無負壓供水系統安裝施工技術的應用

秦景順

(中鐵六局太原鐵路建設有限公司，山西 太原 030013)

隨著我國城市化進程不斷加快和人們生活水平的不斷提高，越來越多的高層建筑拔地而起，對飲用水的衛生要求也越來越高。傳統的供水方式一般采用設置蓄水池和水泵對高層用戶供水管網進行加壓，存在著水源的二次污染，不能滿足人們對健康飲水的要求。無負壓供水技術在這種條件下應運而生，它是直接串接在室外供水管網上進行二次疊加供水，充分利用自來水管網的一次壓力來為高層供水，且不會產生水質二次污染，因此被越來越多的應用在工程中。

1 工程概述

中鐵六局太原鐵路建設有限公司生產調度指揮中心大樓，總建筑面積20 063.11 m2，地上12層，地下2層，本工程分為兩個區，地下2層～地上3層由市政管網直接供水，4層～12層由地下2層水泵房的無負壓供水設備供水。項目部針對無負壓給水系統安裝施工技術進行了研究，克服了質量通病，保證了安裝質量，供水效果達到了設計要求。

2 施工工藝流程

2.1 無負壓供水系統施工工藝流程

工藝流程為:施工準備→設備基礎制作→設備安裝→進出水管連接→控制柜安裝連接→設備調試→管道設備沖洗消毒→竣工驗收。

2.2 操作要點

2.2.1 設備選型

1)流量調節器選型。

市政管網給水量小于用水量時，流量調節器能夠將儲存水補充給用戶，滿足用戶用水量需求。流量調節器的體積應不小于最大小時流量的1%，再考慮安全系數，選定流量調節器為φ800 mm×1 500 mm，材質為304食品級不銹鋼。

2)泵的選型。

按最大流量(在沒有最大流量時，通?？扇≌Ａ髁康?.1倍作為最大流量)，取放大5%～10%余量后的揚程這兩個性能的主要參數，再結合市政供水低峰時壓力值，在型譜圖或者系列特性曲線上確定具體型號。

2.2.2 設備安裝

1)設備尺寸的定位。根據設備各部件尺寸及進出水口的標高，用槽鋼制作一個設備基礎，要求設備基礎的平整度誤差滿足規范，保證水泵安裝的水平度。槽鋼基礎就位時，利用彈性墊鐵將基礎找平，保證其水平度，用地腳螺栓將槽鋼基礎與地面牢固連接。

2)無負壓機組安裝。槽鋼基礎安裝完畢后，將無負壓機組的流量調節罐和水泵安裝到槽鋼基礎上，水泵安裝時同樣利用彈性墊鐵將其找平，并用力矩扳手緊固螺栓，以保證水泵的縱橫向水平度及運行時降低振動噪聲。

流量調節罐和水泵安裝完畢后，進行管道連接，水泵進出水口加橡膠軟接頭，防止水泵振動破壞管道系統嚴密性;水泵輸水管道上設止回閥，防止突然停泵產生的水錘損壞水泵。

3)控制柜安裝。控制柜安裝位置應盡量遠離高溫、高濕、高灰塵的環境，安裝時應與墻體保持足夠的散熱空間，底座必須與地面基礎牢固固定，且柜體做到與地面垂直，外殼做可靠接地。

2.2.3 試運行操作

1)設備運轉前應檢查各線路連接是否牢固，是否存在虛接;

2)水泵進水側閥門打開，灌水排氣，直至排氣口排出水為止;

3)檢查水泵在工頻狀態下旋轉方向是否正確;

4)設置進出水口壓力保護范圍，進口壓力不得低于市政管網用水高峰時的最低壓力值，防止設備在市政管網用水高峰運行時對市政管網產生負壓情況;同時進口壓力不得高于市政管網正常供水壓力，避免當市政管網壓力稍微有所波動設備就會停機，甚至根本無法啟動。出口壓力不得低于最不利點所需揚程;

5)調試各種工況下水泵的運行狀態，保證水泵的運行狀態與設計狀態一致;

6)在額定負荷下按照規定時間、步驟運轉水泵，試運轉中各項要求(各軸承及各運動部件的溫升、溫度、機械密封和填料密封的泄漏量等)應符合相應規范要求，并詳細記錄(見圖1)。

圖1 各工況下泵的運轉狀態圖

3 施工質量控制

無負壓設備在安裝操作不當時，會造成設備運行噪聲大、壽命減小、無負壓功能失效等問題，在安裝過程中需要對施工工藝步驟進行控制，嚴格按照設計和有關規范要求施工，才能達到高效、環保的運行效果。

通過制作槽鋼設備基礎并利用墊鐵調節槽鋼基礎的水平度，保證了無負壓設備基礎的平整度，同時在設備基礎與地面間、水泵與設備基礎間加設減震墊，保證水泵在運行時的軸向垂直度，降低運行噪聲，增加使用壽命;在設備調試工程中通過設置流量調節器上的壓力傳感器的壓力下限，使設備在運行過程中達到真正的無負壓。

1)設備基礎表面應平整、勻稱，所有焊接均勻牢固，無明顯變形或燒穿等缺陷;

2)設備基礎與地面、設備與基礎之間連接牢固，并設有減震措施;

3)設備應具有自動調節水泵轉速和軟啟動的功能。定壓給水時設定壓力，與實際壓力差不得超過0.01 MPa;

4)設備的控制箱面板應有觀察設定壓力和實際壓力的顯示窗口;

5)成套設備在正常運行時，設備連接市政自來水管網的接口處的壓力不應小于0.2 MPa(可根據用戶需要進行調節壓力值大小);

6)設備能定時或在市政自來水管網在用水的高峰期時(即自來水管網壓力在最低點接近0.2 MPa)，設備能自動切換到水箱供水;

7)在規定的流量范圍內，揚程不得低于最不利用水點所需的揚程;

8)設備正常運行時的最大震動烈度不得超過4.5 mm;

9)設備正常運行時最大噪聲不得超過90 dB(A);

10)設備連續運行10 h，試驗中各種動作及功能應正確無誤。

4 經濟效益分析

以中鐵六局集團太原鐵路建設有限公司開發的生產調度指揮中心樓工程為例，該工程日最高用水量為10 m3/d，最大時生活用水量為1.87 m3/h，對傳統供水方式與無負壓供水系統進行分析。

4.1 投資節省

傳統供水方式需安裝滿足當日用水量的水箱，既需要設置一有效容積為10 m3的水箱，有效容積率0.9，總容積為1.1 m3，以不銹管水箱2 000元/m3計算。無負壓供水設備則無需設置水箱，節省水箱投資2.22萬元。

4.2 管理費用

傳統供水方案所設水箱應每半年清洗1次，還要停水1 d，水箱按50元/m2考慮清潔費和檢疫檢驗費，其地下水箱的清洗面積約30 m2，每年的管理維護費用約50元/m2×30 m2×2次=3 000元/年，按20年考慮，則無負壓供水方案可節省管理維護費用約6萬元。

4.3 節能分析

無負壓供水設備可充分利用自來水管網壓力，采用變頻調速，水泵電機在微機的控制下，根據自來水的壓力調節電機的轉速，只對自來水的進水壓力和所需壓力進行補壓，當自來水的壓力滿足要求時設備就停止工作，節能效果非常明顯，分析如下:以該工程為例，根據用水規律，用水高峰約2 h，中峰約5 h，低峰約7 h，小流保壓期約10 h，則水泵每天電耗，小流量保壓時間為10 h。

無負壓供水水泵每年運行電耗為16.5(kW·h)/d×365 d×0.8 元/(kW·h)=0.48萬元/年。

傳統供水方案選用2臺11 kW水泵，水泵工頻運行，水泵按每天10 h運行，則每天電耗W=110(kW·h)/d，那么每年運行電耗為110(kW·h)/d×365 d×0.8元/(W·h)=3.21萬元/年。

綜上，與傳統供水方案相比，選用無負壓供水設備可節省年運行電耗2.73萬元/年，以運行20年考慮，則可節省運行費用約54.6 萬元。

5 結語

無負壓供水系統安裝施工技術的研究和應用，可保證供水系統施工質量、降低成本，經濟效益明顯，具有較好的推廣應用價值。