无负压供水系统安装施工技术的应用

秦景顺

(中铁六局太原铁路建设有限公司，山西 太原 030013)

随着我国城市化进程不断加快和人们生活水平的不断提高，越来越多的高层建筑拔地而起，对饮用水的卫生要求也越来越高。传统的供水方式一般采用设置蓄水池和水泵对高层用户供水管网进行加压，存在着水源的二次污染，不能满足人们对健康饮水的要求。无负压供水技术在这种条件下应运而生，它是直接串接在室外供水管网上进行二次叠加供水，充分利用自来水管网的一次压力来为高层供水，且不会产生水质二次污染，因此被越来越多的应用在工程中。

1 工程概述

中铁六局太原铁路建设有限公司生产调度指挥中心大楼，总建筑面积20 063.11 m2，地上12层，地下2层，本工程分为两个区，地下2层～地上3层由市政管网直接供水，4层～12层由地下2层水泵房的无负压供水设备供水。项目部针对无负压给水系统安装施工技术进行了研究，克服了质量通病，保证了安装质量，供水效果达到了设计要求。

2 施工工艺流程

2.1 无负压供水系统施工工艺流程

工艺流程为:施工准备→设备基础制作→设备安装→进出水管连接→控制柜安装连接→设备调试→管道设备冲洗消毒→竣工验收。

2.2 操作要点

2.2.1 设备选型

1)流量调节器选型。

市政管网给水量小于用水量时，流量调节器能够将储存水补充给用户，满足用户用水量需求。流量调节器的体积应不小于最大小时流量的1%，再考虑安全系数，选定流量调节器为φ800 mm×1 500 mm，材质为304食品级不锈钢。

2)泵的选型。

按最大流量(在没有最大流量时，通常可取正常流量的1.1倍作为最大流量)，取放大5%～10%余量后的扬程这两个性能的主要参数，再结合市政供水低峰时压力值，在型谱图或者系列特性曲线上确定具体型号。

2.2.2 设备安装

1)设备尺寸的定位。根据设备各部件尺寸及进出水口的标高，用槽钢制作一个设备基础，要求设备基础的平整度误差满足规范，保证水泵安装的水平度。槽钢基础就位时，利用弹性垫铁将基础找平，保证其水平度，用地脚螺栓将槽钢基础与地面牢固连接。

2)无负压机组安装。槽钢基础安装完毕后，将无负压机组的流量调节罐和水泵安装到槽钢基础上，水泵安装时同样利用弹性垫铁将其找平，并用力矩扳手紧固螺栓，以保证水泵的纵横向水平度及运行时降低振动噪声。

流量调节罐和水泵安装完毕后，进行管道连接，水泵进出水口加橡胶软接头，防止水泵振动破坏管道系统严密性;水泵输水管道上设止回阀，防止突然停泵产生的水锤损坏水泵。

3)控制柜安装。控制柜安装位置应尽量远离高温、高湿、高灰尘的环境，安装时应与墙体保持足够的散热空间，底座必须与地面基础牢固固定，且柜体做到与地面垂直，外壳做可靠接地。

2.2.3 试运行操作

1)设备运转前应检查各线路连接是否牢固，是否存在虚接;

2)水泵进水侧阀门打开，灌水排气，直至排气口排出水为止;

3)检查水泵在工频状态下旋转方向是否正确;

4)设置进出水口压力保护范围，进口压力不得低于市政管网用水高峰时的最低压力值，防止设备在市政管网用水高峰运行时对市政管网产生负压情况;同时进口压力不得高于市政管网正常供水压力，避免当市政管网压力稍微有所波动设备就会停机，甚至根本无法启动。出口压力不得低于最不利点所需扬程;

5)调试各种工况下水泵的运行状态，保证水泵的运行状态与设计状态一致;

6)在额定负荷下按照规定时间、步骤运转水泵，试运转中各项要求(各轴承及各运动部件的温升、温度、机械密封和填料密封的泄漏量等)应符合相应规范要求，并详细记录(见图1)。

图1 各工况下泵的运转状态图

3 施工质量控制

无负压设备在安装操作不当时，会造成设备运行噪声大、寿命减小、无负压功能失效等问题，在安装过程中需要对施工工艺步骤进行控制，严格按照设计和有关规范要求施工，才能达到高效、环保的运行效果。

通过制作槽钢设备基础并利用垫铁调节槽钢基础的水平度，保证了无负压设备基础的平整度，同时在设备基础与地面间、水泵与设备基础间加设减震垫，保证水泵在运行时的轴向垂直度，降低运行噪声，增加使用寿命;在设备调试工程中通过设置流量调节器上的压力传感器的压力下限，使设备在运行过程中达到真正的无负压。

1)设备基础表面应平整、匀称，所有焊接均匀牢固，无明显变形或烧穿等缺陷;

2)设备基础与地面、设备与基础之间连接牢固，并设有减震措施;

3)设备应具有自动调节水泵转速和软启动的功能。定压给水时设定压力，与实际压力差不得超过0.01 MPa;

4)设备的控制箱面板应有观察设定压力和实际压力的显示窗口;

5)成套设备在正常运行时，设备连接市政自来水管网的接口处的压力不应小于0.2 MPa(可根据用户需要进行调节压力值大小);

6)设备能定时或在市政自来水管网在用水的高峰期时(即自来水管网压力在最低点接近0.2 MPa)，设备能自动切换到水箱供水;

7)在规定的流量范围内，扬程不得低于最不利用水点所需的扬程;

8)设备正常运行时的最大震动烈度不得超过4.5 mm;

9)设备正常运行时最大噪声不得超过90 dB(A);

10)设备连续运行10 h，试验中各种动作及功能应正确无误。

4 经济效益分析

以中铁六局集团太原铁路建设有限公司开发的生产调度指挥中心楼工程为例，该工程日最高用水量为10 m3/d，最大时生活用水量为1.87 m3/h，对传统供水方式与无负压供水系统进行分析。

4.1 投资节省

传统供水方式需安装满足当日用水量的水箱，既需要设置一有效容积为10 m3的水箱，有效容积率0.9，总容积为1.1 m3，以不锈管水箱2 000元/m3计算。无负压供水设备则无需设置水箱，节省水箱投资2.22万元。

4.2 管理费用

传统供水方案所设水箱应每半年清洗1次，还要停水1 d，水箱按50元/m2考虑清洁费和检疫检验费，其地下水箱的清洗面积约30 m2，每年的管理维护费用约50元/m2×30 m2×2次=3 000元/年，按20年考虑，则无负压供水方案可节省管理维护费用约6万元。

4.3 节能分析

无负压供水设备可充分利用自来水管网压力，采用变频调速，水泵电机在微机的控制下，根据自来水的压力调节电机的转速，只对自来水的进水压力和所需压力进行补压，当自来水的压力满足要求时设备就停止工作，节能效果非常明显，分析如下:以该工程为例，根据用水规律，用水高峰约2 h，中峰约5 h，低峰约7 h，小流保压期约10 h，则水泵每天电耗，小流量保压时间为10 h。

无负压供水水泵每年运行电耗为16.5(kW·h)/d×365 d×0.8 元/(kW·h)=0.48万元/年。

传统供水方案选用2台11 kW水泵，水泵工频运行，水泵按每天10 h运行，则每天电耗W=110(kW·h)/d，那么每年运行电耗为110(kW·h)/d×365 d×0.8元/(W·h)=3.21万元/年。

综上，与传统供水方案相比，选用无负压供水设备可节省年运行电耗2.73万元/年，以运行20年考虑，则可节省运行费用约54.6 万元。

5 结语

无负压供水系统安装施工技术的研究和应用，可保证供水系统施工质量、降低成本，经济效益明显，具有较好的推广应用价值。