鄒亨保 周勇

摘 要：闡述了蕪湖市城市住宅二次供水系統(tǒng)的供水方式、系統(tǒng)的總體配置、系統(tǒng)的功能以及二次供水的工藝流程，介紹了由若干臺(tái)多級(jí)離心泵及其他相關(guān)設(shè)備組成的供水泵組系統(tǒng)的組成、功能及其在城市二次供水中的應(yīng)用，對(duì)二次供水的安全可靠運(yùn)行具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：二次供水;泵組;多級(jí)離心泵

0 引言

隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化步伐的不斷加快，城市內(nèi)高層住宅如雨后春筍般增長(zhǎng)，給城市公共設(shè)施帶來了眾多的挑戰(zhàn)，其中高層供水的問題就是必須要面對(duì)和解決的公共服務(wù)問題。基于供水管網(wǎng)設(shè)備的承壓限制，同時(shí)也為了高層住宅用戶的供水安全，目前城市高層建筑的供水方式基本都采用一次供水和二次供水相結(jié)合的分區(qū)供水方式，二次供水按照樓層的高低進(jìn)行合理的分區(qū)和配置，盡量滿足用戶的穩(wěn)定用水需求，因此二次供水方式已經(jīng)成為城市供水不可缺少的組成部分，有效解決了城市居民末端供水的問題。二次供水中的核心組成部分就是由多臺(tái)多級(jí)離心泵組成的供水泵組，其承擔(dān)著向千家萬(wàn)戶高質(zhì)量送水的重任，它的穩(wěn)定性和可靠性直接影響到供水質(zhì)量。

1 二次供水組成

蕪湖市由華衍水務(wù)建設(shè)的二次供水加壓泵房，目前均采用管網(wǎng)疊壓加箱式錯(cuò)峰變頻恒壓智能供水方式。該方式是將每個(gè)小區(qū)的高層住宅樓按層分成若干個(gè)供水分區(qū)，以保證用戶的用水壓力穩(wěn)定，一般7層為一個(gè)分區(qū)，1～4層為直供水，5層以上采用二次加壓供水方式，每個(gè)分區(qū)由若干臺(tái)泵組成的泵組將低壓進(jìn)水按照標(biāo)準(zhǔn)加壓送到每家每戶，一般每個(gè)小區(qū)都在地下負(fù)一層建設(shè)一個(gè)二次供水泵房，負(fù)責(zé)整個(gè)小區(qū)的二次供水工作，二次供水的設(shè)備都集中在泵房?jī)?nèi)，泵房設(shè)備主要有泵組、水箱、PLC控制部分、變頻動(dòng)力部分、不銹鋼管道部分、消毒設(shè)備、除濕設(shè)備、儀表部分（電磁流量計(jì)、超聲波液位計(jì)、余氯分析儀、濁度儀等）、閥門設(shè)備（電動(dòng)閥、手動(dòng)閥）等。

1.1 ? ?泵組

小區(qū)的二次供水泵采用立式不銹鋼多級(jí)離心泵進(jìn)行加壓供水，每個(gè)加壓區(qū)由一套泵組進(jìn)行供水，每套泵組按照每個(gè)區(qū)的設(shè)計(jì)用戶數(shù)量配置有2～4臺(tái)加壓泵，其中的1臺(tái)設(shè)置為備用水泵，這2～4臺(tái)泵和相關(guān)的進(jìn)出口配套設(shè)備組成一個(gè)相對(duì)完整的恒壓供水系統(tǒng)，該系統(tǒng)負(fù)責(zé)所在加壓區(qū)的獨(dú)立恒壓供水工作，每臺(tái)泵按照設(shè)定的程序進(jìn)行均時(shí)恒壓供水，這個(gè)泵的組合叫作泵組，泵組是華衍水務(wù)二次供水的關(guān)鍵設(shè)備。

1.2 ? ?水箱

所有泵房都設(shè)計(jì)有一個(gè)不銹鋼水箱，負(fù)責(zé)在管網(wǎng)壓力很低或者停水時(shí)為用戶臨時(shí)供水，避免用戶因管網(wǎng)壓力低或者突然沒水而無水可用，給生活帶來不便。該不銹鋼水箱采用較高等級(jí)的316L不銹鋼材質(zhì)，減少因材料而給用水帶來的污染;為了確保不銹鋼水箱的水質(zhì)，設(shè)計(jì)了每天對(duì)水箱存水進(jìn)行更換的控制程序來自動(dòng)換水。同時(shí)每3個(gè)月清洗水箱一次，清洗完成后進(jìn)行水質(zhì)檢測(cè)，檢測(cè)合格后再投入使用。為了在清洗時(shí)突發(fā)情況下不影響水箱的供水，設(shè)計(jì)時(shí)將水箱設(shè)計(jì)為兩個(gè)，輪流清洗，確保有一個(gè)水箱始終有水，以應(yīng)對(duì)突發(fā)用水需求。為了確保水箱供水的水質(zhì)，在水箱的出水處還設(shè)置了一臺(tái)消毒儀，對(duì)水箱的出水進(jìn)行消毒。

1.3 ? ?儀表部分

泵房設(shè)置有總進(jìn)水電磁流量計(jì)、分區(qū)出水電磁流量計(jì)、水箱超聲波液位計(jì)、余氯和濁度水質(zhì)檢測(cè)儀表、總進(jìn)水壓力傳感器和分區(qū)出水壓力傳感器，所有儀表負(fù)責(zé)對(duì)部分二次供水的相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)、水質(zhì)檢測(cè)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，以確保用戶的二次供水安全。

1.4 ? ?控制及動(dòng)力部分

泵房設(shè)置有PLC控制系統(tǒng)和變頻器動(dòng)力系統(tǒng)，其負(fù)責(zé)整個(gè)泵房系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控、系統(tǒng)動(dòng)力拖動(dòng)等所有設(shè)備的正常運(yùn)行工作，確保二次供水的正常進(jìn)行。

2 二次供水工藝

每個(gè)小區(qū)二次供水泵房按層設(shè)置分區(qū)，分區(qū)采用泵組分別進(jìn)行變頻恒壓供水，整個(gè)供水方式采用以市政管網(wǎng)二次供水為主，水箱供水進(jìn)行補(bǔ)充相結(jié)合的方式，確保用戶二次供水的安全可靠。

蕪湖二次供水采用的管網(wǎng)疊壓加箱式錯(cuò)峰變頻恒壓智能供水方式，是通過將市政管網(wǎng)進(jìn)入小區(qū)的自來水通過二次供水泵房設(shè)備按照樓層分區(qū)的加壓方式，加壓后供到用戶家里，該方式結(jié)合變頻恒壓供水技術(shù)和水箱補(bǔ)充供水的方式，確保各個(gè)小區(qū)各個(gè)樓層居民的安全用水。

市政管網(wǎng)的自來水進(jìn)入小區(qū)后直接供給1～4層的居民使用，5層及以上的居民使用的都是經(jīng)過二次供水泵房加壓的二次供水。自來水進(jìn)入加壓泵房進(jìn)水總管后，需進(jìn)行進(jìn)水壓力檢測(cè)，若壓力高于加壓允許壓力，則直接通過總進(jìn)水閥門進(jìn)入每個(gè)分區(qū)加壓泵組的進(jìn)水端，每個(gè)增壓泵組根據(jù)出水壓力的檢測(cè)控制每套泵組中泵的運(yùn)行數(shù)量和頻率，從而控制分區(qū)泵組的出水口壓力，通過變頻控制和PID調(diào)節(jié)方式將壓力穩(wěn)定在用戶所需要的設(shè)定壓力。

泵組供水系統(tǒng)會(huì)根據(jù)用戶用水量的大小，實(shí)時(shí)控制泵組的運(yùn)行，當(dāng)用水用戶增加或在用水高峰時(shí)，泵組系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)增加供水泵的數(shù)量和供水頻率，將壓力穩(wěn)定在設(shè)定壓力;當(dāng)用水用戶減少或在用水低峰時(shí)，泵組系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)減少供水泵的數(shù)量和供水頻率，使得壓力始終穩(wěn)定于設(shè)定壓力。

當(dāng)出現(xiàn)進(jìn)水管網(wǎng)的進(jìn)水壓力小于允許加壓的壓力或進(jìn)水管網(wǎng)停水時(shí)，二次供水系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉泵組直接進(jìn)水閥門，直接將水箱的水進(jìn)行泵組增壓后供給用戶，當(dāng)進(jìn)水管網(wǎng)恢復(fù)到正常供水壓力時(shí)自動(dòng)對(duì)水箱進(jìn)行補(bǔ)水，以備下次使用。

二次供水工藝流程圖如圖1所示。

3 泵組在供水中的功能

3.1 ? ?泵組的概念

蕪湖華衍水務(wù)承建的每個(gè)小區(qū)的二次供水都是根據(jù)樓層高低和用戶多少采用多臺(tái)水泵進(jìn)行供水，水泵采用的是立式不銹鋼多級(jí)離心泵，首先根據(jù)樓層的高低確定二次供水的分區(qū)，一般5層及以上采用二次加壓供水，每7層為一個(gè)加壓分區(qū)，每個(gè)加壓分區(qū)根據(jù)所分的樓層用戶的多少，設(shè)計(jì)2～4臺(tái)加壓泵進(jìn)行二次加壓，一般其中的1臺(tái)泵設(shè)置為備用水泵，這2～4臺(tái)泵和相關(guān)的進(jìn)出口與其配套的設(shè)備組成一個(gè)相對(duì)完整獨(dú)立的恒壓供水組，該供水組負(fù)責(zé)對(duì)所在的加壓區(qū)的用戶進(jìn)行獨(dú)立恒壓供水工作，每臺(tái)泵按照設(shè)定的程序進(jìn)行均時(shí)恒壓供水，這個(gè)泵的組合叫作泵組。

3.2 ? ?泵組的組成

泵組是蕪湖華衍水務(wù)二次供水的關(guān)鍵設(shè)備，直接關(guān)系到整個(gè)二次供水系統(tǒng)的質(zhì)量。根據(jù)小區(qū)每個(gè)分區(qū)用戶的供水需求，泵組主要由進(jìn)水部分、加壓泵、出水部分等組成，其中進(jìn)水部分由進(jìn)水總管、進(jìn)水閥門、進(jìn)水軟接、偏心變徑等組成，出水部分由出水總管、出水閥門、出水止回閥、出水軟接、同心變徑等組成。泵組的組成如圖2所示。

為了保證供水水質(zhì)和二次供水的安全，蕪湖華衍承建的二次供水泵房的泵組進(jìn)出水的管道都采用的是304不銹鋼材質(zhì)的不銹鋼無縫鋼管，加壓泵采用的都是全不銹鋼材質(zhì)的多級(jí)離心泵，閥門采用的都是高性能知名品牌閥門。

3.2.1 ? ?泵

二次供水的分區(qū)主要是根據(jù)小區(qū)樓層的高度和每個(gè)分區(qū)用戶的多少來設(shè)計(jì)的，而泵的選擇也是按照樓層的高度和用戶用水量（即泵的揚(yáng)程和流量）來進(jìn)行選擇的。由于水要隨著樓層的高度增加揚(yáng)程，所以泵的揚(yáng)程也是按照每個(gè)區(qū)所在的樓層的高度來進(jìn)行選擇的，由于目前小區(qū)樓層都比較高，所以泵要選擇高揚(yáng)程的多級(jí)離心泵，這種泵采用分級(jí)方式逐級(jí)增加供水高度，揚(yáng)程是隨著級(jí)數(shù)的增加而增加的，完全能夠滿足向高層供水的要求。泵的流量是按照所在分區(qū)所有用戶需水量的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行選擇的，為了供水的安全，每個(gè)分區(qū)的供水泵都設(shè)置一臺(tái)備用泵，在供水泵出現(xiàn)問題時(shí)可以保證用戶正常用水。

3.2.2 ? ?管道

蕪湖華衍二次供水泵組的所有管道選用的都是304不銹鋼無縫鋼管，總管開孔采用激光切割或拉拔工藝，焊接均采用激光自動(dòng)焊接技術(shù)，焊接后對(duì)焊縫進(jìn)行拋光，同時(shí)在工廠內(nèi)采用專用設(shè)備對(duì)焊縫進(jìn)行全面檢測(cè)，管道間的連接采用法蘭連接，法蘭連接管道可以保持管路的密封性能，使管道連接更加緊密;當(dāng)某段管道要進(jìn)行更換的時(shí)候，法蘭連接方式易于更換管道，操作簡(jiǎn)便，只需擰松螺栓，將法蘭拿下，就可更換管道，還方便檢查管道的管路情況。泵組中法蘭按照管子的承壓來進(jìn)行選擇。

3.2.3 ? ?閥門

泵組中的管子連接閥門選擇暗桿閘閥、蝸輪蝸桿蝶閥、靜音止回閥。泵組進(jìn)水部分在每臺(tái)泵的進(jìn)出口都設(shè)置了一臺(tái)暗桿閘閥或蝸輪蝸桿蝶閥，當(dāng)泵組中的泵需要檢修或者不使用時(shí)，可以關(guān)閉該泵的進(jìn)出水管路中的閘閥或蝶閥，將該泵退出泵組的供水工作;在泵組出水部分每臺(tái)泵出口還設(shè)置了一臺(tái)靜音止回閥，該閥門是為了防止其他泵供水的水流從泵出口流回去，閥瓣啟閉行程很短，停泵時(shí)可快速關(guān)閉，防止造成巨大的水錘聲，形成靜音效果，避免水錘對(duì)泵造成損壞。

3.3 ? ?泵組的選型

泵組中泵的數(shù)量主要是由分區(qū)中用戶的數(shù)量決定的，一般為2～4臺(tái)泵，都是進(jìn)出口并聯(lián)運(yùn)行，根據(jù)分區(qū)用戶多少計(jì)算出所需的流量，按照所需流量結(jié)合適當(dāng)?shù)陌踩嗔浚x擇泵的數(shù)量，根據(jù)分區(qū)樓層的高度和末端用戶水壓的標(biāo)準(zhǔn)，再結(jié)合合適的安全余量選擇泵的揚(yáng)程，根據(jù)泵流量和揚(yáng)程選擇合適型號(hào)的多級(jí)離心泵，根據(jù)泵的選擇和分區(qū)的流量、揚(yáng)程和壓力選擇合適的泵組的進(jìn)出口管子口徑，根據(jù)管道大小選擇相應(yīng)的閥門，為了安全供水，每套泵組都設(shè)置一臺(tái)備用泵，所選擇的泵都安裝到一個(gè)帶機(jī)組減震器的不銹鋼底座上。在泵組的進(jìn)出口都配有橡膠軟接，可以緩沖泵管道的沖擊和振動(dòng)。

3.4 ? ?泵組的制作

水泵廠家按照用戶設(shè)計(jì)要求結(jié)合所選泵的特性進(jìn)行了泵組的二次設(shè)計(jì)，采用專用設(shè)備和技術(shù)嚴(yán)格按照用戶要求進(jìn)行生產(chǎn)制作，嚴(yán)格按要求進(jìn)行泵組單機(jī)和整體的各種出廠試驗(yàn)和測(cè)試，各項(xiàng)數(shù)據(jù)完全符合要求才能出廠。泵組是2～4臺(tái)多級(jí)離心泵和相關(guān)機(jī)組設(shè)備的一個(gè)有機(jī)統(tǒng)一的組合，由于泵的出水流量并不是每個(gè)泵的流量的簡(jiǎn)單疊加，每增加一臺(tái)泵運(yùn)行，增加的泵的出水流量會(huì)比額定出水量少，增加的泵越多，最后一臺(tái)泵的出水流量越小，因此泵組要由泵的廠家根據(jù)每個(gè)分區(qū)的設(shè)計(jì)流量和壓力要求以及組合后泵的運(yùn)行特性，合理進(jìn)行二次泵組設(shè)計(jì)和制作，對(duì)泵和進(jìn)出口相關(guān)設(shè)備進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和組合，再按照泵組二次設(shè)計(jì)進(jìn)行生產(chǎn)制作，制作好的泵組要對(duì)管路系統(tǒng)進(jìn)行沖洗，要完成各種運(yùn)行方式下的出水壓力、出水流量和揚(yáng)程的檢測(cè)。

3.5 ? ?泵組的檢測(cè)和試驗(yàn)

泵組制作完成后要進(jìn)行各種檢測(cè)和試驗(yàn)（主要是焊縫檢測(cè)和水壓試驗(yàn)），完全合格且滿足設(shè)計(jì)要求后才能安排出廠。泵組制作完成后，用焊縫檢測(cè)設(shè)備對(duì)每條焊縫進(jìn)行外觀、內(nèi)部的全面檢測(cè)，對(duì)于有缺陷或不合格的焊縫需重新進(jìn)行焊接，直到符合要求。整體組裝好的泵組需上綜合水壓試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行單泵和泵組的整體水壓試驗(yàn)，完全模擬現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試內(nèi)容包括：?jiǎn)伪煤捅媒M的流量是否符合設(shè)計(jì)要求，單泵和泵組的揚(yáng)程是否符合設(shè)計(jì)要求，泵組出水壓力是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，且在設(shè)計(jì)的最大試驗(yàn)壓力下保壓24 h，確定泵組無漏水情況，同時(shí)還需測(cè)試整體泵組各種狀態(tài)運(yùn)行下的振動(dòng)和噪聲情況。測(cè)試結(jié)果均要符合設(shè)計(jì)要求。

3.6 ? ?泵組的工作流程

當(dāng)單臺(tái)泵運(yùn)行時(shí)，首先系統(tǒng)為每臺(tái)水泵設(shè)置了輪值時(shí)間，系統(tǒng)啟動(dòng)后，水泵會(huì)進(jìn)入待啟動(dòng)隊(duì)列，輪值時(shí)間到，水泵開始運(yùn)行并計(jì)時(shí)。到達(dá)設(shè)置的運(yùn)行總時(shí)間，水泵停止并進(jìn)入休眠和等待啟動(dòng)時(shí)間。在用水高峰期時(shí)，單泵運(yùn)行滿足不了用水需求，根據(jù)供水壓力、流量判斷是否需要加泵，進(jìn)入多泵運(yùn)行時(shí)間;當(dāng)供水壓力恒定、流量減小時(shí)，停止水泵進(jìn)入單泵運(yùn)行模式。泵組的工作流程圖如圖3所示。

3.7 ? ?泵組的使用注意事項(xiàng)

水泵啟動(dòng)前需要用水盤轉(zhuǎn)電機(jī)軸，檢查水泵有無卡死現(xiàn)象，防止強(qiáng)制啟動(dòng)時(shí)會(huì)損壞電機(jī)和腔體;通水時(shí)需對(duì)水泵腔體進(jìn)行排氣，防止腔體內(nèi)有空氣，否則容易損壞腔體內(nèi)的葉輪和軸。

4 結(jié)語(yǔ)

蕪湖華衍二次供水系統(tǒng)中使用的泵組在工廠中完成了二次設(shè)計(jì)、制作和嚴(yán)格的試驗(yàn)測(cè)試。工廠的設(shè)計(jì)能夠使泵和進(jìn)出口設(shè)備參數(shù)得到完美高效的匹配，極大地提高了泵組的整體和細(xì)節(jié)制作質(zhì)量，大幅降低了現(xiàn)場(chǎng)使用的故障率，提高了供水質(zhì)量和效率，創(chuàng)造了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

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收稿日期：2020-11-13

作者簡(jiǎn)介：鄒亨保（1962—），男，安徽蕪湖人，工程師，主要從事機(jī)電工程工作。