一、罐式、電子式無負(fù)壓技術(shù)介紹
　　罐式無負(fù)壓技術(shù)和電子式無負(fù)壓技術(shù)都是在變頻恒壓技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，其研發(fā)的目的都是為了消除水泵運(yùn)行過程中產(chǎn)生的吸程導(dǎo)致的負(fù)壓危害，更直觀的說是為了避免對(duì)進(jìn)水端其它用戶形成搶水現(xiàn)象并對(duì)市政管網(wǎng)造成管損而研發(fā)。
　　這兩種技術(shù)基本情況如下：
　　1、罐式無負(fù)壓技術(shù)：
　　所謂罐式無負(fù)壓技術(shù)，可以比較形象的稱之為機(jī)械式負(fù)壓消除技術(shù)。這種技術(shù)建立于變頻恒壓供水設(shè)備的基礎(chǔ)上，通過在設(shè)備進(jìn)水端增加一套穩(wěn)流補(bǔ)償罐來實(shí)現(xiàn)消除水泵運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的負(fù)壓。（有些廠家還在設(shè)備出水端增加了小型氣壓罐裝置來實(shí)現(xiàn)小流量穩(wěn)壓，極個(gè)別廠家增加了進(jìn)水端流量控制器來抑制搶水流量。）罐式無負(fù)壓技術(shù)的核心是通過設(shè)在穩(wěn)流罐中的液位控制器來控制設(shè)備的啟停，以達(dá)到消除負(fù)壓的功能。其基本動(dòng)作原理如下：
　　1）當(dāng)設(shè)備進(jìn)水流量≥用水流量時(shí)，罐中水位始終處于液位控制器的上限，整套設(shè)備沒有搶水現(xiàn)象，不會(huì)產(chǎn)生負(fù)壓，設(shè)備出于正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。
　　2）當(dāng)設(shè)備進(jìn)水流量＜用水流量時(shí)，穩(wěn)流罐中的水會(huì)補(bǔ)充到設(shè)備進(jìn)水管道中，當(dāng)水位下降到液位控制器下線時(shí)，液位控制器的鋼球與觸點(diǎn)分離，導(dǎo)電線路斷開，設(shè)備自動(dòng)停機(jī)，終止搶水動(dòng)作，從而破壞并終止負(fù)壓；當(dāng)進(jìn)水逐漸充滿設(shè)備管道和穩(wěn)流罐后，浮子上升，鋼球滾動(dòng)至水位上限觸點(diǎn)，接通導(dǎo)電線路，設(shè)備自動(dòng)啟動(dòng)。
　　罐式無負(fù)壓技術(shù)在設(shè)備運(yùn)行并產(chǎn)生負(fù)壓結(jié)果的狀態(tài)下，來反復(fù)發(fā)生上述動(dòng)作以破壞和消除負(fù)壓結(jié)果。設(shè)備啟停的頻率取決于進(jìn)水流量與用水流量的差值、穩(wěn)流罐容積和設(shè)備流量之間的綜合計(jì)算結(jié)果。
　　罐式無負(fù)壓技術(shù)在數(shù)據(jù)采集上始終是以出水端壓力設(shè)定值為依據(jù)，是基于正反饋機(jī)制作為技術(shù)原理進(jìn)行研發(fā)的，屬于單向、機(jī)械型控制技術(shù)。其技術(shù)要點(diǎn)是在產(chǎn)生了負(fù)壓結(jié)果以后開始控制動(dòng)作，只起到破壞或終止負(fù)壓結(jié)果的作用，是一種亡羊補(bǔ)牢型的技術(shù)行為。
　　2、電子式無負(fù)壓技術(shù)。
　　所謂電子式無負(fù)壓技術(shù)，也是建立于變頻恒壓技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過在設(shè)備控制系統(tǒng)增加無負(fù)壓運(yùn)行指標(biāo)的電子監(jiān)控、程序計(jì)算、運(yùn)行處理系統(tǒng)來控制不產(chǎn)生負(fù)壓。即完全通過調(diào)節(jié)水泵運(yùn)行頻率、運(yùn)行臺(tái)數(shù)來消除負(fù)壓影響的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。它必須在自動(dòng)化控制技術(shù)與給排水水力模型的有機(jī)結(jié)合的基礎(chǔ)上才有可能研發(fā)出來。它對(duì)負(fù)壓問題的處理和解決完全不通過穩(wěn)流罐等機(jī)械化的部件完成。
　　電子式無負(fù)壓產(chǎn)品一般由變頻恒壓控制系統(tǒng)、電子虛擬控制系統(tǒng)、電子自動(dòng)跟隨控制系統(tǒng)、智能模糊控制系統(tǒng)等組成。各系統(tǒng)主要功能如下：
　　1）變頻恒壓控制系統(tǒng)：
　　負(fù)責(zé)完成最基本的水泵機(jī)組運(yùn)行控制。
　　2）電子虛擬控制系統(tǒng)：
　　負(fù)責(zé)根據(jù)模擬地下水池進(jìn)水狀態(tài)建立的數(shù)據(jù)模型檢測進(jìn)水端壓力、流量變化情況。
　　3）電子自動(dòng)跟隨系統(tǒng)：
　　負(fù)責(zé)綜合計(jì)算進(jìn)水端壓力與出水端壓力、進(jìn)水端流量與出水端流量的變化情況。
　　4）智能模糊控制系統(tǒng)：
　　負(fù)責(zé)根據(jù)虛擬控制系統(tǒng)以及自動(dòng)跟隨系統(tǒng)計(jì)算的結(jié)果匯總計(jì)算后對(duì)變頻恒壓系統(tǒng)發(fā)出運(yùn)行指令。
　　電子式無負(fù)壓供水設(shè)備基本動(dòng)作原理如下：
　　1）當(dāng)設(shè)備來水量≥用水量時(shí)，所有系統(tǒng)會(huì)指揮水泵機(jī)組正常運(yùn)行，達(dá)到出水壓力恒定的效果。這種運(yùn)行工況下，設(shè)備控制系統(tǒng)完全根據(jù)用水流量以及設(shè)備設(shè)定的出水壓力來決定水泵機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)水壓力、進(jìn)水流量參數(shù)起輔助作用，設(shè)備處于正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。
　　2）當(dāng)設(shè)備來水量＜用水量時(shí)，虛擬控制系統(tǒng)、自動(dòng)跟隨系統(tǒng)與模糊控制系統(tǒng)共同計(jì)算，指揮變頻恒壓系統(tǒng)及時(shí)降低水泵運(yùn)行頻率，甚至減少水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)，消除水泵搶水現(xiàn)象。在這種運(yùn)行工況下，整套系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)調(diào)整設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)依據(jù)，主要以進(jìn)水流量作為水泵機(jī)組運(yùn)行的數(shù)據(jù)依據(jù)，出水壓力設(shè)定值、用水流量數(shù)據(jù)都只起輔助作用。
　　電子式無負(fù)壓技術(shù)是基于負(fù)反饋機(jī)制作為技術(shù)原理進(jìn)行研發(fā)，屬于雙向、復(fù)合型控制技術(shù)，其技術(shù)控制要點(diǎn)是確保預(yù)防和消除負(fù)壓產(chǎn)生的趨勢，其最大的特點(diǎn)是設(shè)備運(yùn)行過程中始終不會(huì)出現(xiàn)負(fù)壓的結(jié)果。因此在電子式無負(fù)壓技術(shù)系統(tǒng)控制下，設(shè)備機(jī)組只有在進(jìn)水量接近于零時(shí)（即停水時(shí)）自動(dòng)停機(jī)，此外在消除負(fù)壓的過程中均不會(huì)出現(xiàn)啟?，F(xiàn)象。
　　二、罐式、電子式無負(fù)壓產(chǎn)品優(yōu)勢比較
　　罐式無負(fù)壓產(chǎn)品與電子式無負(fù)壓產(chǎn)品在實(shí)際運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性差異是相當(dāng)明顯的。
　　1、在供水高峰期，用水流量不斷擴(kuò)大，導(dǎo)致供水流量出現(xiàn)缺口（即在供水流量＜用水流量的工況下），罐式無負(fù)壓產(chǎn)品必然出現(xiàn)機(jī)組頻繁啟停動(dòng)作，從而導(dǎo)致用水端供水時(shí)斷時(shí)續(xù)、用水端管網(wǎng)壓力不平衡而出現(xiàn)水錘、用水終端用水器具水壓時(shí)大時(shí)小、設(shè)備電機(jī)及電子元器件損耗加劇等后果。
　　2、同樣的情況，如果是在電子式無負(fù)壓技術(shù)的控制下，設(shè)備始終主要以進(jìn)水端壓力、流量作為水泵機(jī)組運(yùn)行頻率的參數(shù)，根據(jù)來水量決定加壓設(shè)備的出水量、出水壓力，從而可以確保設(shè)備機(jī)組進(jìn)水端與出水端供水管網(wǎng)工況的一致性、運(yùn)行的連續(xù)性以及管網(wǎng)壓力的平穩(wěn)性，有效地避免管網(wǎng)水錘的發(fā)生，確保出水終端用戶用水情況與供水狀況一致。
　　此外罐式無負(fù)壓產(chǎn)品與電子式無負(fù)壓產(chǎn)品在運(yùn)行維護(hù)方面也有一定的差異。
　　1、罐式無負(fù)壓技術(shù)所增加的穩(wěn)流補(bǔ)償罐、流量控制器、能量儲(chǔ)存器、雙向補(bǔ)償器等機(jī)械部件，無疑增加了設(shè)備的故障點(diǎn)，增加了設(shè)備機(jī)組的運(yùn)行維護(hù)成本，不利于設(shè)備機(jī)組的長期穩(wěn)定運(yùn)行。
　　2、電子式無負(fù)壓技術(shù)所增加的零配件均為國標(biāo)通用件，互換性強(qiáng)且穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間長，維修更換便捷且成本透明，完全可以確保設(shè)備機(jī)組的長期、連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行。
　　三、罐式、電子式無負(fù)壓技術(shù)的投資經(jīng)濟(jì)性比較。罐式無負(fù)壓技術(shù)本身就決定了其設(shè)備的購置成本、維護(hù)成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于電子式無負(fù)壓技術(shù)設(shè)備。
　　1、設(shè)備購置成本差異大。罐式無負(fù)壓技術(shù)在產(chǎn)品構(gòu)成方面不銹鋼穩(wěn)流罐是一個(gè)難以下降的剛性成本，所以在同等規(guī)格、檔次的設(shè)備上，其價(jià)格要比電子式產(chǎn)品高20%以上。以護(hù)潭廣場泵站設(shè)備為例，按照罐式無負(fù)壓產(chǎn)品的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其技術(shù)要求在1000 m3/h的設(shè)備上規(guī)定穩(wěn)流補(bǔ)償罐須配兩個(gè)30 m3的，按照護(hù)潭廣場泵站設(shè)備的流量，至少要配四個(gè)30 m3的罐。目前罐式產(chǎn)品廠家普遍只配四個(gè)8 m3的罐。其帶四個(gè)8 m3罐的設(shè)備報(bào)價(jià)在600萬至900萬，如果按照其行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)合理匹配到四個(gè)30 m3的罐的話，其報(bào)價(jià)將會(huì)達(dá)到900萬-1200萬。
　　2、設(shè)備占地面積差異大。目前罐式產(chǎn)品配備四個(gè)8 m3的罐就已經(jīng)比電子式無負(fù)壓技術(shù)的產(chǎn)品占地面積大25 m2，如果配備到規(guī)定的容積的話，其占地面積將超過電子式技術(shù)至少100 m2，這必然增加泵房建筑成本。
　　3、后期維護(hù)成本差異大。目前罐式產(chǎn)品雖然有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)作為依據(jù)，但是其零配件，特別是其擁有專利技術(shù)的零配件全部為非標(biāo)產(chǎn)品，不具有通用性，極易造成高昂的售后維護(hù)成本。而電子式無負(fù)壓技術(shù)的產(chǎn)品配件全部為國際標(biāo)準(zhǔn)或國標(biāo)產(chǎn)品，通用性強(qiáng)，互換性強(qiáng)，價(jià)格透明，采購方便，除軟件、程序外廠家無法設(shè)置壁壘，可大大降低維護(hù)成本。
　　4、運(yùn)行能耗幾乎無差異。所有無負(fù)壓產(chǎn)品都是在利用原有管網(wǎng)壓力的基礎(chǔ)上疊壓運(yùn)行達(dá)到節(jié)能的目的。只要所選擇水泵的工作效率一致，軸功率一致，供水流量、揚(yáng)程，進(jìn)、出水壓力等參數(shù)一致的情況下，根據(jù)能量守恒定律，其運(yùn)行能耗不管是何種技術(shù)，何種品牌的產(chǎn)品，應(yīng)該都基本一致。只是說所有無負(fù)壓技術(shù)與傳統(tǒng)變頻恒壓產(chǎn)品比較，節(jié)能效果可以達(dá)到50%以上而已，在無負(fù)壓產(chǎn)品之間按照以上條件是沒有區(qū)別的。例如在護(hù)潭廣場泵站上，與傳統(tǒng)建地下水池，采用變頻恒壓的技術(shù)比較的話，一水廠方向進(jìn)水壓力為0.44 Mpa，出水壓力為0.58 Mpa的話，其節(jié)能比例可達(dá)0.44/0.58*100%=75.86%;三水廠方向進(jìn)水壓力為0.38 Mpa，出水壓力為0.58 Mpa的話，其節(jié)能比例可達(dá)0.38/0.58*100%=65.52%。但是如果在無負(fù)壓產(chǎn)品之間比較，不管是什么技術(shù)、什么品牌，按照以上條件的話，其節(jié)能差距不會(huì)超過1%。
　　四、從量化的角度分析罐式無負(fù)壓技術(shù)部件的功能。無負(fù)壓技術(shù)有很多大力宣傳的技術(shù)亮點(diǎn)，僅憑概念上的介紹時(shí)往往很有道理，但是如果我們本著科學(xué)的精神進(jìn)行量化的研究分析時(shí)，其不足之處就顯而易見了，尤其是在市政泵站大流量供水工況下?，F(xiàn)在我以護(hù)潭廣場罐式無負(fù)壓設(shè)備為例進(jìn)行量化分析如下：
　　1、穩(wěn)流補(bǔ)償罐的補(bǔ)償作用。目前罐式技術(shù)廠家給中環(huán)提供的配置上單個(gè)穩(wěn)流罐的容積為8 m3，每套設(shè)備兩個(gè)。按照罐式技術(shù)的工作原理，一旦出現(xiàn)負(fù)壓現(xiàn)象時(shí)，它是通過罐中的水補(bǔ)充到設(shè)備進(jìn)水管道中，彌補(bǔ)進(jìn)水流量的不足來緩解或消除負(fù)壓現(xiàn)象。本泵站水泵的單泵流量平均值在1400m3/h左右，那么兩臺(tái)工作泵的秒流量在778L/S，兩個(gè)罐的容積即使全部流量可以補(bǔ)充到設(shè)備進(jìn)水管，它所能緩解的時(shí)間也只有20秒，加之其1/3的容積沒有水,那么所能緩解的時(shí)間就只有13秒，這就意味著其提供的穩(wěn)流罐如果在13秒的時(shí)間內(nèi)還沒有緩解負(fù)壓現(xiàn)象的話，罐內(nèi)的水位必然到下限，在此種情況下，所有的罐式產(chǎn)品都會(huì)執(zhí)行同一個(gè)規(guī)定動(dòng)作：停機(jī)，然后要等負(fù)壓現(xiàn)象消除，市政進(jìn)水管網(wǎng)的水充滿設(shè)備管道，充滿穩(wěn)流補(bǔ)償罐，到達(dá)罐內(nèi)液位控制器上限時(shí)，設(shè)備才會(huì)重新啟動(dòng)。只要來水量短缺的情況未消除，罐式技術(shù)產(chǎn)品會(huì)馬上重復(fù)以上動(dòng)作。所以罐式技術(shù)在護(hù)潭廣場泵站應(yīng)用上，即使其將穩(wěn)流罐配到規(guī)定的30 m3，也無非是將停機(jī)的過程延長到51秒而已，改變不了它頻繁啟停的現(xiàn)象。一旦九華地區(qū)用水量超過5萬立方，而一、三水廠單邊供水的時(shí)候，罐式技術(shù)產(chǎn)品就無法確保加壓泵站的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。因?yàn)榉€(wěn)流補(bǔ)償罐不可能做到無限大，以它們目前的容積配置來說比兩米長的D1020的管道水量起的緩沖作用都小。
　　2、無負(fù)壓流量控制器的作用。按照罐式無負(fù)壓技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，其無負(fù)壓流量控制器具備調(diào)節(jié)穩(wěn)流補(bǔ)償罐前端市政管網(wǎng)進(jìn)水流量大小的作用。在負(fù)壓產(chǎn)生時(shí)它可以調(diào)小市政管網(wǎng)的進(jìn)水流量。按照它功能的說明，實(shí)際上就是一個(gè)電磁閥。但是如果在負(fù)壓產(chǎn)生時(shí)它調(diào)小市政管網(wǎng)進(jìn)水流量的話，它同時(shí)也就加劇了設(shè)備進(jìn)水量與出水量的缺口，加快了穩(wěn)流補(bǔ)償罐液位控制器下限停機(jī)信號(hào)發(fā)出的速度。延緩了設(shè)備管道及穩(wěn)流補(bǔ)償罐水量補(bǔ)充的速度，加大了罐式設(shè)備啟停的頻率，更加影響供水穩(wěn)定性及加大對(duì)設(shè)備機(jī)械部分及電器元件部分的破壞性。
　　3、能量儲(chǔ)存器。按照罐式技術(shù)的行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，能量儲(chǔ)存器的容積不會(huì)超過0.5 m3，儲(chǔ)存器內(nèi)的壓力最高也就是1.6 Mpa，在護(hù)潭廣場項(xiàng)目上最多也就是1.0 Mpa。行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中明確它所起的作用就是保證罐中的水能夠最大程度地補(bǔ)償?shù)接脩艄芫W(wǎng)中，抑制負(fù)壓產(chǎn)生。雖然空氣可以壓縮，但水是不可能壓縮的介質(zhì)，所以能量儲(chǔ)存器中的壓力不可能改變其儲(chǔ)水容積的大小，一旦負(fù)壓產(chǎn)生時(shí)，它不可能加大穩(wěn)流罐的緩沖流量，最多只起到加快罐內(nèi)水量補(bǔ)充到管道的速度，加快罐內(nèi)水位到達(dá)液位控制器下限的速度，加快罐式設(shè)備停機(jī)的速度的作用。
　　4、雙向補(bǔ)償器。按照它的專利說明以及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，雙向補(bǔ)償器所起的作用是可自動(dòng)對(duì)自來水管網(wǎng)進(jìn)行持續(xù)水量補(bǔ)償，還可以對(duì)用戶管網(wǎng)起到穩(wěn)壓補(bǔ)償作用。經(jīng)實(shí)際考察，它實(shí)際上就是在負(fù)壓產(chǎn)生時(shí)，罐式技術(shù)產(chǎn)品穩(wěn)流補(bǔ)償罐中的水向設(shè)備管道中進(jìn)行補(bǔ)充的一個(gè)通道。至于對(duì)用戶管網(wǎng)的穩(wěn)壓作用只要稍加量化分析就可得出結(jié)果。試想，一個(gè)0.5 m3的氣壓罐，在1.0 Mpa的氣壓下，對(duì)一個(gè)管徑達(dá)DN1000、管線達(dá)數(shù)公里的管網(wǎng)能夠起到多大的穩(wěn)壓作用？