真空引水罐的选用及设置

如何进行水处理？

衡美水处理为您介绍一项水处理的专业知识——真空引水罐（负压罐）的选用及设置。

一、引言

真空引水罐（又称负压罐、引水罐）是一种水泵吸水装置，可使水泵由抽吸式吸水变为自灌式吸水，简单实用、安全可靠被广泛采用。实际工程常见问题如下：

1、罐体容积偏小；

2、忽略了水温对水泵吸水的影响；

3、与补气式气压罐联用时的必要条件；

4、水泵选择不合理（吸程偏小）。

上述问题都能影响水泵正常运行供水。究其原因，不外乎设计不合理，对其工作原理不甚清楚，或忽视了不同情况下的设置条件而致。

二、真空罐引水工作原理

采用真空引水罐引水，就是在水池和泵之间的吸入管路上安装一个密封的水罐（箱），在启动水泵之前注满真空罐（泵内也注满水）。

当水泵启动之后，水泵会先抽取真空罐内的水，真空罐内的液位下降管内形成真空，压力低于水池液面的大气压力，此时水就会沿着吸入管进入真空罐。当水泵的排液和吸入管路的进液达到平衡时，真空罐内的液位也就不会再下降，达到稳定工作状态。泵也就达到了额定工作状态，源源不断地将水输送出去。

停泵后，排水管内的水回流至真空罐内，完成了启泵前的灌水工作，从而不需要再次罐泵，做到无人看守。

三、真空引水罐设计原理及其选用

水泵启动前，真空引水罐内的水应灌至真空引水罐的最大存水量，此时罐内部由水+空气两部分构成，液面上方的气体容积为V1。罐内外的压力与大气压力相同。

真空引水罐前面的管路内空气容积为Vs。

泵启动后，液面下降，达到稳定运行工作后，罐内应存有一定体积量V3的水，而气体之外的罐内空气体积为V1+V2。罐内部的压力为P1，压力小于外界大气压力。

真空罐设计选用首先涉及到容积及相关尺寸的确定，如图一所示，其容积由三部分组成：

V=V1+V2+V3 （式1）

式中：V-真空罐容积（m³）；

       V1-真空罐初次灌满水时罐内空气容积 （m³）；

       V2-罐内空气 压力由Pa降到P1,两水面间容积（m³）；

       V3-保护容积（m³）。注：Pa为本地大气压。

根据波义耳定律得知：

Pa（Vs+V1）=P1（V1+V2）（式2）

由伯努利方程得知：

（式3）

管内流速 v 可以根据 v=Q/A 求出。

hs为真空引水罐前吸入管路部分的损失，可以估算也可以利用方程计算。

将式1、2、3联立，得到新的方程就可以求解总容积V。在新的方程中，V2、V3为未知量。

V1在确定真空引水罐结构的时候可以初步确定。

V3为泵稳定运行后的安全最小水量，在侧开口接泵进口管的情况可以按如下估算：

H3=d+0.2m

在底部开口的情况，需要确定最低液位高度，并加装预防漩涡产生的装置。此时就初步计算出了V3值。

有了这些参数，即可初步确定V，然后再确定结构。结构方面，可以设定：

H罐高度/D=1.2～1.8

确认了罐的大概高度和直径，重新校核之前计算的V1、V3，然后加大余量，就确定了真空引水罐的数据。

四、估算法

上述计算方法比较复杂，不适用于快速判定。由于真空引水罐对小型泵组比较适合，也可采用估算。

公式：

式中：

Hs=H+hs

在大多数情况下，管路损失hs远小于吸水高度H，因此可以忽略该值。

这样方程就成为：

V=Vs×KV

KV取值4～6就能满足要求。

五、设置要点

1、带底阀的真空罐引水装置

在真空罐吸水管上设底阀，其容积可减少很多，如果在水泵吸水管和真空罐排气管之间再连接一条吸气管，如图二所示，不仅能减小罐容积，而且能保持水泵长期稳定运行。吸气管的作用是将由水中分离出来的气体及时随水流排走，不会积存于罐内，这样可长期稳定运行。

2、真空罐与气压罐组合给水系统

如图三所示, 当补气罐及水泵出水管上止回阀以前的管道水容积较小时（小于真空罐容积V2时），停泵后，在补气罐补气过程中外界空气有可能进入真空罐，破坏了真空度，待下次启泵时不出水。这种情况在实际工程中曾发生过，后将补气罐容积加大解决了该问题。解决方法为适当加大补气罐容积或增加一个浮球式补水箱。

3、选泵与水温

真空罐引水装置在选泵时应注意以下问题：

一是正确计算水泵扬程；

二是注意水温。

真空罐能使水泵实现自灌式吸水，但与水池或开式水箱的自灌式吸水条件不同，它是在负压条件下吸水，所以在确定水泵静扬程时应从水池最低设计水位算起，当从真空罐水位算起时，要把罐内的负压值考虑进去。

真空罐装置用于循环冷却水或某些水温较高的工业废水（如印染废水）时要特别注意水温条件，以免水泵产生气蚀。当依照流量和扬程选好水泵后，要根据实际水温对水泵的允许吸上真空高度进行修正。Hs是标准状况下水泵的允许吸上真空高度，使修正后的Hs不得小于PK，否则会产生气蚀，破坏水泵正常工作，这种情况在工程中发生过。

六、小结

真空罐引水装置虽然简单，但在选泵及真空罐容积确定方面要进行正确计算，同时要注意其它条件，如水温、吸水高度、与气压供水设备联合使用情况等。此外罐体必须密封，否则都会影响系统的正常供水。

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