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        水泵系統(tǒng)安裝技術(shù)研究

        2018-05-31 09:05:22汪進(jìn)步
        機(jī)電信息 2018年15期
        關(guān)鍵詞:減振器水箱液位

        汪進(jìn)步

        (上海雋城置業(yè)有限公司,上海201800)

        0 引言

        隨著社會(huì)的不斷發(fā)展,技術(shù)日新月異,人們對(duì)生活水平的要求不斷提高,對(duì)安裝工程的質(zhì)量要求也越來越高。機(jī)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(jī)電是功能的體現(xiàn),兩者有效結(jié)合,才能形成一個(gè)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(jìn)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(diǎn)

        2.1 水泵基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)、施工

        2.1.1 基礎(chǔ)的深化設(shè)計(jì)

        水泵基礎(chǔ)需要根據(jù)成排水泵型鋼基礎(chǔ)的長(zhǎng)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(jì)完成圖紙。圖紙中需要標(biāo)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(duì)基礎(chǔ)高度進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)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(shí)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?;炷恋膹?qiáng)度等級(jí)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(gè)點(diǎn),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(zhǔn)確。

        澆筑混凝土基礎(chǔ)時(shí)需要振搗密實(shí),同時(shí)保證28天養(yǎng)護(hù)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(zhǎng)度的1/10~1/8,且不小于150 mm,減振臺(tái)座的質(zhì)量應(yīng)不小于水泵機(jī)組的總質(zhì)量,一般為水泵機(jī)組總質(zhì)量的1.0~1.5倍。所以,制作臥式水泵基座時(shí)通常采用20號(hào)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(shí)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(hù)28天后,運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)安裝。

        2.2.2 彈簧減振的安裝

        根據(jù)計(jì)算書選好配套的彈簧減振,先將減振臺(tái)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(cè)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(dòng)中間部位的減振器,使重心達(dá)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(duì)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(jí),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(jí)。

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

        (3)工作壓力超過1.0 MPa的軟接頭,對(duì)抗振要求嚴(yán)格,使用年限長(zhǎng),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(zhǎng)度不小于30 cm,對(duì)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(jìn)行嚴(yán)密性試驗(yàn)。

        (5)所有材料選擇完成后開始安裝水泵的進(jìn)出水管路,進(jìn)水口一端按照?qǐng)D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(jìn)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(jìn)出口管道支架的安裝

        水泵進(jìn)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(jì)算確認(rèn)型號(hào),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(dá)到減振的目的。

        3 減振器技術(shù)分析

        3.1 彈簧減振器的計(jì)算公式

        (1)減振器固有頻率計(jì)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(jì)算公式:

        式中,n為水泵轉(zhuǎn)速(r/min)。

        (3)頻率比計(jì)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(jì)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(jì)算公式:

        (6)隔聲系數(shù)(衰減量)計(jì)算公式:

        3.2 實(shí)例計(jì)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(huì)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(jìn)場(chǎng),沒有經(jīng)過復(fù)核,往往要等到現(xiàn)場(chǎng)安裝及調(diào)試完成后,才發(fā)現(xiàn)振動(dòng)和噪音比較大,帶來的成本增加及進(jìn)度影響難以估計(jì)。

        對(duì)上海環(huán)球金融中心這個(gè)高標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目,我們首先進(jìn)行的是通過計(jì)算選型,尤其是78層以上以酒店、餐廳、VIP會(huì)客室為主,對(duì)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(jìn)行實(shí)際選型計(jì)算。

        (1)89層設(shè)備層水泵編號(hào):CP8901~CP8904。

        (2)水泵轉(zhuǎn)速:1 450 r/min。

        (3)水泵流量:2 472 L/min。

        (4)揚(yáng)程:485 kPa。

        (5)運(yùn)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(gè),DN200緩閉式止回閥1個(gè),DN200橡膠軟接頭1個(gè)。

        (7)水泵出水管管道計(jì)算長(zhǎng)度:3.53 m。

        3.2.1 水泵出口管道支架彈簧減振計(jì)算

        總重量詳細(xì)計(jì)算表如表1所示。

        表1 總重量詳細(xì)計(jì)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(jì)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(diǎn)選用2只:W/2=220 kg/只(即單只載荷);

        2)減振器型號(hào):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(jì)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(shí)際要求。

        3.2.2 水泵彈簧減振器的計(jì)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(yùn)行重量802 kg。

        (3)設(shè)計(jì)減振臺(tái)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(yùn)行重量)。

        (5)選用減振器:

        1)每臺(tái)選用8只:W/8≈225 kg/只(即單只載荷);

        2)減振器型號(hào):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(jì)算可知,隔振降噪效果甚佳,水泵減振選型較好,符合工程實(shí)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(fēng)機(jī)及相關(guān)電動(dòng)閥與冷凍水機(jī)組需要一一對(duì)應(yīng)聯(lián)鎖啟停,冷卻塔出水溫度需要控制進(jìn)出水管間的旁通閥流量,同時(shí)控制冷卻塔風(fēng)機(jī)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(jī)組蒸發(fā)器的極限最小流量。

        整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)通過水流量、壓力、溫度、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、平衡閥、整體平衡運(yùn)行,依靠樓宇BMS自控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)控制并顯示、分析、處理、記錄、存儲(chǔ)、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(yùn)行空調(diào)系統(tǒng),以達(dá)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(shí)根據(jù)日常用水高峰期、平時(shí)期用水量的不同及時(shí)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(chǎng)項(xiàng)目中的生活水泵工程為對(duì)象,重點(diǎn)研究水泵的自控系統(tǒng)、運(yùn)行效果及改進(jìn)創(chuàng)新,以達(dá)到人們高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)的要求。

        上海奉賢蘇寧電器廣場(chǎng)項(xiàng)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(diǎn)壓力表、水力浮球閥等部件組成,奉賢蘇寧電器廣場(chǎng)項(xiàng)目住宅生活水泵控制系統(tǒng)開始采用水泵出口加電接點(diǎn)壓力表、屋面水箱進(jìn)水口加水力液位浮球閥控制水泵的運(yùn)行。經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行后,屋面水箱出現(xiàn)液位浮球閥關(guān)閉不嚴(yán)現(xiàn)象,水箱產(chǎn)生溢流,嚴(yán)重時(shí)水箱溢滿至地面,同時(shí)也出現(xiàn)末端用水水壓不穩(wěn)現(xiàn)象。

        為解決問題,現(xiàn)場(chǎng)改進(jìn)了控制系統(tǒng),新的控制系統(tǒng)增加了電子液位計(jì)、電動(dòng)閥,電接點(diǎn)壓力表改為遠(yuǎn)傳壓力表,增加了新的報(bào)警系統(tǒng)。屋頂水箱電動(dòng)閥、液位控制器安裝示意圖如圖4所示。

        圖4 水箱電動(dòng)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(yuǎn)傳壓力表,遠(yuǎn)傳壓力表相比電接點(diǎn)壓力表的優(yōu)勢(shì)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(zhǔn)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(jìn)水管上均設(shè)置一套電動(dòng)閥、一個(gè)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(jì)。電動(dòng)閥根據(jù)屋頂水箱內(nèi)液位計(jì)水位的高低開啟閥門,地下室水箱內(nèi)電子液位計(jì)需要水泵聯(lián)動(dòng),根據(jù)液位的高低來強(qiáng)制水泵的啟停。屋頂水箱內(nèi)液位計(jì)也需要與變頻水泵聯(lián)動(dòng),根據(jù)液位的高低來強(qiáng)制水泵的啟停,需要注意的是,幾個(gè)屋頂水箱內(nèi)的液位計(jì)都要同時(shí)與地庫(kù)水泵進(jìn)行聯(lián)動(dòng),控制啟停。整個(gè)控制系統(tǒng)的運(yùn)行需要對(duì)控制箱進(jìn)行邏輯關(guān)系設(shè)置,地下室水泵房?jī)?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?jī)?nèi),如水箱內(nèi)液位實(shí)時(shí)高度以及超液位報(bào)警等。后期根據(jù)物業(yè)需要,甚至可以改進(jìn)把信號(hào)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(bào)警信號(hào)傳遞,保證了漏水的及時(shí)修復(fù),同時(shí)比較節(jié)約能源,也滿足了住戶對(duì)水壓的穩(wěn)定性要求。

        5 結(jié)語

        水泵安裝是一個(gè)系統(tǒng)工程,需要嚴(yán)格控制各個(gè)安裝環(huán)節(jié)的質(zhì)量,同時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)要求謹(jǐn)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].

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