談生活及消防水泵如何選型

王 玉 成

(大同市二院建筑設計研究有限責任公司，山西 大同 037000)

水泵是日常生產(chǎn)、生活中常見的設備，除依靠重力自流排除的污廢水外，其他流體輸送都要用到水泵。在給排水設計中，關于水泵如何選型，需要有明確的認識，有必要把相關的公式、數(shù)據(jù)做專門的匯總。所選擇的水泵除應能夠滿足生產(chǎn)、生活的需要，還要符合節(jié)能環(huán)保的要求。

1 水泵的選型依據(jù)

水泵的選型主要是根據(jù)流量和揚程來確定，它們之間是對應關系，不是固定值。即用水量Q是隨時發(fā)生變化的，而揚程H隨之而變。一般Q越大，H越低。這兩個參數(shù)的數(shù)值表示在平面坐標里是一條曲線，即水泵性能曲線，數(shù)值最終需要計算確定，下面詳細說明如何進行計算。

1.1 流量

1)給水泵一般按照秒流量計，Ng為用水器具當量數(shù)，U為同時出流概率。

a.用水量不集中，比如住宅，按照qg=0.2U·Ng。

b.用水量集中的分別按照以下公式：

qs=0.2α√Ng。

qs=∑q·n·b。

其中，q為用水器具流量；n為使用人數(shù)；b為同時使用百分數(shù)；α為系數(shù)。

2)建筑物內(nèi)污廢水提升水泵如果集水坑沒有調(diào)蓄功能，按照秒流量計，如果有，按照最大小時流量計。小區(qū)污水流量按照最大小時流量計。

3)熱水循環(huán)泵的流量按照配水管的熱損失計算。c為熱工當量，ρ為密度，Δt為進出水溫差。

qx=Qs/cρΔt。

循環(huán)流量一般很小，配水管熱損失Qs可按單體建筑：(3%～5%)Qh,小區(qū)(4%～6%)Qh，循環(huán)泵揚程只考慮延程和局部水損，一般也很小。選泵時可稍偏大一些。

1.2 揚程

1)水泵揚程計算公式：H=Ho+ΔH+h。

其中，Ho為最不利點所需壓力;ΔH為最不利點與蓄水池(箱)水面高差；h為全部水頭損失。

楊年豐盯著高河，直讓高河渾身不自在。楊年豐的表情突然變得死氣沉沉，說道：“車子快沒油了，先去加油。”高河木訥地點了點頭。

其中Ho，ΔH比較明確，根據(jù)規(guī)范要求和圖紙中數(shù)據(jù)可以得到。比如水龍頭：Ho最小可以取0.05 MPa；消火栓：如果充實水柱為10 m，Ho可以取0.25 MPa。如果充實水柱為13 m，Ho可以取0.35 MPa。噴淋噴頭：最小0.05 MPa。污水泵末端流出水頭按2 m～3 m。各種設備根據(jù)自身要求可以知道Ho，而ΔH可以根據(jù)圖紙中的標高得出。關鍵的問題在于h。

h包括水泵吸水管和壓水管管路沿程損失、各種管件局部損失、各閥件儀表(水表等)的水頭損失。其中閥件儀表水損可以取經(jīng)驗數(shù)值，具體為：

住宅入戶水表0.01 MPa，建筑物或小區(qū)引入管水表0.03 MPa(消防工況校核0.05 MPa)。

比例式減壓閥的水頭損失，閥后動水壓宜按閥后靜水壓的80%～90%采用。

管道過濾器0.01 MPa。

倒流防止器0.025 MPa～0.04 MPa。

濕式報警閥0.04 MPa，水流指示器0.02 MPa，雨淋閥0.07 MPa。

為了表示方便，可以將涉及到的上列各種閥件、儀表總水損表示為a。然后根據(jù)建筑高度和水平距離計算管道長度，表示為L。按照50‰水頭估算損失計算。然后配件局部損失按照25%～30%計，簡化了計算?？偨Y(jié)為:

H=Ho+ΔH+a+(1.25～1.3)L50‰。

看似由4部分組成，其實前3項都可以按照本文所述很快確定，第4項只要L計算完成即可。這樣清晰分項，既簡單也不容易漏項。

2)單體民用建筑的層高不超過3.5 m，揚程H(從室外地面算起)可以用經(jīng)驗法初步估算，即H=4(n+1)，n為建筑物層數(shù)。

1.3 功率和效率

水泵的正確選型需要弄清楚水泵的工作原理。不僅要確定Q，H，還要選擇高效區(qū)。下面我們先熟悉以下幾個概念:

1)有效功率Ny=ρgQH;

2)軸功率N;

3)水泵效率η=Ny/N。

η在平面坐標上是一條拋物線，有一個峰值，峰值對應一個流量Q′。所謂高效區(qū)就是這個流量坐標兩側(cè)的流量值所確定的區(qū)間，當水泵的流量位于這個區(qū)間時，對應的η較高，其中包含η的峰值。而我們選擇水泵，一般要把設計流量選擇在Q′的右側(cè)，即效率曲線的下降段，這是為了保證水泵始終在高效段運行。

另外還需要掌握一個概念，水泵的原動機(電機)功率Nj=N/η′，這是因為原動機(電機)帶動水泵葉輪工作時也有能量損失，也存在一個效率，即電機效率η′。

2 工頻水泵單泵的選型

2.1 單級泵

僅1個葉輪的水泵為單級泵，水泵總是與一定的管路系統(tǒng)相連的，管路有它的工況曲線，工況曲線也是由流量Q、揚程H確定的，即H=H1+SQ2，H1是整個系統(tǒng)靜揚程，S是管道比阻。水泵的實際流量是它的性能曲線和管道工況曲線的交點對應的數(shù)值。選泵其實是選范圍，我們通常以設計流量選泵，比如設計流量97.2 m3/h(27 L/s)，設計揚程54 m；如果我們按照表1選型，選擇100KQL/W87-60-30/2?？梢钥吹疆斄髁縌′=87 m3/h(24.2 L/s)時，揚程為60 m，最高效率為73%。因97.2 m3/h≥87 m3/h，即設計流量在Q′的右邊，處于效率曲線下降段。根據(jù)圖1，可以看到揚程大約57 m，滿足設計要求。實際流量通常小于設計流量，有可能更靠近Q′，因此效率會更高，這樣就保證了水泵始終在高效段運行。

2.2 多級泵

如果設計流量Q=58 m3/h，H仍為54 m。此時從表1選單級泵會有困難，沒有合適的流量、揚程組合。單級泵雖然最高揚程也可達125 m，但對于揚程的改變不如多級泵簡單方便。并且滿足同樣揚程需求時成本較高。多級泵是進出水段和中段通過拉桿組合在一起的離心泵，具有2個或2個以上葉輪，也是依靠葉輪的旋轉(zhuǎn)獲取離心力，它的輸出壓力可以很大，揚程可根據(jù)需要增減葉輪的級數(shù)來滿足要求。本例如果選擇多級泵，則從表2很容易找到滿足條件者(序號6 100-64-55)。

3 變頻泵的選型

變頻泵不同于工頻泵，其轉(zhuǎn)速不恒定。它是根據(jù)用水量的變化，智能調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速。用水量增大時自動升速，反之，降速。實時動態(tài)調(diào)節(jié)，保障用戶末端的壓力恒定。不僅通過調(diào)速來調(diào)節(jié)流量，實際還要運用泵的組合，根據(jù)用水量的變化，控制水泵的運行臺數(shù)來調(diào)節(jié)流量，這種變頻加并聯(lián)的組合可以適應流量較大范圍的變動，同時揚程基本穩(wěn)定，達到高效節(jié)能的要求。成套設備的水泵一般為并聯(lián)組合，即揚程確定后，根據(jù)流量來確定需要運行的泵的臺數(shù)。一般泵的組合為同種型號，并聯(lián)流量小于單泵運行時每臺泵流量的疊加。以設計流量118 m3/h、揚程54 m為例，這時選擇兩臺型號為100-64-55的多級泵并聯(lián)即可滿足要求，并且應設置一臺同型號的泵備用。

表1 單級泵水泵型號列表

表2 多級泵水泵型號列表(KQDP/KQDQ100-64性能)

4 疊壓供水設備的選型

這種設備主要是出于節(jié)能的考慮，可以利用市政管網(wǎng)壓力而又不產(chǎn)生負壓，不影響其他用戶。其不同于普通水泵的配套設施有穩(wěn)流補償器、真空抑制器、旁通以及小型水箱。這些設置都是為了利用市政壓力和不影響本設備前端管網(wǎng)壓力。其核心設備是變頻泵組。整體設備選型實際還是選泵組，方法同上。只不過運行過程中因利用市政管網(wǎng)壓力，揚程可以減小，比如市政管網(wǎng)壓力為0.35 MPa～0.3 MPa，如果用水系統(tǒng)Q=58 m3/h，H=54 m，實際運行時水泵揚程可以減小0.30 MPa(30 m)，即揚程為24 m就能正常供水，節(jié)能效果顯著，而當市政壓力用水高峰時段不能利用時，可以通過變頻泵組的調(diào)節(jié)作用來實現(xiàn)正常供水。

5 結(jié)語

水泵種類繁多，按大類分有葉片泵(離心泵、軸流泵、混流泵)、容積泵(活塞泵、轉(zhuǎn)子泵)、其他泵(螺旋泵、射流泵)；還有單吸、雙吸；清水泵、污水泵；潛水泵、管道泵之分，無論哪種水泵，都是以流量Q和揚程H來選型的。只要按照前面所列公式計算出Q和H，理解了水泵工作原理，都不難選擇水泵。另外，水泵組合形式還有串聯(lián)，這種比較簡單，只要選擇流量相近的水泵，串聯(lián)揚程按略小于單泵運行時每臺泵揚程的疊加即可。