真空引水罐的選用及設置

如何進行水處理？

衡美水處理為您介紹一項水處理的專業知識——真空引水罐（負壓罐）的選用及設置。

一、引言

真空引水罐（又稱負壓罐、引水罐）是一種水泵吸水裝置，可使水泵由抽吸式吸水變為自灌式吸水，簡單實用、安全可靠被廣泛采用。實際工程常見問題如下：

1、罐體容積偏小；

2、忽略了水溫對水泵吸水的影響；

3、與補氣式氣壓罐聯用時的必要條件；

4、水泵選擇不合理（吸程偏小）。

上述問題都能影響水泵正常運行供水。究其原因，不外乎設計不合理，對其工作原理不甚清楚，或忽視了不同情況下的設置條件而致。

二、真空罐引水工作原理

采用真空引水罐引水，就是在水池和泵之間的吸入管路上安裝一個密封的水罐（箱），在啟動水泵之前注滿真空罐（泵內也注滿水）。

當水泵啟動之後，水泵會先抽取真空罐內的水，真空罐內的液位下降管內形成真空，壓力低於水池液麵的大氣壓力，此時水就會沿著吸入管進入真空罐。當水泵的排液和吸入管路的進液達到平衡時，真空罐內的液位也就不會再下降，達到穩定工作狀態。泵也就達到了額定工作狀態，源源不斷地將水輸送出去。

停泵後，排水管內的水回流至真空罐內，完成了啟泵前的灌水工作，從而不需要再次罐泵，做到無人看守。

三、真空引水罐設計原理及其選用

水泵啟動前，真空引水罐內的水應灌至真空引水罐的最大存水量，此時罐內部由水+空氣兩部分構成，液麵上方的氣體容積為V1。罐內外的壓力與大氣壓力相同。

真空引水罐前麵的管路內空氣容積為Vs。

泵啟動後，液麵下降，達到穩定運行工作後，罐內應存有一定體積量V3的水，而氣體之外的罐內空氣體積為V1+V2。罐內部的壓力為P1，壓力小於外界大氣壓力。

真空罐設計選用首先涉及到容積及相關尺寸的確定，如圖一所示，其容積由三部分組成：

V=V1+V2+V3 （式1）

式中：V-真空罐容積（m³）；

       V1-真空罐初次灌滿水時罐內空氣容積 （m³）；

       V2-罐內空氣 壓力由Pa降到P1,兩水麵間容積（m³）；

       V3-保護容積（m³）。注：Pa為本地大氣壓。

根據波義耳定律得知：

Pa（Vs+V1）=P1（V1+V2）（式2）

由伯努利方程得知：

（式3）

管內流速 v 可以根據 v=Q/A 求出。

hs為真空引水罐前吸入管路部分的損失，可以估算也可以利用方程計算。

將式1、2、3聯立，得到新的方程就可以求解總容積V。在新的方程中，V2、V3為未知量。

V1在確定真空引水罐結構的時候可以初步確定。

V3為泵穩定運行後的安全最小水量，在側開口接泵進口管的情況可以按如下估算：

H3=d+0.2m

在底部開口的情況，需要確定最低液位高度，並加裝預防漩渦產生的裝置。此時就初步計算出了V3值。

有了這些參數，即可初步確定V，然後再確定結構。結構方麵，可以設定：

H罐高度/D=1.2～1.8

確認了罐的大概高度和直徑，重新校核之前計算的V1、V3，然後加大餘量，就確定了真空引水罐的數據。

四、估算法

上述計算方法比較複雜，不適用於快速判定。由於真空引水罐對小型泵組比較適合，也可采用估算。

公式：

式中：

Hs=H+hs

在大多數情況下，管路損失hs遠小於吸水高度H，因此可以忽略該值。

這樣方程就成為：

V=Vs×KV

KV取值4～6就能滿足要求。

五、設置要點

1、帶底閥的真空罐引水裝置

在真空罐吸水管上設底閥，其容積可減少很多，如果在水泵吸水管和真空罐排氣管之間再連接一條吸氣管，如圖二所示，不僅能減小罐容積，而且能保持水泵長期穩定運行。吸氣管的作用是將由水中分離出來的氣體及時隨水流排走，不會積存於罐內，這樣可長期穩定運行。

2、真空罐與氣壓罐組合給水係統

如圖三所示, 當補氣罐及水泵出水管上止回閥以前的管道水容積較小時（小於真空罐容積V2時），停泵後，在補氣罐補氣過程中外界空氣有可能進入真空罐，破壞了真空度，待下次啟泵時不出水。這種情況在實際工程中曾發生過，後將補氣罐容積加大解決了該問題。解決方法為適當加大補氣罐容積或增加一個浮球式補水箱。

3、選泵與水溫

真空罐引水裝置在選泵時應注意以下問題：

一是正確計算水泵揚程；

二是注意水溫。

真空罐能使水泵實現自灌式吸水，但與水池或開式水箱的自灌式吸水條件不同，它是在負壓條件下吸水，所以在確定水泵靜揚程時應從水池最低設計水位算起，當從真空罐水位算起時，要把罐內的負壓值考慮進去。

真空罐裝置用於循環冷卻水或某些水溫較高的工業廢水（如印染廢水）時要特別注意水溫條件，以免水泵產生氣蝕。當依照流量和揚程選好水泵後，要根據實際水溫對水泵的允許吸上真空高度進行修正。Hs是標準狀況下水泵的允許吸上真空高度，使修正後的Hs不得小於PK，否則會產生氣蝕，破壞水泵正常工作，這種情況在工程中發生過。

六、小結

真空罐引水裝置雖然簡單，但在選泵及真空罐容積確定方麵要進行正確計算，同時要注意其它條件，如水溫、吸水高度、與氣壓供水設備聯合使用情況等。此外罐體必須密封，否則都會影響係統的正常供水。

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