洗浴沙缸石英砂清洗(水泵砂沙缸爆裂的真实原因及解决方法)

Posted 2023-05-31

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洗浴沙缸石英砂清洗(水泵砂沙缸爆裂的真实原因及解决方法)

一、水锤效应

在有压管路系统中，由于某些外界原因（如阀门突然开启或关闭，水泵机组启动或突然停止等），使得水流速度突然发生较大变化，从而引起压强急剧升高和降低，此现象就是水击，或水锤效应。水锤使压强大幅度波动，可导致管道强烈的振动，产生噪声，损坏一些设备和管件。

1、如果系统设计欠佳、管道较小的时候，产生的水锤可以导致管道强烈的振动、造成冲击会很大，有可能对系统的管道、管件和设备造成破坏。

2、如果选用水泵的富裕扬程过高，在启动水锤的冲击下，有时砂缸会象吹气球一样膨胀、甚至爆裂。

3、如果游泳池与机房位置高差很大时，开启和关闭水泵和阀门，也会造成水锤的水击现象，损坏系统的设备和管阀。所以说，有效的防止水锤现象，也是实现设备安全的主要因素。

解决办法

止回阀：依靠液体本身的流动，自动打开或关闭密封挡板，从而形成液体的单向流动状态,其作用为保证游泳池、水疗池水处理系统管路中的水流定向流动，防止管路中的水流倒流，因水不能倒流，不产生动能，便防止了水锤的产生，有效的保护泳池水处理设备安全。

二、泳池设计和运行中的设备安全

2.1 压力探头

上文阐述了由负压真空探头构成的保障人身安全的真空负压断电系统和破真空泄压安全装置，以下介绍的压力探头是保障设备安全的有效措施。

人们在反冲洗等操作中、在关停系统中某个功能的设备时、在设备检修维护中，有时会出现阀门误操作的现象，不该关闭的阀门给关上了，或者是阀门、管件、管道出现了故障被堵塞了，这些都会使系统的压力急剧增大而使水泵、砂缸、管阀等设备爆裂。如果在水泵出水口处安装了压力探头，当系统压力达到一定限度时，水泵的电源就会自动切断，从而保证了设备的安全。

2.2 不同高差的处理方式

对于当游泳池与机房高差约5米的正常压力循环过滤系统、当游泳池与机房高差约10米的负压力过滤系统或重力过滤系统、当游泳池与机房高差约20米的重力循环过滤系统这三种情况做了探讨，研究游泳池与机房位置不同高差时泳池水泵的选择，也是解决游泳池设备安全的方法。

2.2.1正常落差约5米时的压力过滤系统

有压管路系统中水击现象（水锤效应）及其复杂，在游泳池工程实践中，为了使问题简化，本文只探讨由于开启水泵所造成水锤的情况，而且对于水力学的原理和计算，本文只做描述和简化的统计，不做的量化分析。

1. 泳池与机房的高差约5米时可用的循环过滤系统

有一酒店，如果游泳池与机房的落差只有一个层高（约5米），可以采用上图所示的循环过滤系统，当然可以把池壁给水改成池底给水，这就变成标准的逆流式循环方式。而在实际工程中，当有时做成池底给水有困难或做不到时，就可采用球型缩口的池壁给水，也会具有很好的过滤效果和水质。当然均衡水箱也可以做在泳池旁边与池体等高。

如果按照技术标准和规范设计，选用的管道尺寸、砂缸大小、水泵扬程流量等都符合标准，系统在砂缸初始过滤的运行状态下，一般来说，泵前的真空表的读数小于-0.2bar，泵后的压力表约0.8—1bar，砂缸上的压力表的读数与泵后压力表读数很接近。当砂缸上的压力表的读数到1.2—1.3bar时，就要对砂缸进行反冲洗，反冲洗前砂缸zui大压力不得超过1.5bar。在反冲洗前正常压力时，系统的压头小于15米，因此循环过滤水泵的扬程选在15米是比较合适的。

如果选用的水泵扬程是15米，在水泵启动时不到1秒钟的时间里，马达即可从静止状态加速到额定转速，如果只考虑系统的摩擦力，此时所克服的静摩擦就是动摩擦的3倍，即1.5bar×3=4.5bar。这个压力就是压力过滤器的静压测试压力。由于水流的瞬时冲击，就造成了水泵的启动水锤，但它不超过砂缸的耐压限度。

这是落差为5米时的情况，此时的静压约为0.5bar，所以在压力表读数所反映才系统总的压头里也应该包括了这个数值，也可以把此时的静压忽略不计。

2.2.2大落差时对过滤系统的特殊处理

如果泳池到机房的落差很大时，水的静压也就不能忽略了，管道加长后水击的风险相应加大，以下探讨落差约为10米的负压过滤系统和落差约为20米的重力过滤系统，以防止水泵启动水锤的水击现象。

(1) 落差约10米的负压过滤系统

如果泳池到机房的落差为10米时，由于管道长度增加了很多，沿程阻力和局部阻力也要相应增大，此时的静压也增加为1bar，如果采用上述的压力过滤系统和同样的水泵，在水泵启动时不到1秒钟的时间里，由于水流水压的瞬时冲击，就造成了水泵更大的启动水锤，如果还采用压力过滤的循环过滤系统，石英砂过滤器、泵体和管件常常会被水击而损坏。

此时可以采用石英砂过滤器的负压过滤系统，如图所示。这样可以减少对砂缸的水击现象，对砂缸起到一定的保护作用。但是采用负压过滤系统，在反冲洗时，要考虑特殊的泵后三通排污或采用专用反冲洗水泵。由于反冲洗时切断了原来的循环过滤系统、只打开均衡水箱—水泵—砂缸—市政排污的很短的管道系统，反冲洗时砂缸砂层膨胀又使其阻力变小，此时砂缸的承压很小。

2. 泳池与机房的落差约10米时可用负压过滤系统

当然，由于泳池与机房的落差10米时的静压为1bar，在压力过滤时，砂缸初始压力约为0.8—1bar，所以利用重力的静压1bar就可以进行重力过滤，这种过滤方式将在下一个小节里详述。

(2) 落差约20米的重力过滤系统

如果泳池到机房的落差为20米时，由于管道长度进一步增加，沿程阻力和局部阻力也增大了很多，此时的静压也增加为2bar，如果采用上述的压力过滤系统和同样的水泵，在水泵启动时不到1秒钟的时间里，由于水流水压的瞬时冲击，就造成了水泵巨大的启动水锤，如果还采用压力过滤的循环过滤系统，石英砂过滤器、泵体和管件会很容易被水击而损坏。此时如果采用负压过滤的方式，虽然对水锤的影响会消除一些，但是它存在负压过滤时流量不易掌握和控制、反冲洗系统不易实现等缺点。此时可以采用石英砂过滤器的重力过滤系统，如图所示。

石英砂过滤器的重力过滤系统，其池水靠重力的作用从溢水槽经过砂缸过滤后流入均衡水箱，这是一个开式的水系，目的是靠重力实现过滤；此时整个系统里存在着两个水系，另一个水系是通过提升泵把过滤后的净水提升到游泳池里，它还要同时完成净水的加热、氯消毒和臭氧消毒等功能。

3. 泳池与机房的落差约20米时可用重力过滤系统

水位控制的3个节点是低位报警、自动停泵、自动补水，中位自动启动砂缸前的电动阀、自动开启提升泵，高位报警、自动排水、自动关闭砂缸前的电动阀。在砂缸前同时安装手动流量调节阀和电动阀，当电动阀打开时，根据流量计的流量来调节手动流量调节阀，使调节的流量与砂缸设计的循环流量相等，这就是手动流量调节阀所需的固定位置。当然，在砂缸前的电动阀之前，安装流量阀和减压阀也很重要，使压力约为1bar、流量等于设计的循环流量。

反冲洗就可直接利用池水的重力来进行，由于此时水流方向是从砂缸底部向上部反向冲洗，原来过滤循环时的沙层压紧状态变成了沙层膨松状态，阻力降低；又因为反冲洗是排污管直接从砂缸的多项阀排出，池水就无需经过过滤时的后续管道，使实际的管道变短，压力损失大大的降低，所以在反冲洗时总的压降很小，反冲洗流量和强度都会得到较大的加强，能够满足反冲洗的要求。

这是一个实际的案例，工程造价、设备运行、操作维护、节能节水和水质达标都具有现实的特殊性、可操作性和先进性。

3.分析和讨论

在常规情况下，水泵等各种设备靠近游泳池，层高约为5米时，可以采用压力过滤系统，水泵应选择低扬程大流量水泵，按标准设计的管道和选用的砂缸，不会因为开泵停泵所产生的水锤破坏砂缸等设备和管阀。

如果泳池到机房的落差为10米时的静压为1bar，由于管道阻力增大，静压也增加为1bar，此时可采用石英砂过滤器的负压过滤系统，在工作运行时就可以抵消一部分压力，已达到使用要求。在压力过滤时，砂缸初始压力约为0.8—1bar，所以利用重力的静压1bar就可以进行重力过滤。

如果泳池到机房的落差为20米时，由于管道长度进一步增加，沿程阻力和局部阻力也增大了很多，此时的静压也增加为2bar，开泵停泵、开关阀门时，水流速度发生急大的变化，就引起的较大的水锤，可以破坏过滤设备、管道、水泵和阀门，这时就可以采用石英砂过滤器的重力过滤系统来实现其运行。