《建筑给水排水工程》电子教案（第4讲）第一章建筑内部给水系统（8-9节）课程名称：建筑给水排水工程第_4周，第4讲次摘要1.8增压和贮水设备授课题目（章、节）1.9给水水质防护本讲目的要求及重点难点：【目的要求】要求学生掌握给水系统增压和贮水设备的计算和选型以及防止生活水被污染的措施【重】点】设备选型与设备间的布置【难点】气压供水设施的原理及计算内容【本讲课程的引入】前面第7节的内容学了给水系统的水力计算，那么水力计算的内容我们已经知道：就是计算给水管网系统中各管段的管经d、计算各管段通过设计秒流量时所造成的水头损失h，根据每段的水头损失h，求整个管网系统所需水压H，复核市政给水管网的水压能否满足系统最不利配水点所需要的水压，根据计算压力选择水泵、水箱或气压水等加压设备并确定所需扬程安装位置和安装高度等。1.8增压和贮水设备1.8.1增压设备1.水泵（一）水泵装置的进水方式1），直接抽升一一水泵直接从市政管网抽水特点：充分利用市政管网水压，减少水泵经常运转费用。闭式系统，保护水质不受污染。系统简单，减少基建投资。引起市政管网压力降低，影响相邻建筑用水。缺点：①有可能因回流而污染城市生活饮用水②造成室外管网局部水压下降，影响附近用户用水。目前，由于城市工业的发展，住宅、公共建筑的增加，室外管网供水压力不足的情况下，为保证市政管网的正常工作管理部门对此种抽水方式加以限制，一般说来，生活给水泵不得直接从市政管网直接抽水。在室外给水管网流量能满足要求的前提下，消防泵可否直接抽升？从理论上讲应该是可以的。因为火灾发生几率小，且消防车也是从市政管网抽水的。测试资料表明，在市政管网足够大时，水泵抽水引起相邻管道压力降低值并不大。但设计中如采用消防水泵直接抽水，需得到有关部门的同意。上海和平饭店、中百公司、北京燕京饭店、建国饭店等消防泵都采用直接从室外管网抽水方式。水泵从大干管上抽水，当室外给水管网为大管径，室内为小泵时，水泵直接从室外给水管网吸水时，影响甚微。湖南省院和长沙自来水公司曾进行水泵直接吸水的科学试验，水管为管道泵，吸水后室外给水管网降低压力仅为10~15KPa。为保证消防时的水压要求和避免水泵吸水而使室外给水管网造成负压，规范规定，吸水时，室外给水管网压力不得低于100KPa，且直吸时水泵应装有低压保护装置（当外管网压力低于100KPa时，水泵自动停转)。水泵直吸时，计算水泵扬程，应考虑室外管网压力，因室外管网压力是变化的，当室外管网为最大压力时，应校核水泵出口压力是否过高，在某工程曾发生因选泵时没考虑室外管网的有效压力，造成在使用时消防水龙带爆破的事故。2），间接抽升在建筑物内部抽水量较大，不允许直接从市政给水管网抽水时，常建水池。水泵从水池抽水，供给室内给水管网。启闭方式：无论直接间接一一自动启闭，水箱液位控制
《建筑给水排水工程》电子教案（第 4 讲） 第一章 建筑内部给水系统（8-9 节） 1 课程名称：建筑给水排水工程 第 4 周，第 4 讲次 摘要 授课题目（章、节） 1.8 增压和贮水设备 1.9 给水水质防护 本讲目的要求及重点难点： 【目的要求】要求学生掌握给水系统增压和贮水设备的计算和选型以及防止生活水被污染的措施 【重 点】设备选型与设备间的布置 【难 点】气压供水设施的原理及计算 内容 【本讲课程的引入】 前面第 7 节的内容学了给水系统的水力计算，那么水力计算的内容我们 已经知道：就是计算给水管网系统中各管段的管经 d、 计算各管段通过设计秒流量时所造成 的水头损失 h，根据每段的水头损失 h，求整个管网系统所需水压 H，复核市政给水管网的 水压能否满足系统最不利配水点所需要的水压，根据计算压力选择水泵、水箱或气压水罐等 加压设备并确定所需扬程安装位置和安装高度等。 1.8 增压和贮水设备 1.8.1 增压设备 1. 水泵 （一）水泵装置的进水方式 1）.直接抽升——水泵直接从市政管网抽水 特点：充分利用市政管网水压，减少水泵经常运转费用。闭式系统，保护水质不受污染。 系统简单，减少基建投资。引起市政管网压力降低，影响相邻建筑用水。 缺点：①有可能因回流而污染城市生活饮用水 ②造成室外管网局部水压下降，影响附近用户用水。 目前，由于城市工业的发展，住宅、公共建筑的增加，室外管网供水压力不足的情况下， 为保证市政管网的正常工作管理部门对此种抽水方式加以限制，一般说来，生活给水泵不得 直接从市政管网直接抽水。 在室外给水管网流量能满足要求的前提下，消防泵可否直接抽升？从理论上讲应该是可 以的。因为火灾发生几率小，且消防车也是从市政管网抽水的。测试资料表明，在市政管网 足够大时，水泵抽水引起相邻管道压力降低值并不大。但设计中如采用消防水泵直接抽水， 需得到有关部门的同意。上海和平饭店、中百公司、北京燕京饭店、建国饭店等消防泵都采 用直接从室外管网抽水方式。 水泵从大干管上抽水，当室外给水管网为大管径，室内为小泵时，水泵直接从室外给水 管网吸水时，影响甚微。湖南省院和长沙自来水公司曾进行水泵直接吸水的科学试验，水管 为管道泵，吸水后室外给水管网降低压力仅为 10~15KPa。 为保证消防时的水压要求和避免水泵吸水而使室外给水管网造成负压，规范规定，吸水 时，室外给水管网压力不得低于 100 KPa，且直吸时水泵应装有低压保护装置(当外管网压力 低于 100 KPa 时，水泵自动停转)。 水泵直吸时，计算水泵扬程，应考虑室外管网压力，因室外管网压力是变化的，当室外 管网为最大压力时，应校核水泵出口压力是否过高，在某工程曾发生因选泵时没考虑室外管 网的有效压力，造成在使用时消防水龙带爆破的事故。 2）. 间接抽升 在建筑物内部抽水量较大，不允许直接从市政给水管网抽水时，常建水池。水泵从水池 抽水，供给室内给水管网。 启闭方式：无论直接间接——自动启闭 水箱 液位控制
《建筑给水排水工程》电子教案（第4讲）第一章建筑内部给水系统（8-9节）水泵直接市政管压力间接室内管压力机组设置：生活泵一一按供水可靠性考虑备用机组生产泵——视工艺要求消防泵一一视规范要求而定（二）水泵运行方式1）恒速运行一一水泵在额定转速下运行，n一定，水泵特性曲线一定Q一H，供水管网定，管路特性曲线Q一Zh一定。Q一H与Q一Zh两条曲线交点M为水泵工况点，相对应流量为设计最大流量，相应的扬程为管网所需要的压力，满足Ho+h，Ho为不利点静水压力。存在问题：设计的最大流量Qmax在一天用水中出现的几率较小，多数情况下用水量小于Qmax，水泵工作点将沿着Q一H曲线上下移动(Q+，Zh!)管网中压力增大，工作点移至Mt，静水压力无用途增加了H，-Ho，△h为能量浪费，多采用阀门调节。2），变速运行众所周知：按水泵叶轮的相似方程，在不同转速下运行的同一台水泵(n)?H,.N-(n))g_nH2Nz(n2Q2 n,(n2）转速与流量有如上关系，它表明水泵当流量改变时，水泵性能发生变化的规律，一般n只能下调，提高水泵n会使叶轮中的离心力增加，造成机械性的损伤。n，自能改变了水泵Q与H关系特性曲线，于是着眼于降低n。60f(电工学)n=P(I- S)其中：n一一电机转数f一一电机定子供电频率P一一磁极对数s——转差率从上式可知：电机转数与供电频率成正比，可以通过改变电机定子供电频率，来调节电机转数。变频调速泵即通过改变调节改变水泵改变→节能1.水池2.变频调速泵3.恒速泵4.压力变送器5.调节器6.控制器2
《建筑给水排水工程》电子教案（第 4 讲） 第一章 建筑内部给水系统（8-9 节） 2 水泵 直接 市政管压力 间接 室内管压力 机组设置：生活泵——按供水可靠性考虑备用机组 生产泵——视工艺要求 消防泵——视规范要求而定 （二）水泵运行方式 1）.恒速运行——水泵在额定转速下运行，n 一定，水泵特性曲线一定 Q—H，供水管网 一定，管路特性曲线 Q—∑h 一定。Q—H 与 Q—∑h 两条曲线交点 M 为水泵工况点，相对应 流量为设计最大流量，相应的扬程为管网所需要的压力，满足 H0+∑h，H0 为不利点静水压力。 存在问题：设计的最大流量 Qmax 在一天用水中出现的几率较小，多数情况下用水量小于 Qmax，水泵工作点将沿着 Q—H 曲线上下移动(Q↓，∑h↓)管网中压力增大，工作点移至 M1， 静水压力无用途增加了 H1﹣H0，⊿h 为能量浪费，多采用阀门调节。 2）. 变速运行 众所周知：按水泵叶轮的相似方程，在不同转速下运行的同一台水泵 2 1 2 1 n n Q Q = 2 2 1 2 1 = n n H H 3 2 1 2 1 = n n N N 转速与流量有如上关系，它表明水泵当流量改变时，水泵性能发生变化的规律，一般 n 只能下调，提高水泵 n 会使叶轮中的离心力增加，造成机械性的损伤。n↓自能改变了水泵 Q 与 H 关系特性曲线，于是着眼于降低 n。 (1 ) 60 P S f n − = (电工学) 其中： n——电机转数 f ——电机定子供电频率 P ——磁极对数 s ——转差率 从上式可知：电机转数与供电频率成正比，可以通过改变电机定子供电频率，来调节电 机转数。 变频调速泵即 通过改变 调节 改变 调节 改变 调节 节能 节 f n 水泵 n Q—H 1 2 3 4 6 5 3 1.水池 2.变频调速泵 3.恒速泵 4.压力变送器 5. 调节器 6.控制器
《建筑给水排水工程》电子教案（第4讲）第一章建筑内部给水系统（8-9节）调速运行方式①调速恒压供水电机转数发生变化必然会引起Q一H曲线的变化当n为nl、n2、n3、n4时②变速运行近年来建筑给排水系统开始采用变频调速水泵，目的是减少能量浪费原理：由电工学60fn=P(1- S)其中：n——电机转数一一电机定子供电频率P一一磁极对数S——转差率H.N.(n,mQ=nH2N2Q, nz(n2(n2从上式：电机转数与供电频率成正比，可以通过改变电机频率来调节电机转速。前提：在变速运行时，要保持电源电压与转速比为常数，或者说保证电机转矩恒定。国外变频器成本高，维修困难。调试运行方式改变调节电机n改变水泵n改变Q-H曲线节能的目的N.n,一比例率N,n2)调速恒压供水水泵转数发生变化，必然引起水泵特性曲线发生变化n为nin2n3扬程为HiH2H3相应于不同n时的水泵特性曲线Qn一Hn与M一Hn曲线有交点，因而可使用调速控制改变O一H曲线是水泵运行沿Hs一M直线变动变频调速恒压供水即流量发生变化供水扬程不变，在运行中管网最不利点保持在Hs和Ho之间变化，能量仍有浪费4h，但毕竞节约了一部分能量h3），变压运行变水泵工作曲线Q一H，符合Q一Zh供水，但存在一定问题。a调速变压，水泵效率低b控制较难，造价高c可能造成管网中水压不足：管道损失曲线由一条二次抛物线计算并不十分准确在Q管道复杂变化的情况下，计算测试都会有误差。综上变频调速变压一一消除能量浪费，但n目前，这种技术尚缺少把握性。3
《建筑给水排水工程》电子教案（第 4 讲） 第一章 建筑内部给水系统（8-9 节） 3 调速运行方式 ①调速恒压供水 电机转数发生变化必然会引起 Q—H 曲线的变化当 n 为 n1、n2、n3、n4 时 ②变速运行 近年来建筑给排水系统开始采用变频调速水泵，目的是减少能量浪费 原理：由电工学 (1 ) 60 P S f n − = 其中： n——电机转数 f ——电机定子供电频率 P ——磁极对数 s ——转差率 2 1 2 1 n n Q Q = 2 2 1 2 1 = n n H H 3 2 1 2 1 = n n N N 从上式：电机转数与供电频率成正比，可以通过改变电机频率来调节电机转速。 前提：在变速运行时，要保持电源电压与转速比为常数，或者说保证电机转矩恒定。 国外变频器成本高，维修困难。 调试运行方式 2 1 3 2 1 N N n n = ——比例率 调速恒压供水 水泵转数发生变化，必然引起水泵特性曲线发生变化 n 为 n1 n2 n3 扬程为 H1 H2 H3 相应于不同 n 时的水泵特性曲线 Qn—Hn 与 M—Hn 曲线有交点，因而可使用调速控制改 变 Q—H 曲线是水泵运行沿 Hs—M 直线变动 变频调速恒压供水即流量发生变化供水扬程不变，在运行中管网最不利点保持在 Hs 和 H0 之间变化，能量仍有浪费⊿h，但毕竟节约了一部分能量⊿h’ 3）. 变压运行 变水泵工作曲线 Q—H，符合 Q—∑h 供水，但存在一定问题。 a 调速变压，水泵效率低 b 控制较难，造价高 c 可能造成管网中水压不足：管道损失曲线由一条二次抛物线计算并不十分准确在 Q 管 道复杂变化的情况下，计算测试都会有误差。 综上变频调速变压——消除能量浪费，但 η↓目前，这种技术尚缺少把握性。 改变 调节 改变 Q—H 曲线 节能的目的 f 电机 n 改变水泵 n
《建筑给水排水工程》电子教案（第4讲）第一章建筑内部给水系统（8-9节）变频调速恒压一一有一定能量浪费，控制可靠，广泛采用。实际应用：生活给水系统：选一台变频泵，二台工频泵1号(Ⅱ号?)水池用水量小时，变频泵工作，用水量大时：达到a点时，变频泵已满负荷，启动第IⅡI号工频泵，变频泵与I号同时工作。当流量达到b点时，启动第IⅡI号工频泵，变频仍在运行。用水量很小时（夜间）不论是恒速泵变频调速泵都效率很低，不节能。可设小型气压罐在小流量时使用。生活+消防给水系统：选泵：按消防泵选正常使用时，调频到20~赫兹，消防时调到50赫兹，实现工况转换1~5s。（三）水泵的选择依据Q、HQ单设水泵生活按9=Q,，以保证安全供水生产按Q,=Q，(生产用水均匀)设水箱：Q,=Qh或Q,=20hH：应满足最不利点所需水压，经水力计算确定直吸式H=H,+H,+H,+H,-H。,间吸式H=H,+H,+H（四）水泵的布置1）生活和消防水泵应设备用泵，生产用水泵可根据生产工艺要求设置备用泵：2）水泵机组一般设置在水泵房内，泵房应远离防振、防噪声要求较高的房间，室内要有良好的通风、采光、防冻和排水措施：3）水泵的布置要便于起吊设备的操作，管道连接力求管线短，弯头少，其间距要保证检修时能拆卸、放置电机和泵体，并满足维修要求参见下页图。电机N<20kWC水泵DN<100mm区区区区0.20.71Z配电图1.8.1水泵机组的布置间距（单位m）+
《建筑给水排水工程》电子教案（第 4 讲） 第一章 建筑内部给水系统（8-9 节） 4 变频调速恒压——有一定能量浪费，控制可靠，广泛采用。 实际应用：生活给水系统：选一台变频泵，二台工频泵 用水量小时，变频泵工作，用水量大时：达到 a 点时，变频泵已满负荷，启动第Ⅱ 号工频泵，变频泵与Ⅰ号同时工作。当流量达到 b 点时，启动第Ⅱ号工频泵，变频仍在运行。 用水量很小时(夜间)不论是恒速泵变频调速泵都效率很低，不节能。可设小型气压 罐在小流量时使用。 生活﹢消防给水系统： 选泵：按消防泵选 正常使用时，调频到 20~赫兹，消防时调到 50 赫兹，实现工况转换 1~5s。 （三）水泵的选择 依据 Q、H Q 单设水泵 生活 按 Qb = Qs ，以保证安全供水 生产 按 Qb = Qh (生产用水均匀) 设水箱： Qb = Qh 或 Qb = 2Qh H：应满足最不利点所需水压，经水力计算确定 直吸式 H = H1 + H2 + H3 + H4 − H0 ， 间吸式 H = H1 + H2 + H3 （四） 水泵的布置 1）生活和消防水泵应设备用泵，生产用水泵可根据生产工艺要求设置备用泵； 2）水泵机组一般设置在水泵房内，泵房应远离防振、防噪声要求较高的房间，室内要有 良好的通风、采光、防冻和排水措施； 3）水泵的布置要便于起吊设备的操作，管道连接力求管线短，弯头少，其间距要保证检 修时能拆卸、放置电机和泵体，并满足维修要求．参见下页图。 图 1.8.1 水泵机组的布置间距（单位 m） 水 池 Ⅰ号 Ⅱ号
《建筑给水排水工程》电子教案（第4讲）第一章建筑内部给水系统（8-9节）4）为操作安全，防止操作人员误触快速运转中的泵铀，水泵机组必须设高出地面不小于0.1m的基础，当水泵基础需在基坑时．则基坑四周应有高出地面不小于0.1m的防水栏；5）水泵启闭尽可能采用自动控制，间接抽水时应优先采用自吸充水方式，以便水泵及时启动；6）每台水泵应没独有的吸水管，以免相邻水泵抽水时相互影响：多台水泵共用吸水管时，吸水管应管顶平接。每台水泵吸水管上要设阀门，出水管上要设阀门、止回阀和压力表，并宜有防水锤措施，如采用缓闭止回阀、气囊式水锤消除器等；7）为减小水泵运行时振动所产生的噪声，在水泵及其吸水管、出水管上均应设隔振装置。通常可采用在水泵机组的基础下设橡胶、弹簧减振器或橡胶隔振垫，在吸水管、出水管中装设可曲挠橡胶接头等装置，参见图1.8.2。2222吊架减振器八曾道托架减振器橡胶挠性接管隔振基座Y彤过滤器混凝土基础弹资减振器或橡胶减振垫(a）卧式水泵减振方法橡胶挠性接管仕一隔振基座管道托架减振器混凝土基础77777777777777777777弹簧减振器或橡胶隔振器(b）立式水泵减振方法图1.8.2水泵隔振安装结构示意图n
《建筑给水排水工程》电子教案（第 4 讲） 第一章 建筑内部给水系统（8-9 节） 5 4）为操作安全，防止操作人员误触快速运转中的泵铀，水泵机组必须设高出地面不小于 0.1m 的基础，当水泵基础需在基坑时．则基坑四周应有高出地面不小于 0.1m 的防水栏； 5）水泵启闭尽可能采用自动控制，间接抽水时应优先采用自吸充水方式，以便水泵及时 启动； 6）每台水泵应没独有的吸水管，以免相邻水泵抽水时相互影响；多台水泵共用吸水管时， 吸水管应管顶平接。每台水泵吸水管上要设阀门，出水管上要设阀门、止回阀和压力表，并 宜有防水锤措施，如采用缓闭止回阀、气囊式水锤消除器等； 7）为减小水泵运行时振动所产生的噪声，在水泵及其吸水管、出水管上均应设隔振装置。 通常可采用在水泵机组的基础下设橡胶、弹簧减振器或橡胶隔振垫，在吸水管、出水管中装 设可曲挠橡胶接头等装置，参见图 1.8.2