无吸程补压供水设备的工程应用
一、概述
传统的供水设备基本上是对无压水进行加压，以得到所需的流量和扬程，而现在的水源有很大部分是自来水管网，其水压大多在0.15MPa以上。，通常把带压水放入水池得到无压水，再经设备加压送到用户。在这个过程中，自来水管网水的压力被浪费了，自来水管网直接向大气开口，管网的压力要降低；并且在开口水池中造成了二次污染。
无吸程补压供水设备可以对带压水直接补压，从而避免了能量的无谓损失。为防止由于水流冲击造成的管网压力波动，该设备在进水管中设置了正弦导流片，并在吸水管上方添加了引水保护器。水进入泵组后，通过引水保护器和导流片的缓冲与调节，保证泵组的平衡运行，并保持管网水压力的恒定。无吸程补压供水设备实现了节能、高效、卫生、安全运行。
在2002年10月举行的科技成果鉴定会上，GHG型无吸程补压供水设备产品被评定为国内领先技术产品。
现在该产品国内已由济南普利龙供水设备有限公司生产，并经广大用户使用，普遍反映良好。
二、国内现状
现在国内通用的供水设备基本上采用水池型式控制，这种控制方式的优点是可在水池水减少时，随时为水池补水。水池接受自来水管网的水再经泵组加压，而且现有的水池的进水控制，多采用浮球阀方式，缺点是它的补水量随用水量而变化，并不能起到削峰填谷的作用，它仅仅起到了一个泄压或减压阀的作用（仅在短时间停水时，仍可保证几个小时的供水）。
已经有专业人员发现了这种水池加压方式的弊端，于是他们在设想一种直接联在管网上的泵组，实现直接对管网水增压，并且生产了一些产品，但是这些产品有一个相当大的缺点，泵组运行不稳定，出水压力波动较大，并且影响到管网的压力。
三、基本原理
无吸程补压供水设备的创新性在于利用能量叠加原理，对管网带压水直接增补压，并且利用正压吸水罐和吸水管内加导流片的形式，保证了只增压力不增流量。并通过一定的控制功能，实现泵组的全自动运行。
市政管网中的水是通过泵站加压的带压水，这种水含有能量，如果利用泵组对带压水加上能量,则由于能量的叠加作用，水泵的机械能转化为水的压力能实现了直接增补压。
无吸程补压供水设备吸收直接增压的优点，并且克服了存在的问题。我们根据设备进水管段的流速情况，确定合适的过气截面，排掉进水管中多余的气体，使进入水泵的液体稳定在一个合理的范围内。同时，在水泵的进水管中装备了正弦导流片，使进入水中的水流与叶片成一定的角度，保证水泵叶轮稳定可靠的工作；并且维持水泵的扬程和流量有一个合适的对比关系。采用闭环压力反馈使泵组进行全自动运行。由于水处于一个封闭流道内，管网的压力不受影响。
四、用户使用情况报告——某小区无吸程补压供水设备
某小区位于济南市水屯路中段，共有楼房21幢，最高为六层（18米）其中14幢楼由两根DN40水管并联供水，合并成一根DN100总管进入小区，因压力不足，四楼以上无水。另7幢由另一根管路供水，水量和压力够用，不予考虑。
14幢楼住户共有800户，设计流量为40t/h，平时管网提供压力为0.15MPa，需增补扬程16m，以保证出水压力达到0.31MPa。选用济南普利龙供水设备有限公司生产的两台智能增压供水设备GHG12-32（二台泵）和GHG20-32（三台泵）。这两台设备在流量40t/h时，可增补扬程20m。
设备未投入运行时，六楼用户没水，五楼、四楼水压很低，安装在顶层的太阳能热水器无法正常使用，业主抱怨很大。设备投入运行后，24小时保证所有住户的用水要求。在用水低谷时，二台泵运行，用水高峰时，四台泵运行，单台泵功率为1.1kw，效果良好。
为验证本设备对管网的影响程度，在水表上游装一块压力表，在设备投入运行前后，压力表数值稳定在0.2MPa左右一个很小的区域，上下波动不超过0.01MPa。
五、效益分析
选用GHG型无吸程补压供水设备比传统HG型利用调节水池的设备，有很多优点：
1、 初期投资少、无水池、不用消毒、安装费用少。
2、 运行费用低，机组耗电少。
3、 不锈钢连接管道，卫生，水无二次污染。
4、 对市政管网的影响小于水池型二次加压设备。
现以中国济南留学人员创业园供为例来说明这种设备的经济性和优越性。创业园生活用水量设计为30m3/h，所需水压为0.65Mpa；自来水室外管网水压为0.2MPa，客户按传统二次加压供水方式选用HG型恒压变量供水设备一套，我公司建议选用GHG36-45型节能增压自动供水设备一套，并得到客户认可，效益分析如下：
1、 选用恒压变量供水设备
选型为HG36-75，配3台40LG12-15*5水泵，功率5.5KW/台。
1） 建造水池，容积200m3，砖混结构造价为60，000元；
2） 建造泵房（半地下式）6m*3m*3m(L*W*H)，造价为18，000元；
3） 设备造价HG36-75总价为67，000元；
4） 消毒设备，臭氧发生器60g/h，造价48，000元；
5） 占地400 m2，不作价；
6） 安装约10，000元；
共计造价203，000元。
2、 选GHG型无吸程补压供水设备GHG36-45，应客户要求选用6台美国产卧式多级泵，功率1.5kW/台（其扬程比HG36-75型低）.
1） 不设水池；
2） 地上式泵房4.2m*2.7m*2.7m(L*W*H)，造价为6,800元；
3） 设备GHG36-45造价约为118,000元；
4） 无需消毒；
5） 占地极小；
6） 安装费约计3,600元；
共计造价128,400元。
3、运行费用
HG36-75为5.5KW水泵3台,调查HG36-75的运行情况，并结合测算，得出全年运行费用为：5.5*3*60%*24*365*0.75=65,043元（60%为运行系数,电费按其实际收费0.75元/kW·h）
GHG36-45型供水设备为1.5kW水泵6台，经现场实测统计得出
全年运行费用为：1.5*6*50%*24*365*0.75=29,565元（50%为运行系数, 电费按实际收费0.75元/kW·h）
4、综合以上计算,对比分析如下:
1） 初次投资：GHG36-45型供水设备是HG36-75型供水设备的63%；
2） 运行费用：GHG36-45型供水设备是HG36-75型供水设备的45%；
3） 占用土地: GHG36-45型供水设备占地11.34M2,HG36-75供水设备占地118 M2,节省用地约90%.
4） 使用寿命: GHG型供水设备寿命比HG36-75更长。
由以上分析可知，GHG型智能增压供水设备与传统供水设备相比，能节省大量的初投资和运行费，节约能源，并且环保卫生，其经济效益和社会效益十分显著。
六、结论
无吸程补压供水设备是一种在原有水压力基础上再加压的技术，它突破了以往只能对无压水进行加压的误区，并且通过对流体流态的控制保证了设备限量增压，不对管网产生压力影响。在用户前端安装无吸程补压供水设备，可解决自来水由于管网限制不能送到用户的问题，满足远端和高地势用户的需要。无吸程补压供水设备运行稳定，出水压力波动较小，并且不影响相邻管网的压力。可广泛应用于水管网的直接增压，具有极大的经济效益和社会效益。