基于管道配水技术及水泵机械维修的直饮工程应用研究

摘要：面向直饮工程的管道配水技术中，对高处供水管道供水压力的设计考虑存在一定的不足，并且在该方面的设计还很少。研究根据高处优先供水的原则，设计了一种马鞍形管道配水技术，通过以同径三通为核心，最大化实现高处供水的效率提高。此外，研究对面向直饮供水泵站的水泵机械维修密封技术进行研究，设计实验验证。结果表明，研究提出的水泵机械密封技术表现出了更加明显的磨损损失，不锈钢与橡胶磨损损失分别为1.22和0.24；机械密封磨损寿命在可信度为0.98左右，磨损寿命达到了4.9a，安装马鞍形配水管道的供水效率更高，并且供水稳定。实验验证了该技术可以实现高达98.3%的高层建筑供水效率输出。该研究为直饮工程高处供水、水泵维修提供了技术参考。

关键词：直饮工程管道配水水泵机械维修

中图分类号：TV674文献标识码：A

ResearchontheApplicationofDirectDrinkingEngineeringBasedonPipelineWaterDistributionTechnologyandPumpMachineryMaintenance

CHENRuiqi

JinanPurunWaterCo.，Ltd.，JinanCityInvestmentGroupCo.，Ltd.，Jinan，ShandongProvince，250000China

Abstract：Inthepipelinewaterdistributiontechnologyfordirectdrinkingprojects，therearecertainshortcomingsinthedesignconsiderationofthewatersupplypressureofhigh-placewatersupplypipelines，andthereisstilllittledesigninthisaspect.Thisstudydesignsasaddle-shapedpipelinewaterdistributiontechnologybasedontheprincipleofgivingprioritytohigh-placewatersupply，whichtakestheteeofthesamediameterasthecoretomaximizetheefficiencyofhigh-placewatersupply.Inaddition，thispaperstudiesthemechanicalmaintenanceandsealingtechnologyofwaterpumpsfordirect-drinkingwaterpumpingstations，anddesignsexperimentstoverifyit.Theresultsshowthattheproposedmechanicalsealtechnologyforwaterpumpsexhibitsmoresignificantwearlosses，withstainlesssteelandrubberwearlossesof1.22and0.24，respectively，thewearlifeofthemechanicalsealreaches4.9awhenthereliabilitylevelisaround0.98，andthatinstallingthesaddle-shapedwaterdistributionpipelinehasamoreefficientandstablewatersupply.Experimentshaveverifiedthatthistechnologycanachieveupto98.3%ofthewatersupplyefficiencyoutputofhigh-risebuildings.Thisstudyprovidestechnicalreferenceforhigh-placewatersupplyandpumpmaintenanceindirectdrinkingengineering.

KeyWord：Directdrinkingengineering;Pipelinewaterdistribution;Waterpump;Machinerymaintenance

传统市政给水系统对于高层建筑存在水压不稳、供水不足等问题。管道配水是常用的供水技术，管道优质直接饮用水简称为“直饮水”[1]。目前，高层楼高处供水还存在不足，如传统的管道配水技术采用异径三通管，供水压力与分支分流存在限制，水压过高会使其报废。目前研究设计的管道配水技术复杂度较高，对实际水流方向把握要求高。因此为提高现有管道分流以及高处升压供水效率，研究创新性地设计一种马鞍形配水管道，在管道系统的分支处或者分合流处以改变流体的流动方向，实现流体的分流或集流的目的，并调节流体的流量和压力；此外研究还分析研究了水泵机械密封技术，为直饮供水泵站水泵维修提供参考。

1基于管道配水及水泵维修的直饮工程应用

传统的管道配水技术采用异径三通管，三通管道是工业生产中使用频率较高的管道之一，主要用于改变管道的流向或分流[2]。异径三通管道配水容易在管道分支处造成滞留现象，导致管道堵塞[3]。研究提出一种马鞍形管道配水技术，马鞍三通在管道系统中主要用于连接三条同等直径的管道使其形成三通管道。马鞍三通被用于管道系统的分支处或者分合流处以改变流体的流动方向，实现流体分流或集流的目的，还可以调节流体的流量和压力，其平面与立面结构如图1所示。马鞍三通管的密封橡胶位于管内侧，而传统通用的三通管的密封橡胶位于管外侧。密封橡胶位于内侧的马鞍三通管可以更好地保护管道不被污染，而密封橡胶位于外侧的传统三通管则更易于清洗和维护。但马鞍三通管还具有更好的耐腐蚀性和耐磨性，而传统三通管更容易被腐蚀和磨损。

水泵是工业生产和生活用水中不可或缺的设备，在运行过程中，密封部分的磨损和损坏往往是最常见的故障之一[4]。但是，直饮工程中水泵发生故障而无法进行及时有效的精确维修，从而导致供水效率低下和水资源浪费[5]。研究利用抗磨损性材料进行水泵机械密封，便于检测诊断水泵机组故障。通过利用水泵对水流进行做功，水压随着管线距离的延长而逐渐降低[6]。机械密封是指利用密封件和辅助密封装置，其原理是通过机械力产生的摩擦来实现密封的目的。由于不锈钢动环受到的磨损相对明显，便于比较，因此将不锈钢动环的磨损使用寿命作为水泵机械密封的密封寿命，计算如式（1）。

式（1）中：表示机械密封寿命；、表示动环材料的所能承受的抗断强度；表示端面压强；表示含沙量；表示影响系数；表示表面粗糙度；表示磨损速率受影响程度。

2管道配水技术及水泵密封方法验证实验

实验对某供水泵站水泵机组进行维修后，实施水泵机械密封技术，抽取两组水泵机械进行实验分析，并记录安装马鞍形管道配水前后的直饮工程供水效率情况。为了研究提出的水泵机械密封技术进行效果分析，实验将其与传统机械密封技术同时运用在机组A、B上，分析机组磨损情况，密封技术的磨损情况结果如表1所示。可以看出，研究提出的水泵机械密封技术表现出更明显的磨损损失，不锈钢与橡胶磨损损失分别为1.22和0.24，相较于传统机械密封技术更容易诊断水泵机组的维修情况。

为了对研究提出的马鞍形管道配水技术及水泵密封维修技术的效果进一步分析，实验基于可信度程序，对水泵机组不锈钢动环磨损寿命进行计算，水泵机械密封维修不锈钢动环运行寿命结果如图2（a）；将该供水泵站供应的某高楼供水效率情况进行记录，安装马鞍形管道前后供水效率情况结果如图2（b）。其中，A0、B0为安装前的水泵机组供水效率情况，A为安装传统同径三通管道后的供水效率情况，B为安装马鞍形配水管道后的供水效率情况。图2（a）中，机械密封磨损寿命在可信度为0.98左右磨损寿命达到了4.9a，在可信度为0.96时水泵机组维修前运行寿命为2.8a，维修后的运行寿命增加。图2（b）中，安装前，两组水泵的供水效率整体接近，可以看出安装马鞍形配水管道的供水效率更高，并且供水稳定，实现了98.3%的最高供水效率；虽然安装传统同径三通管道的供水效率有一定程度的提高，但是远不如马鞍形配水管道。

3结语

直饮工程不仅可以满足当地对水的需求，还可以保护饮水安全。为解决传统管道配水技术无法提高高处供水的高效率问题，研究设计一种马鞍形管道配水技术，并且对水泵机械维修技术进行了探讨和研究。结果表明，研究提出马鞍形配水管道供水效率更高，并且供水稳定，实现98.3%供水效率；机械密封磨损寿命在可信度为0.98左右磨损寿命达到4.9a，在可信度为0.96时水泵机组维修前运行寿命为2.8a。可见研究提出的技术能够为直饮工程供水效率提高提供参考。但是研究也存在不足，如缺失管道制作的材料参数、水泵机组的维修指标构建等，需在未来研究中在水泵维修方案和管道配水技术配置方面进一步深入优化。

参考文献

[1]安锐，谢小琛.基于冷却循环水输送系数的冲压车间用冷却循环水泵能效分析[J].锻压技术，2021，46（2）：185-189.

[2]鲁彬，冯霞，汪义强.深圳市自来水直饮示范区工程建设内容与技术难点[J].给水排水，2022，48（S2）：47-53.

[3]陈皓.循环水泵换泵改造工程中水泵的参数选择及配管设计[J].广东化工，2020，47（21）：127-128，136.

[4]杨丽娜.农村安全饮水工程配水管道充水及水压试验方案探讨[J].陕西水利，2021，（6）：99-101.

[5]ZHANGMY，FANXB，WANGF，etal.Theperformanceanalysisandmotor ;designofelectronicwaterpumpbasedonpumplinxandmaxwell[J].RecentPatentsonMechanicalEngineering，2021，14（3）：412-422.

[6]LIJ，JIANGX，WANGZ，etal.Themethodofpredictingthemaintenancetimeofmechanicalproductsbasedonvirtualprototype[J].RecentPatentsonMechanicalEngineering，2022，15（3）：285-293.