的需要。（2）缺点：补水泵启动频繁，泵的寿命短；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；不能断电，能源浪费较大，运行费用高；占空间大；气压罐中的气囊耐候性不强，寿命有限。

1.3 变频泵

变频泵调速定压补水设备，是变频调速技术和膨胀水箱技术的结合。其基本原理是根据传感器采集的系统的水压力变化，通过逻辑计算调整电源频率，平滑无级地调整补水泵转速，即调节补水量，以达到实现系统恒压点压力相对恒定的目的。它的优缺点如下：（1）优点：有定压罐的优点，但较定压罐解决了补水泵启动频繁，影响寿命，耗费电能多的问题；罐体的容积小占空间小；操作方便更人性化；适应大面积高层暖通空调系统。（2）缺点：设备贵投资大，针对各个体需建立频率与系统定压模型，对使用、调整、维修人员技术要求高；相对膨胀水箱耗能，受电源影响。

2 自动稳压补水装置

膨胀水箱、定压罐、变频泵补水设备都存在一些缺陷，针对以上问题，笔者研发了一种自动稳压补水装置。

自动稳压补水装置[3]是在定压罐基础上做的技术改进，它由气压罐(1)、密封气瓶组(3)、补水阀组(4)、补气阀组(5)、安全泄压阀组(6)，以及配套的仪表(2)、控制系统(7)组成。自动稳压补水装置为PLC全自动控制，无需人工干预。

2.1 工艺流程简图

自动稳压补水装置工艺流程见下图：

图2 自动稳压补水装置工艺流程简图

2.2 自动稳压补水装置工作原理

自动稳压补水装置配套PLC控制柜，控制气压罐的压力和液位。液位信号与补水阀组连锁，压力信号与补气阀组连锁。PLC内设置高低液位值和高低压力值，在设定的液位和压力范围内，设备正常运行。在设定的液位和压力范围外，PLC开启自动补水或自动补气工作模式。

（1）自动补水模式：当液位低于设定低液位值L1时，进入自动补水模式。补水阀组自动开启，系统水源注入气压罐，为气压罐补水；当液位高于设定高液位值L2时，补水阀组自动关闭，停止向气压罐注入水源。

（2）自动补气模式：当压力低于设定低压力值P1时，进入自动补气模式。补气阀组自动开启，密封气瓶组的高压密封气通过补气阀，向气压罐补气；当压力高于设定高压力值P2时，补气阀组自动关闭，停止向气压罐补气。

3 自动稳压补水装置的优缺点

与传统的膨胀水箱、定压罐、变频泵补水设备相比，自动稳压补水装置优势明显。主要优点如下：（1）冷却水在全封闭系统中运行，水质不易受到污染；（2）设备内没有气囊，设备耐候性好、使用寿命长；（3）该设备进水可以利用系统余压，节省了水泵；（4）没有动设备，节能效果明显而且投资小；（5）撬装设计，占地面积小，安装方便。

4 自动稳压补水装置的应用前景

自动稳压补水装置很好的解决了传统稳压补水设备存在的问题，在工程实际应用中，获得了较好的使用效果。特别是在在大型闭式循环冷却水系统中，系统容量较大，定压罐和变频泵功率较大，耗能高，自动稳压补水装置优势明显，应用前景广阔。

[1]王旭霞,一种新的定压补水装置,山西建筑,2003第3期.

[2]赵海生,成套定压补水装置在空调冷冻水系统中的应用,科学之友,2012年05月.

[3]一种自动稳压补水设备[P].中国.实用新型专利. 4902574.2015年12月30日.