高层建筑给水泵的选型与计算

王 汝

中建二局安装工程有限公司 北京 100032

目前由于城市给水管网压力较低,经常会存在供水压力不足的问题,需要增加水泵装置,进一步增加水流压力,在建筑内部进行给水系统设计时需要使用离心泵。

1 水泵装置抽水

从水泵装置抽水上可将其分为直接从室外给水进行抽水,其次能够从出储水池进行抽水,水泵直接抽水是将水泵吸水管连接在室外的给水管网中,能够从室外给水管网直接抽水,该方式能够从一定程度上解决城市管网目前的水压问题,节约能源,设置较为简单,而且投入成本较低,可确保水质不受环境污染。但特殊情况下采用直接抽水的方式会降低城市管网压力,影响周边用户的正常供水问题,因此在抽水量较小的情况下,为不影响城市管网压力确保室外给水管压力高于0.1兆帕,这种情况下才可以使用该方式,同时还需要有关部门进行协商,当水量较大时无法使用这种方式直接抽水,应当设置储水池,由城市管网向池内进行注水,利用水泵从抽水池进行抽水,该方式不会由于抽水量较大影响管网正常运行,同时储水池能够储存一定量的水,确保供水安全可靠,但利用该方式无法有效利用管网水压,因此耗能较多,且水池中的水长时间也会受到环境污染。在设计水泵装置时,可将其设为自动控制方式,由水箱系统水位继电器进行水泵的开关控制,无水箱系统可以由压力继电器进行水泵的开关控制,从储水池进行抽水时可以设置为自灌式方式,在无法设置这种方式时也可设为抽吸式方式,增加饮水装置,确保水泵可实现正常运行,包括水环式真空泵和底阀等设置,水泵备用泵需要根据建筑物的重要性以及供水安全性等多种因素进行确定,通常来说,生活用水泵需要设置一台备用机组,而对于短时间内允许存在断水问题的民用建筑,也可以不设置备用机组吗,而消防和生产水泵需要按照有关规定进行备用机组的设置。

2 选择水泵

在选择水泵过程中需要确定水泵流量,与其相对应的扬程,合理选择水泵的型号,能够确保其实现高效运行。首先需要确定水泵流量,水泵流量按照以下规定进行确定：在无水箱等装置的情况下应当按照秒流量进一步确定水泵流量,而对于存在水箱调节装置的水泵来说,按照最大小时流量进行水泵流量,确定在额定转速条件下调速泵应当位于水泵高效区域的末端位置,确定水泵扬程时应当满足最不利配水点和消防栓所需水压,可以按照下列公式进行计算。

当水泵从抽水池进行抽水时,没有设置水箱调节装置时,总扬程可以按照下列公式进行计算,

Hb＝Z+H2+H4

该公式中水泵总扬程可以用Hb表示,扬长高度Z表示,该高度是指储水池最低水位到不利配水点的距离差,吸水管和压力管水头损失和局部水头损失的和可以用H2表示,最不利点所需流出水头用H4表示。如果从储水池进行水泵抽水且存在水箱调节装置,此时水泵总扬程可以用下列公式表示,

Hb＝Z+H2+V2/2g

在该公式中水箱的入口流速用为表示扬水的高度,可用Z表示,水泵能够从室外直接进行抽水,且无水箱调节装置时,其总扬程公式如下所示,

Hb＝Z+H2+H3+H4-H0

扬水的高度用Z表示,该高度是指连接引入管位置,室外给水网主线到最不利配水点的垂直距离,水表水头的损失可以用H3表示,资用水头用H0表示。

选用水泵的类型。在选择水泵构造时,需要对水泵房的结构,大小,位置进行分析,其构造对上述因素也会产生一定影响,因此对整体的泵房设计造价存在直接关系。通常立式泵占地面积较小,安装高度大,而卧室泵占地面积大,而安装高度较小。在水泵处于并联运行过程中需要注意以下几点要求：具体来看,针对建筑物生活给水,系统,消防给水,排水等系统中采用水泵并联的运行方式,这种方式能够从一定程度上增加供水量,其流量是由个并联水泵水量总和来计算的,通过对水泵开关的控制台数进行流量控制,以达到安全供水和节能的效果。当并联运行过程中一台水泵出现损坏时,其余水泵可实现继续正常供水,提高供水的有效性和可靠性,在水泵选择过程中对水泵处于并联运行状态,需要结合实际情况,做出相同型号,水位对称物质水泵并联,以及不同型号相同水位水泵并联的性能曲线,根据性能曲线进行分析能够满足建筑工程的水量水压相关要求,同时能够使水泵处于高效运行。

3 水泵的调速运行分析

通常水泵调速方式包括恒速和调速这两种类型,在高层给水建筑中高位水箱给水以及气压罐给水采用的是恒速运行的方式,无水箱给水使用调速运行或也可以使用恒速运行的方式,需要结合实际情况进行分析。在目前高层建筑给水中普遍采用变频调速的控制方式,在选择调速控制方式时,需要结合供水的规模对象,设备,产品性能进行分析,目前常采用的控制方式有水泵出口压力恒定控制以及管网末端压力恒定控制这两种类型,当供水规模较小,而且管网损阻力损失占据总扬程比例较小时,此时可以使用水泵出口压力恒定控制的方式,该方法虽然会有部分能量损失,整体控制步骤比较简单,因此具有较广的应用性。当管网线流量变化阻力损失占据总扬程比例情况较大时,可以通过管网末端不利点压力进行恒速控制,该方法相比上一种方法来说效果要好,但整体来看控制流程比较复杂。

4 水泵布置以及安装分析

通常要求电动机容量控制在20千瓦的范围内,或者要求水泵的吸水口直径控制在100毫米的范围内,机组的一端与墙面不能保留通道,两台机组可以在同一基础上进行设置,彼此不能存在通道,机组周边宽度应当高于0.7米不流通道,机组突出部位以及墙壁间距或相邻两个机组突出部位间距应当高于0.2米。电动机的容量高于20千瓦或者水泵吸水口的直径高于100毫米的情况下,布置水泵的间距如下表所示。

对于每一台水泵需要单独进行吸水管的设计,如果采用共用吸水管设计时,应当设计两条以上的储水管,并且要求每台泵吸水管和联通管进行连接,吸水管内部的流速应当控制在每秒1.2米的范围左右,吸水喇叭口低于最低水位,且应当高于二倍吸水管管径。为能够进一步减少水泵在运行过程中对周围环境产生的影响,需要对水泵运行过程中进行隔振处理以设备隔振技术为主,同时以支架,管道隔振技术为辅,对于卧式水泵来说应当增加隔振器或者增加隔振垫以采取隔振处理。而对于立式水泵来说,优先进行阻尼弹簧隔振器的安装,要求在隔振器上端与隔振器座钢垫板用螺栓固定,而下部能够与混凝土螺栓固定,在水泵放置的房间中应当保持通风,干燥,具有充足的光线,冬季温度不能较低,设有排水措施,泵房高度应当高于3.2米,内部设置水泵泵房应当远离房振和需要安静的房间。

比如对于某小区来说,该小区共有8栋楼,每栋楼高为15层,标高67米,每层共有8户住户,自来水管道压力为0.15-0.35兆帕,市政供水水管直径为DN250,要想获取该小区的最大供水量和扬程,首先需要确定流量Q,流量Q＝用水人数×8栋×15层×8户×小时变化数/12小时/进率,最终取整数为2000立方米每小时。确定扬程,由于该小区所需压力为67米,减去市政管道压力0.15兆帕,即15米,最终扬程为52米,取整数为60米。验证该水量是否满足市政供水量,要求按照国家建筑给排水设计规范相关要求,生活给水管道水流速可以选取1-1.5米每秒,因此市政管道流量为212立方米,每小时市政供水量远高于小区所需供水量,因此在水泵选的过程中是比较合理的。

5水泵吸水管路的设计安装注意事项分析

在进行水泵管,水系管路设计布置安装过程中,应当确保水泵吸水管路的密闭性,不能透气,如果管路出现漏气或存在部分空气渗入之后,会减小储水量,甚至使水泵无法吸水,因此通常采用钢管作为吸水管路进行焊接,进一步确保其密封性,如果使用其他管材时,在施工过程中应当做好管道接头的密封性处理,吸水管的横管段部机器,当吸水管中真空度达到一定值时,水中气体溶解会不断溢出,如果没有合理进行吸水管的设计,溢出气体会存在横管段的某个位置,并形成气囊,从一定程度上影响过水能力,甚至还会使水泵无法正常吸水,因此在水泵和吸水管连接位置可以使用偏心大小头,正确进行吸水管的安装。吸水口不能吸气,在吸水管的进口位置应当确保足够的淹没度,否则在吸水过程中会在进口位置形成漩涡,导致存在大量的空气进入,甚至还会影响水泵的吸水,为避免水泵吸入过量的空气,在进口位置,储水量最低水位的淹没深度应当高于一米左右,如果淹没这一深度时则无法保证吸水效果,应当在吸水口起端设置水平隔板。

小结

总而言之,由于高层建筑楼层较高,振动源较多,因此在给水工程设计过程中要求比较高,需要采取合理技术分析,确保给水的正常运行,满足建筑的功能需求。