水泵系統(tǒng)安裝技術(shù)研究

汪進步

（上海雋城置業(yè)有限公司，上海201800）

0 引言

隨著社會的不斷發(fā)展，技術(shù)日新月異，人們對生活水平的要求不斷提高，對安裝工程的質(zhì)量要求也越來越高。機電工程在建筑工程領(lǐng)域具有舉足輕重的作用，而設(shè)備安裝又是重中之重，設(shè)備安裝的正確與否，質(zhì)量的可靠與否，直接影響著人們?nèi)粘Ｉ畹氖孢m度。建筑是承載體，機電是功能的體現(xiàn)，兩者有效結(jié)合，才能形成一個完美的建筑工程。

1 水泵系統(tǒng)的組成

建筑內(nèi)水泵泵組一般由水泵本體、水泵基座、減振設(shè)施、水泵進出口連接管、管道支架、水泵配電系統(tǒng)、水泵控制系統(tǒng)等組成。

2 組成構(gòu)件的制作及安裝控制要點

2.1 水泵基礎(chǔ)的設(shè)計、施工

2.1.1 基礎(chǔ)的深化設(shè)計

水泵基礎(chǔ)需要根據(jù)成排水泵型鋼基礎(chǔ)的長度、寬度，水泵組的重量，水箱的位置等條件，由廠家或施工單位深化設(shè)計完成圖紙。圖紙中需要標注地腳螺栓孔的位置及預(yù)留孔洞的大小、基礎(chǔ)高度、配筋情況，并且要求地腳螺栓預(yù)留孔底與結(jié)構(gòu)地面有50 mm的距離。

對基礎(chǔ)高度進行設(shè)計時一定要考慮建筑地面做法，保證基礎(chǔ)的凈高要求，一般基礎(chǔ)的高度要求不小于20 cm，同時根據(jù)設(shè)備的要求，如體積、重量比較大，則需增加混凝土基礎(chǔ)配筋。混凝土的強度等級通常采用C30。

2.1.2 基礎(chǔ)的澆筑施工

先根據(jù)設(shè)備房平面圖，按照墻線與基礎(chǔ)的距離定位設(shè)備基礎(chǔ)的具體位置，一般要定位四個點，即基礎(chǔ)四角的位置，并在地面上彈出基礎(chǔ)矩形外框線。矩形外框誤差不大于±20 mm，最后需根據(jù)建筑軸線復(fù)核基礎(chǔ)的定位是否準確。

澆筑混凝土基礎(chǔ)時需要振搗密實，同時保證28天養(yǎng)護期后才可以安裝設(shè)備，基礎(chǔ)的側(cè)面和頂面用1:2.5的水泥砂漿抹灰壓光，保證基礎(chǔ)表面的平整度每米不大于5 mm。

2.2 水泵減振系統(tǒng)的安裝

2.2.1 慣性基座的制作

臥式水泵考慮慣性平衡的原因，需在水泵與彈簧減振之間增加混凝土慣性基座，基座的高度應(yīng)為長度的1/10～1/8，且不小于150 mm，減振臺座的質(zhì)量應(yīng)不小于水泵機組的總質(zhì)量，一般為水泵機組總質(zhì)量的1.0～1.5倍。所以，制作臥式水泵基座時通常采用20號工字鋼，根據(jù)水泵基座的大小尺寸，焊接成比水泵基座一邊大10 cm的矩形，在工字鋼上側(cè)面預(yù)留螺栓孔，供彈簧減振固定時使用，基座選用不下于C20的混凝土澆筑，并預(yù)留地腳螺栓孔，養(yǎng)護28天后，運至現(xiàn)場安裝。

2.2.2 彈簧減振的安裝

根據(jù)計算書選好配套的彈簧減振，先將減振臺座四角用千斤頂頂起，然后將減振器水平放在基礎(chǔ)上，并用水平儀測量保證水平度，再用螺栓將減振器與基礎(chǔ)及減振基座固定，要求減振器的數(shù)量和位置一定按照深化圖紙的規(guī)定定位精確。減振基座四角處的減振器需要固定，中間部位的減振器不需固定，水平移動中間部位的減振器，使重心達到一致（即減振器壓縮量一致）。

2.2.3 橡膠減振器（墊）的安裝

立式水泵通常選用橡膠減振器或橡膠減振墊，橡膠減振器（墊）安裝前需要對基礎(chǔ)表面找平，保證基礎(chǔ)表面的平整度，再將其安裝在混凝土基礎(chǔ)上，然后安裝水泵組的型鋼基礎(chǔ)，同樣再次找平型鋼基礎(chǔ)的表面，需要注意橡膠減振器（墊）的均勻布置，并與地面和型鋼基礎(chǔ)固定。

特別是橡膠減振墊，如果單層不能滿足隔振要求，可以多層疊加布置。

2.3 水泵的管道連接

（1）首先根據(jù)系統(tǒng)的壓力要求合理選用相應(yīng)的材料材質(zhì)、壓力等級，如閥門壓力的選擇不小于管路系統(tǒng)工作壓力的1.5倍，通常選用高于或等于管道壓力等級。

（2）連接法蘭宜選用與閥門壓力等級一致，連接法蘭螺絲的直徑比法蘭孔的直徑小一號。

（3）工作壓力超過1.0 MPa的軟接頭，對抗振要求嚴格，使用年限長，系統(tǒng)工作壓力比較高，高溫高冷的系統(tǒng)，一般選用金屬不銹鋼軟接，長度不小于30 cm，對一般需求的管路系統(tǒng)軟接頭可以選用橡膠軟接頭。

（4）主要控制閥門在安裝前，必須逐一進行嚴密性試驗。

（5）所有材料選擇完成后開始安裝水泵的進出水管路，進水口一端按照圖紙的要求依次安裝連接短管、控制閥門、過濾器、軟接頭、變徑等配件，出水口依次安裝變徑、軟接頭、止回閥、控制閥門等配件，組裝完成后如果進出口管道是水平安裝的，需在水平安裝的閥門兩端處安裝落地式減振支架，如果是垂直安裝的閥門，需增加吊式減振支架。

2.4 進出口管道支架的安裝

水泵進出口管道固定通常選用具有減振功能的支架，相應(yīng)的減振支架需要經(jīng)過計算確認型號，落地支架支撐桿中間采用10 cm×10 cm×5 cm墊木塊隔斷，支撐桿與地面加彈簧減振器；吊式支架需要與頂板固定，根據(jù)管道重量選用頂板固定方式，通常選用鋼板加膨脹螺栓固定，減振方式選用阻尼彈簧減振器，以達到減振的目的。

3 減振器技術(shù)分析

3.1 彈簧減振器的計算公式

（1）減振器固有頻率計算公式：

式中，f0為減振器的固有頻率（Hz）；δ為減振器壓縮變形量（mm）。

（2）設(shè)備干擾頻率計算公式：

式中，n為水泵轉(zhuǎn)速（r/min）。

（3）頻率比計算公式：

式中，f為設(shè)備干擾頻率（Hz）；f0為減振器的固有頻率（Hz）。（4）傳遞率計算公式：

式中，η為傳遞率；D為阻尼比；λ為頻率比。

（5）隔振效率計算公式：

（6）隔聲系數(shù)（衰減量）計算公式：

3.2 實例計算分析

如圖1（右1）所示，上海環(huán)球金融中心位于上海陸家嘴區(qū)域，總建筑面積38萬m2，地上101層，地下3層，建筑主體高度492 m，是以辦公為主，集商貿(mào)、賓館、觀光、會議等功能于一體的綜合性大廈。其中6F、18F、30F、42F、54F、66F、78F、89F為設(shè)備層。

圖1 上海環(huán)球金融中心效果圖

一般減振器施工選型僅考慮水泵減振，并不考慮管道支架減振，且僅根據(jù)廠家配套進場，沒有經(jīng)過復(fù)核，往往要等到現(xiàn)場安裝及調(diào)試完成后，才發(fā)現(xiàn)振動和噪音比較大，帶來的成本增加及進度影響難以估計。

對上海環(huán)球金融中心這個高標準項目，我們首先進行的是通過計算選型，尤其是78層以上以酒店、餐廳、VIP會客室為主，對隔振降噪要求比較高，本次以89層空調(diào)水泵設(shè)備及管道相應(yīng)參數(shù)進行實際選型計算。

（1）89層設(shè)備層水泵編號：CP8901～CP8904。

（2）水泵轉(zhuǎn)速：1 450 r/min。

（3）水泵流量：2 472 L/min。

（4）揚程：485 kPa。

（5）運行重量/設(shè)備凈重：802 kg/617 kg。

（6）水泵出水管管徑DN200，選用DN200蝶閥1個，DN200緩閉式止回閥1個，DN200橡膠軟接頭1個。

（7）水泵出水管管道計算長度：3.53 m。

3.2.1 水泵出口管道支架彈簧減振計算

總重量詳細計算表如表1所示。

表1 總重量詳細計算表

管道減振安裝示意圖如圖2所示。

圖2 管道減振安裝示意圖

彈簧減震計算如下：

（1）隔振設(shè)備轉(zhuǎn)速：1 450 r/min（同水泵轉(zhuǎn)速）。

（2）隔振設(shè)備重量：440 kg。

（3）減振體系總重量（W）：440 kg。

（4）擬選用減振器：

1）每點選用2只：W/2=220 kg/只（即單只載荷）；

2）減振器型號：吊式阻尼彈簧減振器，規(guī)格為XHS-250。

（5）設(shè)備干擾頻率：f=n/60≈24.2 Hz。

（6）減振器固有頻率f0：

式中，δ為減振器壓縮變形量，δ=29 mm。

（7）隔振效率：

式中，D為阻尼比，D=0.06。

（8）隔聲系數(shù)（衰減量）：式中，N為隔振系數(shù)；η為傳遞率。

（9）結(jié)論：經(jīng)過以上計算可知，隔振降噪效果甚佳，管道減振支架選型較好，符合工程實際要求。

3.2.2 水泵彈簧減振器的計算

水泵減振安裝示意圖如圖3所示。

圖3 水泵減振安裝示意圖

（1）隔振設(shè)備轉(zhuǎn)速：1 450 r/min。

（2）隔振設(shè)備重量：凈重617 kg，運行重量802 kg。

（3）設(shè)計減振臺座（支架）重量：999 kg。

（4）減振體系總重量（W）：802+999=1 801 kg（包括設(shè)備運行重量）。

（5）選用減振器：

1）每臺選用8只：W/8≈225 kg/只（即單只載荷）；

2）減振器型號：阻尼彈簧復(fù)合減振器，規(guī)格為ZTA-250。

（6）設(shè)備干擾頻率：f=n/60≈24.2 Hz。

（7）減振器固有頻率f0：

式中，δ為減振器壓縮變形量，δ=40 mm。

（8）隔振效率：

式中，D為阻尼比，D=0.06。

（9）隔聲系數(shù)（衰減量）：

式中，N為隔振系數(shù)；η為傳遞率。

（10）結(jié)論：經(jīng)過以上計算可知，隔振降噪效果甚佳，水泵減振選型較好，符合工程實際要求。

4 創(chuàng)新控制一體化

4.1 空調(diào)系統(tǒng)的控制創(chuàng)新

空調(diào)系統(tǒng)的水泵控制主要依靠樓宇自控系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)水流量、壓差的變化，控制空調(diào)水泵變頻、變流量。

冷凍水循環(huán)水泵、冷卻水循環(huán)水泵、冷卻塔風機及相關(guān)電動閥與冷凍水機組需要一一對應(yīng)聯(lián)鎖啟停，冷卻塔出水溫度需要控制進出水管間的旁通閥流量，同時控制冷卻塔風機轉(zhuǎn)速。

另外，需要注意的是一次泵變頻最小流量應(yīng)大于冷水機組蒸發(fā)器的極限最小流量。

整個空調(diào)系統(tǒng)通過水流量、壓力、溫度、電動調(diào)節(jié)閥、平衡閥、整體平衡運行，依靠樓宇BMS自控系統(tǒng)實現(xiàn)自動檢測控制并顯示、分析、處理、記錄、存儲、打印空調(diào)設(shè)備和系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)參數(shù)，物業(yè)人員根據(jù)這些數(shù)據(jù)反饋能更好地運行空調(diào)系統(tǒng)，以達到節(jié)能環(huán)保、降低能耗的目的。

4.2 生活給水系統(tǒng)的控制創(chuàng)新

生活給水系統(tǒng)與人們的日常生活息息相關(guān)，探討怎樣才能高效地供水，并杜絕不必要的漏水，同時根據(jù)日常用水高峰期、平時期用水量的不同及時滿足生活需要十分必要。通常的供水控制方式已不能滿足人們不斷提高的生活水平的需要，下面以上海奉賢蘇寧電器廣場項目中的生活水泵工程為對象，重點研究水泵的自控系統(tǒng)、運行效果及改進創(chuàng)新，以達到人們高質(zhì)量、高標準的要求。

上海奉賢蘇寧電器廣場項目位于奉賢區(qū)望園南路、南奉公路，總建筑面積約16萬m2，其中住宅約9萬m2，商業(yè)約7萬m2，住宅由1#～9#樓組成，地下一層，地上18層，高度52 m。生活水泵房設(shè)在地下一層，1#～5#樓合用一座地下室生活給水泵房；6#～9#樓合用一座地下室生活給水泵房。

生活水泵的控制系統(tǒng)通常由水泵、控制柜、電接點壓力表、水力浮球閥等部件組成，奉賢蘇寧電器廣場項目住宅生活水泵控制系統(tǒng)開始采用水泵出口加電接點壓力表、屋面水箱進水口加水力液位浮球閥控制水泵的運行。經(jīng)過一段時間的運行后，屋面水箱出現(xiàn)液位浮球閥關(guān)閉不嚴現(xiàn)象，水箱產(chǎn)生溢流，嚴重時水箱溢滿至地面，同時也出現(xiàn)末端用水水壓不穩(wěn)現(xiàn)象。

為解決問題，現(xiàn)場改進了控制系統(tǒng)，新的控制系統(tǒng)增加了電子液位計、電動閥，電接點壓力表改為遠傳壓力表，增加了新的報警系統(tǒng)。屋頂水箱電動閥、液位控制器安裝示意圖如圖4所示。

圖4 水箱電動閥、液位控制器安裝示意圖

（1）在泵組出水管主管上設(shè)置一塊遠傳壓力表，遠傳壓力表相比電接點壓力表的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在模擬量代替了開關(guān)量，可使水壓壓力變化更精準地反饋給變頻水泵，水泵再根據(jù)管道壓力變化調(diào)整水泵轉(zhuǎn)速，滿足系統(tǒng)壓力、流量需求。

（2）每棟樓的屋頂水箱進水管上均設(shè)置一套電動閥、一個液位水力浮球閥，屋頂水箱內(nèi)設(shè)置液位控制器，地下一層泵房的水箱內(nèi)設(shè)置電子液位計。電動閥根據(jù)屋頂水箱內(nèi)液位計水位的高低開啟閥門，地下室水箱內(nèi)電子液位計需要水泵聯(lián)動，根據(jù)液位的高低來強制水泵的啟停。屋頂水箱內(nèi)液位計也需要與變頻水泵聯(lián)動，根據(jù)液位的高低來強制水泵的啟停，需要注意的是，幾個屋頂水箱內(nèi)的液位計都要同時與地庫水泵進行聯(lián)動，控制啟停。整個控制系統(tǒng)的運行需要對控制箱進行邏輯關(guān)系設(shè)置，地下室水泵房內(nèi)設(shè)置一塊顯示屏，把屋頂水箱內(nèi)的液位情況顯示在泵房內(nèi)，如水箱內(nèi)液位實時高度以及超液位報警等。后期根據(jù)物業(yè)需要，甚至可以改進把信號同步傳輸?shù)轿飿I(yè)值班中心。

通過此次改造保證了供水的水壓穩(wěn)定，并設(shè)置報警信號傳遞，保證了漏水的及時修復(fù)，同時比較節(jié)約能源，也滿足了住戶對水壓的穩(wěn)定性要求。

5 結(jié)語

水泵安裝是一個系統(tǒng)工程，需要嚴格控制各個安裝環(huán)節(jié)的質(zhì)量，同時根據(jù)設(shè)計要求謹慎選擇合適的減振裝置，合理優(yōu)化控制系統(tǒng)，不斷創(chuàng)新水泵安裝技術(shù)，以滿足人們不斷提高的生活水平的需要。

[1]水泵隔振技術(shù)規(guī)程：CECS 59—1994[S].