论文部分内容阅读
摘要：本文首先概述了水泵的工作原理、结构形式和选择原则，然后着重分析了建筑给排水设计中水泵选用的要点，最后介绍了建筑给排水设计中水泵工况点的调节措施。
关键词：给排水设计；水泵；选用要点
中图分类号：S276 文献标识码：A 文章编号：
在现代建筑尤其是高层建筑中，给排水专业水泵的设计至关重要，其中包括给水水泵、排水水泵和消防水泵，选用水泵的特性及其参数将直接关系到建筑工程能否稳定及安全的重要因素，因此在水泵选择时应给予充分重视。
1 水泵的概述
1.1水泵的工作原理
在水泵打开前将泵体充满液体，水泵被打开后，泵体内的液体会随着泵体内的叶轮做高速旋转运动，叶轮在离心力的作用下在出口处将液体甩出，在泵体扩散室内被甩出的液体的速度逐步的变得的缓慢，液体被甩出后，叶轮中心处形成真空低压区，液池中的液体在外界大气压的作用下，经吸入管流入水泵内。
在一定容积的泵体扩散室内，压力会随着被甩出液体的增加而增加，最后在水泵的出口将液体排出。液体就这样连续不断地从液池中被吸上来然后又连续不断地从水泵出口被排出去。
1.2水泵的结构形式
水泵的主要结构形式有卧式、立式及斜式。立式水泵一般平面尺寸小、高度较大，运行中水泵叶轮淹没于水中，该种水泵启动方便，但该种水泵安装要求较高，检修难度较大；卧式水泵要求泵房面积较大，该种水泵泵房荷载较均匀，该种水泵叶轮高于进水池水位时需增加充水设备，但其检修较方便。
1.3选择原则
在进行水泵选择时应根据生产及生活需要满足流量和扬程要求，应保证水泵在高效区运行，以保证水泵在长期运行中保持较高效率，能量消耗较少，运行费用较低，在设计标准的各种工况下保证水泵机组能正常运行，其保证其在运行中不发生汽蚀、振动及超载现象，并保证其便于安装、维修和运行管理。
在选择时不可片面考虑单台泵高效率运行，应兼顾水泵组运行的整体效果，并应尽量选用大功率水泵以减少工作泵台数，并应充分认识到大功率水泵效率高以利于节能。
应保证并联工作泵台数不超过3台以保证其在高效区运行，若要实现某水泵既单独运行又并联运行在选泵时应保证每台泵并联时的工况点接近高效段左边界，实现单泵运行时工况点右移时仍处于高效段内，以保证在整个工况变化范围内高效运行。
2 建筑给排水设计中水泵选用的要点
2.1 给水泵选择
建筑给排水设计中给水泵的选用主要包括高位水箱给水、气压罐供水和变频调速泵给水等要点。
2.1.1建筑给水泵选用高位水箱供水方式
水箱和水泵组成了高位水箱供水，将高位水箱分区适当设置在各区上层，具有调节水量、稳定水压和贮存的作用。设置在地下室或着底层的水泵输送水箱里面的水，其供水的方式是先由水池到水泵输送到水箱在输送到给水管网最后供给用户。高位水箱供水方式依据水箱、管网和水泵三者之间的相互关系，可以分为串联分区水箱给水、并联分区水箱给水、减压水箱供水、水泵双出口供水和减压阀给水等方式。
2.1.2建筑给水泵选用气压罐供水方式
气压罐的本身其实是一个承压水箱，气压罐供水是水泵水箱的变形，其适用于多种形式的水泵水箱供水。这种气压罐供水的方式的布置不受建筑条件的影响，其可以适当的布置在建筑物的中间层，地下室、室外和顶层等。而气压罐只是一种给水的补充设备，在实际的应用中代替不了高位水箱。其在用于不需要布置高位水箱的生活用水和为消防高区增加压力的设备时，具有一种运行可靠和便捷的特点，但由于其钢材消耗大、水头大和有限的系统水量，降低了供水的可靠性和水压的稳定性。
2.1.3建筑给水泵选用变频调速泵给水方式
该种形式可根据系统用水情况自动改变水泵转速以保证水泵处于高效区工作，并可实现流量调节，该种形式可省去高位水箱，并可节省占地面积，减少二次污染的机会，且供水压力稳定，水质较好，适于不允许设水箱且用水量不均匀的情况，但该种形式投资较大，对供电要求高，维护复杂导致经常费用较高，且系统存在一定范围的流量失调区和低效运行区域等。
2.2 排水泵选择
高层建筑一般设有地下排水设施，设计采取分别设置污废水的集水池来收集污废水，然后用潜水排污泵分别提升输送至室外化粪池和市政排水管网。要使地下室污废水排放畅通，在选择排污泵时要考虑到地下污废水特别是粪便水中含有较多的线状物质。排污泵要具有一定的抽吸、撕裂线状物质的功能，否则易造成排污泵的堵塞，损坏电机。
水泵的控制手段与能否及时排除集水池来水密切相关，自动控制不仅有助于及时排水，还可减少集水池的容积。改造后的三座泵站均实现了自动水位控制与人工现场控制两种方式。采用一控二、一控三软启动控制柜，还具有工况参数的采集与处理、故障报警、计算机远程控制接口等功能。
排水泵站是耗费电能较高的市政设施，在节能减排大环境要求下，要确保其节能运行，要优先选用变频水泵。排污泵选择还应考虑一次抽吸时间，这关系到排污泵每小时启动次数和集水池容积大小。参考有关资料，一般排污泵一次抽吸时间不少于 5min 合适。
2.3 消防泵选择
为了确保消防工作的安全可靠，设计中应注意以下两方面的工作：一是要使设计的消防管道系统有其理想的特性曲线，即当流量变化大时，管道的水头损失波动较小，使管内压力变化保持平衡或变化较小。要做到这一点，只能使设计的管径尽可能大些，而这显然是有限的。要么采用变额调速水泵，但建设单位多因其价高而拒用。二是在选择消防水泵时应使选用水泵的H-Q特性曲线与管道的特性曲线协调。
增压泵设在屋顶专用小房间内，其电源为消防专用电源。增压泵的启动可以用消火栓内的按钮启动，也可以在消防水箱出水管上设水流指示器启动。也就是说，对多层建筑，可以不设置通常意义上高层民用建筑中设置的消防主泵，而仅设置为火灾初期 10min 服务的消防增压泵。高层民用建筑中，屋顶消防水箱贮水和对最不利消火栓栓口处静水压的要求仅仅是保证消防主泵启动前所需的消防用水和水压要求,其消防主泵应预留备用泵,当主泵电机过载热继电器动作、断路器跳闸或接触器发生故障则备用泵自动运行,其是以消防管网压力作为备用泵启动的控制依据,该系统可大大提高给水系统的可靠性。
3 建筑给排水设计中水泵工况点的调节措施
节流调节。其是在水泵运行中通过调节水泵出水管上阀门开启度来改变水泵的工况点，其原理是通过增加系统阻力来改变管路特性曲线，但该种方式不可避免的增加能耗因此近年来不被提倡，但其具有防止机组超载和防止汽蚀的作用。
换轮运行。其是基于离心泵切削律的一种方法，在一定的切削范围内可视水泵的效率不变，其性能参数Q、H等的变化符合切削定律，该种调节方式适于水泵工况点季节性变化且其变化程度相对稳定的情况以及给水系统为分期建设的情况，其更换叶轮后可保证水泵在较长一段时间内处于高效区稳定运行，并可实现系统安全、节能运行。
调速运行。该种方式当前应用较广，其是通过改变水泵的转速来改变水泵的特性曲线以实现节能运行，该系统对流量扬程的变化适应性强并可最大限度的节约电耗，同时可通过水泵机组的合理选择与搭配，即用不同的水泵组合满足不同的工况段，实现大泵满足大流量，小泵满足小流量，但该系统适于小流量供水且自控水平要求不高。
4 结语
整个建筑给排水工程的核心部位就是水泵，所以，在建筑给排水的设计中水泵的选择要在充分掌握了解水泵的工作原理和结构类型及水泵的选择原则和要点的基础上进行科学合理的选择，以保证建筑给排水的各个系统能够高效、安全和正常的运行，达到一种环保、节水、降耗、节支的目的，使建筑给排水系统的投入使用具有安全性、稳定性和经济性的特点。
参考文献
[1]聂梅生.給水排水工程快速设计手册一建筑和小区给水排水[M].北京:中国建筑工业出版社，2000(11).
[2]林敏霞.浅谈给水泵站工艺设计中水泵的选择与节能[J].福建给水排水，2001，(特1):12～14．
关键词：给排水设计；水泵；选用要点
中图分类号：S276 文献标识码：A 文章编号：
在现代建筑尤其是高层建筑中，给排水专业水泵的设计至关重要，其中包括给水水泵、排水水泵和消防水泵，选用水泵的特性及其参数将直接关系到建筑工程能否稳定及安全的重要因素，因此在水泵选择时应给予充分重视。
1 水泵的概述
1.1水泵的工作原理
在水泵打开前将泵体充满液体，水泵被打开后，泵体内的液体会随着泵体内的叶轮做高速旋转运动，叶轮在离心力的作用下在出口处将液体甩出，在泵体扩散室内被甩出的液体的速度逐步的变得的缓慢，液体被甩出后，叶轮中心处形成真空低压区，液池中的液体在外界大气压的作用下，经吸入管流入水泵内。
在一定容积的泵体扩散室内，压力会随着被甩出液体的增加而增加，最后在水泵的出口将液体排出。液体就这样连续不断地从液池中被吸上来然后又连续不断地从水泵出口被排出去。
1.2水泵的结构形式
水泵的主要结构形式有卧式、立式及斜式。立式水泵一般平面尺寸小、高度较大，运行中水泵叶轮淹没于水中，该种水泵启动方便，但该种水泵安装要求较高，检修难度较大；卧式水泵要求泵房面积较大，该种水泵泵房荷载较均匀，该种水泵叶轮高于进水池水位时需增加充水设备，但其检修较方便。
1.3选择原则
在进行水泵选择时应根据生产及生活需要满足流量和扬程要求，应保证水泵在高效区运行，以保证水泵在长期运行中保持较高效率，能量消耗较少，运行费用较低，在设计标准的各种工况下保证水泵机组能正常运行，其保证其在运行中不发生汽蚀、振动及超载现象，并保证其便于安装、维修和运行管理。
在选择时不可片面考虑单台泵高效率运行，应兼顾水泵组运行的整体效果，并应尽量选用大功率水泵以减少工作泵台数，并应充分认识到大功率水泵效率高以利于节能。
应保证并联工作泵台数不超过3台以保证其在高效区运行，若要实现某水泵既单独运行又并联运行在选泵时应保证每台泵并联时的工况点接近高效段左边界，实现单泵运行时工况点右移时仍处于高效段内，以保证在整个工况变化范围内高效运行。
2 建筑给排水设计中水泵选用的要点
2.1 给水泵选择
建筑给排水设计中给水泵的选用主要包括高位水箱给水、气压罐供水和变频调速泵给水等要点。
2.1.1建筑给水泵选用高位水箱供水方式
水箱和水泵组成了高位水箱供水，将高位水箱分区适当设置在各区上层，具有调节水量、稳定水压和贮存的作用。设置在地下室或着底层的水泵输送水箱里面的水，其供水的方式是先由水池到水泵输送到水箱在输送到给水管网最后供给用户。高位水箱供水方式依据水箱、管网和水泵三者之间的相互关系，可以分为串联分区水箱给水、并联分区水箱给水、减压水箱供水、水泵双出口供水和减压阀给水等方式。
2.1.2建筑给水泵选用气压罐供水方式
气压罐的本身其实是一个承压水箱，气压罐供水是水泵水箱的变形，其适用于多种形式的水泵水箱供水。这种气压罐供水的方式的布置不受建筑条件的影响，其可以适当的布置在建筑物的中间层，地下室、室外和顶层等。而气压罐只是一种给水的补充设备，在实际的应用中代替不了高位水箱。其在用于不需要布置高位水箱的生活用水和为消防高区增加压力的设备时，具有一种运行可靠和便捷的特点，但由于其钢材消耗大、水头大和有限的系统水量，降低了供水的可靠性和水压的稳定性。
2.1.3建筑给水泵选用变频调速泵给水方式
该种形式可根据系统用水情况自动改变水泵转速以保证水泵处于高效区工作，并可实现流量调节，该种形式可省去高位水箱，并可节省占地面积，减少二次污染的机会，且供水压力稳定，水质较好，适于不允许设水箱且用水量不均匀的情况，但该种形式投资较大，对供电要求高，维护复杂导致经常费用较高，且系统存在一定范围的流量失调区和低效运行区域等。
2.2 排水泵选择
高层建筑一般设有地下排水设施，设计采取分别设置污废水的集水池来收集污废水，然后用潜水排污泵分别提升输送至室外化粪池和市政排水管网。要使地下室污废水排放畅通，在选择排污泵时要考虑到地下污废水特别是粪便水中含有较多的线状物质。排污泵要具有一定的抽吸、撕裂线状物质的功能，否则易造成排污泵的堵塞，损坏电机。
水泵的控制手段与能否及时排除集水池来水密切相关，自动控制不仅有助于及时排水，还可减少集水池的容积。改造后的三座泵站均实现了自动水位控制与人工现场控制两种方式。采用一控二、一控三软启动控制柜，还具有工况参数的采集与处理、故障报警、计算机远程控制接口等功能。
排水泵站是耗费电能较高的市政设施，在节能减排大环境要求下，要确保其节能运行，要优先选用变频水泵。排污泵选择还应考虑一次抽吸时间，这关系到排污泵每小时启动次数和集水池容积大小。参考有关资料，一般排污泵一次抽吸时间不少于 5min 合适。
2.3 消防泵选择
为了确保消防工作的安全可靠，设计中应注意以下两方面的工作：一是要使设计的消防管道系统有其理想的特性曲线，即当流量变化大时，管道的水头损失波动较小，使管内压力变化保持平衡或变化较小。要做到这一点，只能使设计的管径尽可能大些，而这显然是有限的。要么采用变额调速水泵，但建设单位多因其价高而拒用。二是在选择消防水泵时应使选用水泵的H-Q特性曲线与管道的特性曲线协调。
增压泵设在屋顶专用小房间内，其电源为消防专用电源。增压泵的启动可以用消火栓内的按钮启动，也可以在消防水箱出水管上设水流指示器启动。也就是说，对多层建筑，可以不设置通常意义上高层民用建筑中设置的消防主泵，而仅设置为火灾初期 10min 服务的消防增压泵。高层民用建筑中，屋顶消防水箱贮水和对最不利消火栓栓口处静水压的要求仅仅是保证消防主泵启动前所需的消防用水和水压要求,其消防主泵应预留备用泵,当主泵电机过载热继电器动作、断路器跳闸或接触器发生故障则备用泵自动运行,其是以消防管网压力作为备用泵启动的控制依据,该系统可大大提高给水系统的可靠性。
3 建筑给排水设计中水泵工况点的调节措施
节流调节。其是在水泵运行中通过调节水泵出水管上阀门开启度来改变水泵的工况点，其原理是通过增加系统阻力来改变管路特性曲线，但该种方式不可避免的增加能耗因此近年来不被提倡，但其具有防止机组超载和防止汽蚀的作用。
换轮运行。其是基于离心泵切削律的一种方法，在一定的切削范围内可视水泵的效率不变，其性能参数Q、H等的变化符合切削定律，该种调节方式适于水泵工况点季节性变化且其变化程度相对稳定的情况以及给水系统为分期建设的情况，其更换叶轮后可保证水泵在较长一段时间内处于高效区稳定运行，并可实现系统安全、节能运行。
调速运行。该种方式当前应用较广，其是通过改变水泵的转速来改变水泵的特性曲线以实现节能运行，该系统对流量扬程的变化适应性强并可最大限度的节约电耗，同时可通过水泵机组的合理选择与搭配，即用不同的水泵组合满足不同的工况段，实现大泵满足大流量，小泵满足小流量，但该系统适于小流量供水且自控水平要求不高。
4 结语
整个建筑给排水工程的核心部位就是水泵，所以，在建筑给排水的设计中水泵的选择要在充分掌握了解水泵的工作原理和结构类型及水泵的选择原则和要点的基础上进行科学合理的选择，以保证建筑给排水的各个系统能够高效、安全和正常的运行，达到一种环保、节水、降耗、节支的目的，使建筑给排水系统的投入使用具有安全性、稳定性和经济性的特点。
参考文献
[1]聂梅生.給水排水工程快速设计手册一建筑和小区给水排水[M].北京:中国建筑工业出版社，2000(11).
[2]林敏霞.浅谈给水泵站工艺设计中水泵的选择与节能[J].福建给水排水，2001，(特1):12～14．