建筑給水排水工程3增壓調(diào)節(jié)設(shè)備和泵房課件

1、3 增壓調(diào)節(jié)設(shè)備與泵房 3.1 增壓與調(diào)節(jié)設(shè)備 3.1.1 水泵水泵是給水系統(tǒng)中的主要增壓設(shè)備，在建筑給水系統(tǒng)中，一般采用離心式水泵。為節(jié)省占地面積，可采用結(jié)構(gòu)緊湊、安裝管理方便的立式離心泵或管道泵；當采用設(shè)置水泵、水箱的給水方式，水泵直接向水箱輸水時，考慮到水泵的出水量和揚程幾乎不改變，可選用恒速離心泵；當給水系統(tǒng)中的水量和水壓都有較大變化時，最好選用調(diào)速泵與恒速泵共同運行組合供水。為了解決供需不相吻合的矛盾，提高水泵的運行效率，融合了現(xiàn)代電子技術(shù)、自動化控制技術(shù)的變頻調(diào)速供水設(shè)備應(yīng)運而生，它能夠根據(jù)管網(wǎng)中的實際用水量及水壓，通過自動調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速而達到供需平衡。就一臺變頻調(diào)速水泵而言，它只

2、能在一定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)變化，才能保持高效率運行。為了擴大應(yīng)用范圍，變頻調(diào)速供水設(shè)備一般都采用變頻調(diào)速泵與恒速泵組合供水方式。在用水極不均勻的情況下，為避免在給水系統(tǒng)小流量用水時降低水泵機組的效率，還可并聯(lián)配備小型水泵或小型氣壓罐與變頻調(diào)速裝置共同工作；它可以在小流量用水時，使大型水泵停止工作，僅讓小型水泵或小型氣壓罐向系統(tǒng)供水。變頻調(diào)速供水設(shè)備的主要優(yōu)點是：效率高、耗能低；運行穩(wěn)定可靠，自動化程度高；設(shè)備緊湊，占地面積少(省去了水箱、大氣壓罐)；對管網(wǎng)系統(tǒng)中用水量變化適應(yīng)能力強。適用于不便設(shè)置其他水量調(diào)節(jié)設(shè)備的給水系統(tǒng)。但其造價高，需較高的管理水平，且要求電源可靠。1)工作原理和節(jié)能分析工作原理

3、如圖3.1所示)：圖3.1 變頻調(diào)速給水裝置原理圖1壓力傳感器；2微機控制器；3變頻調(diào)速器；4恒速泵控制器；5變頻調(diào)速泵；6，7，8恒速泵；9電控柜；10水位傳感器；11液位自動控制閥 3.1.2 貯水池貯水池是貯存和調(diào)節(jié)水量的構(gòu)筑物。當一幢(特別是高層建筑)或數(shù)幢相鄰建筑所需的水量、水壓明顯不足，或者是用水量很不均勻(在短時間內(nèi)特別大)，城市供水管網(wǎng)難以滿足時，應(yīng)當設(shè)置貯水池。貯水池可設(shè)置成生活用水貯水池，生產(chǎn)用水貯水池，消防用水貯水池等。貯水池的形狀有圓形、方形、矩形和因地制宜的異形。小型貯水池可以是磚石結(jié)構(gòu)，混凝土抹面，大型貯水池應(yīng)該是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。不管是哪種結(jié)構(gòu)，必須牢固，保證不漏(

4、滲)水。1)貯水池的容積貯水池的容積與水源供水能力、生活(生產(chǎn))調(diào)節(jié)水量、消防貯備水量和生產(chǎn)事故備用水量有關(guān)，可根據(jù)具體情況加以確定：消防貯水池的有效容積應(yīng)按消防的要求確定；生產(chǎn)用水貯水池的有效容積應(yīng)按生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)調(diào)節(jié)水量和生產(chǎn)事故用水量等情況確定；生活用水貯水池的有效容積應(yīng)按用水量與進水量變化曲線經(jīng)計算確定。當資料不足時，宜按建筑最高日用水量的20%25%確定。2)貯水池的設(shè)置貯水池可布置在室內(nèi)地下室或室外泵房附近,不宜毗鄰電氣用房和居住用房或在其上方。生活貯水池應(yīng)遠離化糞池、廁所、廚房等；衛(wèi)生環(huán)境不良的房間，應(yīng)有防污染的技術(shù)措施；生活貯水池不得兼作它用；消防和生產(chǎn)事故貯水池可兼作噴泉池、

5、水景鏡池和游泳池等，但不得少于兩格；消防貯水池中包括室外消防用水量時，應(yīng)在室外設(shè)有供消防車取水用的吸水口；晝夜用水的建筑物貯水池和貯水池容積500 m3時，應(yīng)分成兩格，以便清洗、檢修。貯水池外壁與建筑本體結(jié)構(gòu)墻面或其他池壁之間的凈距，應(yīng)滿足施工或裝配的需要，無管道的側(cè)面，其凈距不宜0.7 m，有管道的側(cè)面，其凈距不宜1.0 m，且管道外壁與建筑本體墻面之間的通道寬度不宜0.6 m；設(shè)有人孔的池頂頂板面與上面建筑本體板底的凈空不應(yīng)0.8 m。貯水池的設(shè)置高度應(yīng)利于水泵自灌式吸水，且宜設(shè)置深度1.0 m的集(吸)水坑，以保證水泵的正常運行和水池的有效容積；貯水池應(yīng)設(shè)進水管、出(吸)水管、溢流管、泄

6、水管、人孔、通氣管和水位信號裝置。溢流管應(yīng)比進水管大一號，溢流管出口應(yīng) 高出地坪0.10 m；通氣管直徑應(yīng)為200 mm，其設(shè)置高度應(yīng)距覆蓋層0.5 m以上；水位信號應(yīng)反映到泵房和操縱室；必須保證污水、塵土、雜物不得通過人孔、通氣管、溢流管進入池內(nèi)；貯水池進水管和出水管應(yīng)布置在相對位置，以便貯水經(jīng)常流動，避免滯留和死角，以防池水腐化變質(zhì)。3.1.3 水箱按不同用途，水箱可分為高位水箱、減壓水箱、沖洗水箱、斷流水箱等多種類型。其形狀多為矩形和圓形，制作材料有鋼板(包括普通、搪瓷、鍍鋅、復(fù)合與不銹鋼板等)、鋼筋混凝土、玻璃鋼和塑料等。這里 主要介紹在給水系統(tǒng)中使用較廣的起到保證水壓和貯存、調(diào)節(jié)水量

7、作用的高位水箱。1)水箱的有效容積水箱的有效容積，在理論上應(yīng)根據(jù)用水和進水流量變化曲線確定，但變化曲線難以獲得，故常按經(jīng)驗確定：對于生活用水的調(diào)節(jié)水量，由水泵聯(lián)動提升進水時，可按不小于最大小時用水量的50%計；僅在夜間進水的水箱，生活用水貯量應(yīng)按用水人數(shù)和最高日用水定額確定；生產(chǎn)事故備用水量應(yīng)按工藝要求確定；當生活和生產(chǎn)調(diào)節(jié)水箱兼作貯備消防用水量時，水箱的有效容積除生活或生產(chǎn)調(diào)節(jié)水量外，還應(yīng)包括10 min的室內(nèi)消防設(shè)計流量(這部分水量平時不能動用)。水箱內(nèi)的有效水深一般采用0.702.50 m。水箱的保護高度一般為200 mm。2)水箱設(shè)置高度水箱的設(shè)置高度可由公式(3.1)計算：HHs+H

8、c (3.1)式中 H水箱最低水位至配水最不利點位置高度所需的靜水壓，kPa；Hs水箱出口至最不利點管路的總水頭損失，kPa；Hc最不利點用水設(shè)備的最低工作壓力，kPa。貯備消防水量的水箱，滿足消防設(shè)備所需壓力有困難時，應(yīng)采取設(shè)置增壓泵等措施。3)水箱的配管與附件水箱的配管與附件如圖3.7所示。圖3.7 水箱配管、附件示意圖 進水管：進水管一般由水箱側(cè)壁接入，也可從頂部或底部接入。進水管的管徑可按水泵出水量或管網(wǎng)設(shè)計秒流量計算確定。當水箱直接利用室外管網(wǎng)壓力進水時，進水管出口應(yīng)裝設(shè)液壓水位控制閥(優(yōu)先采用?？刂崎y的直徑應(yīng)與進水管管徑相同)或浮球閥，進水管上還應(yīng)裝設(shè)檢修用的閥門，當管徑50 mm

9、時，控制閥(或浮球閥)不少于2個。從側(cè)壁進入的進水管其中心距箱頂應(yīng)有150200 mm的距離。當水箱由水泵供水，并利用水位升降自動控制水泵運行時，不得裝水位控制閥。出水管：出水管可從側(cè)壁或底部接出，出水管內(nèi)底或管口高出水箱內(nèi)底應(yīng)50 mm；出水管管徑應(yīng)按設(shè)計秒流量計算；出水管不宜與進水管在同一側(cè)面；為減小阻力，出水管上應(yīng)裝設(shè)阻力較小的閘閥，不允許安裝阻力大的截止閥；水箱進出水管宜分別設(shè)置；例如進水、出水合用一根管道，則應(yīng)在出水管上裝設(shè)阻力較小的旋啟式止回閥，止回閥的標高應(yīng)低于水箱最低水位1.0 m以上；消防和生活合用的水箱除了應(yīng)具有確保消防貯備水量不作它用的技術(shù)措施外，還應(yīng)盡量避免產(chǎn)生死水區(qū)。

10、溢流管：水箱溢流管可從底部或側(cè)壁接出，溢流管的進水口宜采用水平喇叭口集水(若溢流管從側(cè)壁接出，喇叭口下的垂直距離不宜小于溢流管徑的4倍)并應(yīng)高出水箱最高水位50 mm，溢流管上不允許設(shè)置閥門，溢流管出口應(yīng)設(shè)網(wǎng)罩，管徑應(yīng)比進水管大一級。泄水管：水箱泄水管應(yīng)自底部接出，管上應(yīng)裝設(shè)閘閥，其出口可與溢水管相接，但不得與排水系統(tǒng)直接相連，其管徑應(yīng)50 mm。水位信號裝置：該裝置是反映水位控制閥失靈報警的裝置?？稍谝缌鞴芸?或內(nèi)底)齊平處設(shè)信號管，一般自水箱側(cè)壁接出，常用管徑為15 mm，其出口接至經(jīng)常有人值班房間內(nèi)的洗滌盆上。若水箱液位與水泵聯(lián)鎖，則應(yīng)在水箱側(cè)壁或頂蓋上安裝液位繼電器或信號器，并應(yīng)保持一

11、定的安全容積：最高電控水位應(yīng)低于溢流水位100 mm；最低電控水位應(yīng)高于最低設(shè)計水位200 mm以上。為了就地指示水位，應(yīng)在觀察方便、光線充足的水箱側(cè)壁上安裝玻璃液位計。通氣管：供生活飲用水的水箱，當貯量較大時，宜在箱蓋上設(shè)通氣管，以使箱內(nèi)空氣流通。其管徑一般50 mm，管口應(yīng)朝下并設(shè)網(wǎng)罩。人孔：為便于清洗、檢修，箱蓋上應(yīng)設(shè)人孔。有些建筑對抗震和隔聲減振有要求時，水箱的安裝方法參見給水排水設(shè)計手冊第2冊。3.1.4 氣壓給水設(shè)備氣壓給水設(shè)備是利用密閉貯罐內(nèi)空氣的可壓縮性，進行貯存、調(diào)節(jié)、壓送水量和保持水壓的裝置，其作用相當于高位水箱或水塔。1)分類與組成氣壓給水設(shè)備按罐內(nèi)水、氣接觸方式，可分為

12、補氣式和隔膜式2類；按輸水壓力的穩(wěn)定狀況，可分為變壓式和定壓式兩類。(1)補氣變壓式氣壓給水設(shè)備(如圖3.8所示)當罐內(nèi)壓力較小(例如p1)時，水泵向室內(nèi)給水系統(tǒng)加壓供水，水泵出水除供用戶外，多余部分進入氣壓罐，罐內(nèi)水位上升，空氣被壓縮。當壓力達到較大(例如p2)時，水泵停止工作，用戶所需的水由氣壓罐提供。隨著罐內(nèi)水量的減少，空氣體積膨脹，壓力將逐漸降低，當壓力降至p1時，水泵再次啟動。如此往復(fù),實現(xiàn)供水的目的。用戶對水壓允許有一定波動時，常采用這種方式。圖3.8 單罐變壓式氣壓給水設(shè)備1止回閥；2水泵；3氣壓水罐；4壓力信號器；5液位信號器；6控制器；7補氣裝置；8排氣閥；9安全閥(2)補氣

13、定壓式氣壓給水設(shè)備(如圖3.9所示)目前常見的做法，是在上述變壓式供水管道上安裝壓力調(diào)節(jié)閥，將調(diào)節(jié)閥出口水壓控制在要求范圍內(nèi)，使供水壓力穩(wěn)定。當用戶要求供水壓力穩(wěn)定時，宜采用這種方式。圖3.9 定壓式氣壓給水設(shè)備1水泵；2止回閥；3氣壓水罐；4壓力信號器；5液位信號器；6控制器；7壓力調(diào)節(jié)閥；8補氣裝置；9排氣閥；10安全閥上述兩種方式的氣壓罐內(nèi)還設(shè)有排氣閥，其作用是防止罐內(nèi)水位下降至最低水位以下后，罐內(nèi)空氣隨水流泄入管網(wǎng)。這種氣壓給水設(shè)備，罐中水、氣直接接觸，在運行過程中，部分氣體會溶于水中，氣體將逐漸減少，罐內(nèi)壓力隨之下降，時間稍長，就不能滿足設(shè)計要求。為保證系統(tǒng)正常工作，需設(shè)補氣裝置。補

14、氣的方法很多(例如采用空氣壓縮機補氣、在水泵吸水管上安裝補氣閥、在水泵出水管上安裝水射器或補氣罐等)，這里僅介紹設(shè)補氣罐的補氣方式，如圖3.10所示。圖3.10 設(shè)補氣罐的補氣方法當氣壓罐中壓力達到p2時，電接點壓力表指示水泵停止工作，補氣罐內(nèi)水位下降，形成負壓，進氣止回閥自動開啟進氣。當氣 壓罐內(nèi)水位下降使壓力降至p1時，電接點壓力表指示水泵開啟，補氣罐中水位上升，壓力升高，進氣止回閥自動關(guān)閉，補氣罐中的空氣隨著水流進入氣壓水罐。當補入空氣過量時，可通過自動排氣閥排除部分空氣。(3)隔膜式氣壓給水設(shè)備 在氣壓水罐中設(shè)置帽形或膽囊形(膽囊形優(yōu)于帽形)彈性隔膜，將氣水分離，既使氣體不會溶于水中，

15、還使水質(zhì)不易被污染，補氣裝置也就不需設(shè)置，圖3.11為膽囊形隔膜式氣壓給水設(shè)備示意圖。圖3.11 隔膜式氣壓給水設(shè)備示意圖1水泵；2止回閥； 3隔膜式氣壓水罐；4壓力信號器；5控制器；6泄水閥；7安全閥2)氣壓給水設(shè)備的特點氣壓給水設(shè)備與高位水箱相比，優(yōu)點有：靈活性大，設(shè)置位置限制條件少，便于隱蔽；便于安裝、拆卸、搬遷、擴建、改造，便于管理維護；占地面積少，施工速度快，土建費用低；水在密閉罐之中，水質(zhì)不易被污染；具有消除管網(wǎng)系統(tǒng)中水擊的作用。氣壓給水設(shè)備的缺點是：貯水量少，調(diào)節(jié)容積小，一般調(diào)節(jié)水量為總?cè)莘e的15%35%；給水壓力不太穩(wěn)定，變壓式氣壓給水壓力變化較大，可能影響給水配件的使用壽命；供水可靠性較差，由于有效容積較小，一旦因故停電或自控失靈，斷水的幾率較大；與其 容積相對照，鋼材耗量較大；因是壓力容器，對用材、加工條件、檢驗手段均有嚴格要求；耗電較多，水泵啟動頻繁，啟動電流大；水泵不是都在高效區(qū)工作，平均效率低；水泵揚程要額外增加p=p-p的電耗，這部分是無用功但又是必需的，一般增加15%25%的電耗(因此，推薦采用2臺以上水泵并聯(lián)工作的氣壓給水