发布时间 : 星期六 文章高楼地下室排水自动控制系统设计 - 图文更新完毕开始阅读
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第二章 地下室排水系统选择与计算
2.1排水系统的重要性及特点
在房屋建造的过程中，由于现在常规的地下几层都用于建造地下车库或者安装一栋楼的供电供水的机房，一些居民用水的渗漏的最终目的地会是地下室，另外一些地下水也会渗透进地下室，如果不及时处理，雨水和江河中水的渗透，积水量达到了一定的程度后，势必会对地下室的设备造成一些浸泡，影响设备的运行和减少设备的使用寿命，造成经济损失。地下室的积水量与地下水渗透量和管道的渗水量有关，有时候地下室有的地方的地面硬化不到位某些地方就会出现大面积的积水，另外，居民管道的破裂也会使地下水的积水量增加。但平时水地下室水的积水量都不是太多，所以相比之下选的泵的功率和排水管道管径不是太大。
因此，地下室排水设备运转的可靠性（安全运转）与经济性(电耗量小、效率高)具有很重要的意义。
2.2系统功能
高楼地下室处在自然环境一般都比较特殊而且还是在地下工作，不同的高楼地下室因地下室硬化材料和给排水管道的质量存在着不同的差异。随着地下室透水量的多少和给排水管道渗透强度的变化而变化，要求控制系统的设计开发必须有更高的工作效率和稳定性以及普遍适用性来确保整个地下室设备的安全。因此，地下室排水系统主要应该具备以下一些功能：
(1)水泵备用功能; (2)保护功能;
(3)系统的自动控制功能; (4)防倒灌功能; 2.2.1系统的自动控制功能
由于地下室所处的环境都比较特殊，因此对系统控制部分的要求特别的高。传统的继电器控制存在着很多问题，比如：接线复杂、寿命短、抗干扰能力差等。PLC
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的出现改进了这些缺点。对于传统控制，PLC主要有以下几个优点：1可靠性高，抗干扰能力强；2配套齐全，功能完善，适用性强；3学习和使用简单方便，深受工程技术人员欢迎；4系统的设计、建造工作量小，维护起来方便，容易改造更新；5体积小，重量轻，使之能耗很低。所以采用PLC来控制整个地下室系统既减小了控制的难度，又减少了大量人力物力的投入。
控制系统主要有手动选择和自动选择的切换，备用的水泵的选择，水位监控系统，水泵的排水系统，阀门的开关系统，报警系统的设计等组成。
手动选择主要应用于调试以及特殊情况时的启动形式。这在整个系统的安装使用过程中非常重要。以便确保调试安装工作的顺利进行和特殊状况下的启动。自动选择主要应用在无人监视时的水泵工作。水位监控系统主要用收集水位高低时的数据，数据通过PLC进行处理从而控制水泵和电动阀门的开启和停止。水泵排水系统主要是排净地下室里面的积水，保证地下室设备的安全。阀门开关系统主要是应用在防止管路中的水倒流损坏排水系统上。报警系统主要应用于在水泵发生故障时，能发出警报，提醒工作人员及时检修和更换备用水泵。 2.2.2 保护功能
由于系统是在地下室工作，而控制人员基本是在地上工作，不可能每时每刻都去检查水泵的运转情况，一旦电动机发生故障会发生危险。因此自动保护功能显得十分重要。
地下室中成分比较复杂，当泥土进入水泵时会增加水泵的负载，严重时可能会使电动机烧坏。因此过载保护也是相当重要的，本次设计中主要采用热继电器和空气开关进行保护。当电动机过载时能够实现自动跳闸功能。
为了防止开启水泵时管道中的发生水倒灌，本次设计还采用止回阀来防止管道中的水倒流，实现防止水倒灌动能。 2.2.3水泵备用功能
由于地下室的所处的自然环境不是太差，但是水泵必须得做到时刻都能够正常的工作，而且水泵的工作时间长，所以对水泵的质量及工作时间都有很高的要求。
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如果水泵出现故障，积水不能及时排出，将会在很大程度上影响整个地下室设备工作的安全性。因此备用水泵也显得非常重要。根据需要一般地下室采用一用一备+检修，即一台水泵工作，一台水泵备用和做检修时使用。当有水泵发生故障时，启用备用水泵排水，与此同时检修发生故障的水泵。这样就能保证整个排水系统的正常运行。不光如此，也可以根据积水量的不同选择是否启用备用水泵同时进行排水，平时使用备用水泵轮流工作，不仅可以增加水泵的寿命而且能够节约能源。这样也可以防止工作水泵因长时间工作而损坏，而备用的水泵因为长时间不工作而发生故障。
2.2.4防倒灌功能
为了防止启动水泵时管道中的水发生倒灌，本次设计还采用止回阀来防止管道中的水发生倒流。关闭排水系统时应先关闭阀门，再停止水泵的运转。
2.3高楼排水系统选择的选择与计算
2.3.1 排水方案的确定
地下室排水系统的可靠性是建整个地下室设备安全的重要保障。所以排水系统的安全性和可靠性是这次系统方案设计的一个重要指标，不仅如此，还要考虑整个排水系统的经济性、环保性、节能性和实用性。为保证整个排水系统的安全，所以必须要选用结实耐用并且不容易腐蚀的管道，然而质量好管道价格又会相对很高，所以要综合考虑好安全性与经济性。在实际排水工作时选择一台水泵工作会使所选用的水泵功率过大，如果发生故障的话不容易检修，并且检修期间不能进行正常的排水工作，这对地下室设备的安全造成了很大的隐患。当使用多台水泵时，即便是选用的水泵型号是相同的，但在实际运行过程中会也会产生误差，性能指数不可能百分百的相同，这样会使设备实际运行中负荷发生变化，有的非共用管路段的阻力损失是不能忽略的，这些都会影响整个排水系统的效率。所以在设计中排水方案的确定是很重要的一环。
本次设计采用方案为“一用一备+检修”。所以在水泵房中共2有台水泵，但只
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有一台在工作，剩下一台作备用和预防检修时使用。这样考虑也是无论什么情况都有一台泵在工作运行。所以本方案在可靠性上是非常高，能为地下室设备安全的预防提供很好的保障。
2.4管道的水力计算与选型
2.4.1管道材料的选择
在市面上，管道有很多种类型，最常见的主要是非金属管道和金属管道。由于地下室的地质环境比较特殊，且设备运行的时间较长，所以对管道的质量有一定的要求，因此，非金属管道不予考虑。但是金属管道又分为很多种，在生活中应用较多的金属管分为球墨铸铁管和钢管。其中钢管又包括无缝钢管和焊接钢管。无缝钢管分为冷轧管和热轧管，冷轧管最大DN=200mm，热轧管最大DN=200mm。焊接钢管分为直焊钢管和螺旋缝焊，这其中直焊钢管比较常见。钢管中还有一种为不锈钢管，但是造价高昂，在生活中未曾推广使用。市面上的铸铁管承受工作压力一般为
0.45~1.00Mpa，并且耐腐蚀，价格也比较便宜，缺点是质硬而脆而且比较笨重，在
施工过程中使用不方便，因而在给排水系统中应用也比较少。
钢管的机械强度是最好的，内外均可以承受高压，公称压力一般可以达到5Mpa左右；管材可焊性相对较好，能适用于复杂的地形和环境，适用于建筑内要求较高的供水管路。但是钢管有最大的缺点是易腐蚀。所以现在钢管均采用镀锌钢管，镀锌管又分冷镀管和热镀管。冷镀管由于镀的锌不致密、不均匀、稳定性较差，一般使用寿命不到5年就会出现“红水”、“黑水”现象。热镀管保护层均匀致密，附着力强，目前广泛应用大量与实际生活中。
所以综合考虑供水管路的实际压力、工艺性、消防需求、强度需求和防腐需求，故选用热轧、热镀锌无缝钢管。 2.4.2. 排水管路计算
（1）管径确定
本系统共用2台水泵，按1用1备+维护设置,根据流量公式: