一种无负压给水补偿罐的安装方法.pdf

一种无负压给水补偿罐的安装方法，其特征是在地下挖一个与补偿罐的形状和大小相适应的坑，在坑内用砖或石头砌成围墙，然后将制作好的补偿罐放入其中，再向补偿罐与围墙之间的间隙加入填充物，同时注入一定量的水，使填充物沉实，或者在填充物上面加压、夯实，使填充物与补偿罐、围墙和土壤均紧密接触，利用土壤和填充物阻止罐体变形，以便将补偿罐的壁厚设计得小于正常值，达到减少材料、降低成本的目的，并且能节省地面空间，便于在狭小场地安装给水设备。

1、  一种无负压给水补偿罐的安装方法，其特征是在地下挖一个与补偿罐形状和大小相适应的坑，然后将制作好的补偿罐放入其中，再向补偿罐与土坑之间的间隙内加入填充物，使填充物与补偿罐和土壤均紧密接触。

2、  根据权利要求1所说的一种无负压给水补偿罐的安装方法，其特征是在加入填充物时注入一定量的水，使填充物沉实，或者在填充物上面加压、夯实。

3、  根据权利要求1或2所说的一种无负压给水补偿罐的安装方法，其特征是在坑内用砖或石头砌成围墙，然后将补偿罐放入围墙内。

一种无负压给水补偿罐的安装方法
技术领域
本发明属于自来水二次供水装置，特别涉及无负压给水设备中补偿罐的安装施工方法。
背景技术
目前，在国内自来水二次供水领域，一般的二次供水设施仍然采用比较传统的水池、水箱结合使用模式。使用水池等方式是将市政管网的自来水压力完全释放掉，使原本带压的自来水变成零压力，然后再从零压力加压，造成巨大的能源浪费，同时也增加了建造成本，出现跑、冒、滴、漏和二次污染的供水质量问题。随着二次供水技术的进步，近年来又出现无负压供水装置，该装置与市政自来水管网直接连接，借助管网压力，由变频泵二次叠加接力，达到节能降耗的目的。它主要由变频控制系统，压力监测及处理系统，变频泵组、补偿罐，真空抑制装置等组成。如ZL200420102137.X，无负压给水装置。该项发明公开了无负压给水装置的组成及其优点。该装置充分利用了自来水一次管网的余压，使变频泵转速降低，达到节能效果。但是，在国内应用推广也存在不少问题，从中也发现了很多技术缺陷，受应用条件限制：如自来水进水量小于用户用水量和用水过于集中的情况都会影响正常使用，而这两种情况事实上也很难判断，因此导致业内人士质疑和推广应用。近来出现了全密封式强制无负压给水技术，实质上只是早期无负压供水装置的完善或技术缺陷的补充，其技术核心是采用模糊控制使进水量和出水流量平衡，解决了低水位停机和频繁启动问题，但当高峰用水时段出现自来水的流量小于用户用水流量时，二次供出的水压势必下降，最不利点处的用水客户的利益必然受到损害，同时还会因控制问题引起管网失衡，侵害市政自来水权益。从另一个角度，采用这种技术其实就等于甩掉了无负压供水的关键----补偿技术。这样做与直抽自来水是等同效果，如果水流量入不抵出就会出现压力上的问题。综上所述，无负压给水技术关键是补偿技术，只有很好的解决了从足量压力叠加状态到自流和从补偿罐吸水状态的转变，才能满足用户需求。在无负压给水技术的实施过程中发现补偿储水罐的容积大小决定了供水质量，即当用水高峰、用户用水量大于自来水一次管网流量时，变频泵从叠加接力状态变成从储水罐补偿吸水状态，补充自来水变成自流态的流量不足，如果这种工况存在时间过长，这样会出现两种情况，一是储水罐容积小，补偿量满足不了用户需求，结果造成用水高峰时低水位停机或低压供水，损害用户利益，另一种情况是储水罐的容积足够大，以满足用户的需求。但是由于储水罐是压力容器，用不锈钢板制成，制作成本高。按照压力容器强度计算公式，以自来水一次管网压力为0.3MPa为设计压力，，以内径是1m的罐体为例，罐体的封头壁厚为5mm，筒体壁厚为4mm。如果容积为2m³，材料采用不锈钢304，其制作成本很高。目前使用的补偿罐的容积大部分小于2m³。如果再大些，用户就更无法接受了。总之，为了满足用户的需求，就应该加大储水罐的容积，这样又会增加成本，用户无法接受，商家利益受损。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何降低大容量储水罐的生产成本问题。即采取何种措施保证其壁厚小于正常设计值的补偿罐能够安全运行，以便既能增大补偿罐的容积，满足用水高峰时用水量大的需求，又能降低补偿罐的成本。
经过试验研究得知，圆柱形壳体与椭圆形封头和平面底板组成的储水罐在受力时的应力变形图1所示。图中实线为罐体外形，虚线为膨胀变形。根据压力容器强度计算公式得知，罐体壁厚由罐体的直径、设计压力(自来水一次管网的压力)及材料的许用应力等因素决定。按照弹性失效准则，罐体的应力大小与膨胀变形相关。如果采取措施减小膨胀变形，或者防止其发生膨胀变形，就等于使材料的许用应力增大。基于这样的认识，本人提出如下技术方案。
一种无负压给水补偿罐的安装方法，其特殊之处是在地下挖一个与补偿罐形状和大小相适应的坑，然后将制作好的补偿罐放入其中，再向补偿罐与土坑之间的间隙内加入填充物，使填充物与补偿罐和土壤均紧密接触。也可以用混凝土建造一个其内部形状和大小与补偿罐相应的结构物来代替土坑。
为了使填充物与补偿罐和土壤都紧密接触，在加入填充物时注入一定量的水，使填充物沉实，或者在填充物上面加压、夯实。
为了使坑规整，在坑内用砖或石头砌成围墙，然后将补偿罐放入围墙内。
在补偿罐与土坑之间填充的物质可以是土壤、砂粒等。所述补偿罐可以是囊式或隔膜式结构，其作用相当于ZL200420102137.X中的储水罐。
该方法可以将罐体全部埋入地下，也可以将罐的顶部露出地面，其余部分埋入地下，利用土壤和填充物阻止罐体变形，使变形应力传递给大地，以便将补偿罐的壁厚设计得小于正常值，例如，内径为1m的补偿罐，其筒体壁厚为2mm、封头壁厚3mm，达到减少材料、降低成本的目的。
该方法特别适用于传统给水设备的改造，利用原来的水池代替土坑，将补偿罐放入其中，然后向补偿罐与水池之间的缝隙加入填充物。
采用该方法安装补偿罐与以往将补偿罐置于地面上、处于自由状态下相比，其罐壁的抗压强度增大，弹性变形小。在同样造价条件下，可以制作大容积的补偿罐，以满足用水高峰时用水需求；在补偿罐容积相同的情况下，采用该方法，可以将罐壁作薄，减少材料，降低成本，节省地面空间，便于在狭小的场地安装给水设备。
附图说明
图1为圆柱形壳体与椭圆形封头和平面底板组成的补偿罐在自由状态下受内部水压作用下的应力变形示意图，图2为实施例1结构及安装示意图，图中1圆筒形壳体、2椭圆形封头、3进水管、4过滤式呼吸阀接口、5水位控制开关接口、6出水管、7混凝土地面、8填充物、9围墙、10土壤，图3为实施例2结构及安装示意图，图中1圆筒形壳体、2椭圆形封头、3进水管、4过滤式呼吸阀接口、5水位控制开关接口、6出水管、6.1过水孔、6.2出水口、7混凝土地面、8填充物、9围墙、10土壤、11伞状拉杆、12加强筋、13加强筋、14底板。
具体实施方式
实施例1
一种全埋式无负压给水补偿罐，它是在圆筒形壳体1的两端焊接椭圆形封头2构成，在其中一个封头2上焊接进水管3，在圆筒形壳体的上部焊接过滤式呼吸阀接口4、水位控制开关接口5和出水管6，出水管6的下端伸入该补偿罐的底部。
将上述补偿罐全部埋入地下的安装方法，首先在地下挖一个适当大小的坑，在坑内四周用砖砌成围墙9，然后将该补偿罐放入其中，再向补偿罐与围墙9之间的缝隙以及围墙9与坑之间的空间填充石英砂8，使其与罐体、围墙和坑壁紧密接触。这样，可以使罐体膨胀应力传递给石英砂8、围墙9和土壤10，利用土壤限制补偿罐的变形。在罐体的上面(地表面)施工混凝土地面7。这样设计施工的罐体可以使壁厚减少，降低造价，或者说在造价相同的条件下，扩大补偿罐的容积，以满足用水高峰时的用水需求。
实施例2
一种适用于地面泵的半埋式无负压给水补偿罐，它由圆筒形壳体1和椭圆形封头2及平面底板14构成，在封头2上安装进水口3、过滤式呼吸阀接口4、水位控制开关接口5和出水管6，其特殊之处是出水管6的下端封闭，并穿过补偿罐的底板14、并与其焊接。在出水管6的下部周围开有过水孔6.1，即出水管6的上端与封头2焊接、下端与底板14焊接，在封头2与出水管6之间焊接若干伞状拉杆11，利用出水管6和伞状拉杆11将补偿罐的封头上盖2与底板14连接起来，在封头12和底板14的下表面均焊接有加强筋13和加强筋12，这样增强封头和底板的抗拉强度。
将上述补偿罐的大部分(除封头以外的部分)埋入地下的安装方法，首先在地下挖一个适当大小的坑，在坑内四周用砖砌成围墙9，然后将该补偿罐放入其中，再向补偿罐与围墙9之间的缝隙以及围墙9与坑之间的空间填充沙石和土壤8，并且注入水，使填充物沉实、与罐体、围墙及坑壁紧密接触。这样，可以使罐体膨胀应力传递给沙石8、围墙9和土壤10，利用土壤限制补偿罐的变形。在罐体的上面(地表面)施工混凝土地面7。这样设计施工的罐体可以使壁厚减少，降低造价，或者说在造价相同的条件下，扩大补偿罐的容积，以满足用水高峰时的用水需求。