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| 2010-04-23 |
如何選用污物泵浦 九邑貿易 李忠明
依據以下所提供之七個步驟，我們可以來決定泵浦尺寸及選擇污物泵浦及泵浦之控制，將可使污物泵浦之壽命與建築物相同。
污物泵浦之目的，是將系統中乳化之固體物排出，以達到滿意之目的。此泵浦之系統通常包括一個傳動組(馬達或引擎)，一個葉輪，一個容納之污水坑，及使傳動組自動操作之控制組件。
污物泵浦依不同之應用有不同製造之形式、設計及尺寸，但基本之形式有●沈水式(圖1) ●直立式(圖2) ●自吸式(圖3)。
  
以上三種之應用與建築物之種類有密切的關係，係小型住宅之建築物採小型之沈水式沈水泵浦，而像是商業用或綜合用之大樓，則需要用沈水式、直立式或自吸式污物泵浦以便能處理較大之流量。
以上三種之組合曾被以優良之設計及材質為要求而製造出來，無論如何，此文之目的是探討尺寸之決定及安裝，當有特殊之使用時，建議工程師及承包者需向泵浦製造者商議。
尺寸決定的七個步驟如下：
●以GPM為單位決定流入量
●決定容納污水坑之尺寸
●決定全動態水頭TDH，以英呎FEET為單位
●決定固體處理物之尺寸
●決定所喜歡之泵浦種類
●選擇污物泵浦之流量符合或超過所需之流量及全動態水頭
●選擇喜歡之控制
1.流量
以GPM為單位決定流量，固定物單位(FIXTURE UNIT)方法被廣泛採用並且效果好。固定物單位(FU)是個關係值，其選用為在建築中固定經常使用的，此值之假設為正常使用於頻繁之運作及水量(表1)。
全量之固定物單位是將每個固定物之單位值乘以其數量之總和，例如，一個建築物有10個沖水閥廁所(FU=8)，3個沖水閥小便器(FU=8)，及6個洗臉臺接有1-1/2英吋之排廢水管(FU=1)，此全量固定物單位為(10×8)+(3×8)+(6×1)=80+24+6=110。
圖4可以用固定單位(FU)來決定流量，注意圖表上有兩條線，一個是控制水箱操作式，一個是沖水閥式，以前面的例子由左到右一直到110時，此時畫一條垂直線，與正確使用於建築物內固定物之代表線交叉，並畫一條水平線往左，此時可讀出水量為72GPM。
2.污水坑尺寸
在污水坑能被更改尺寸時，必須知道最低進水管之深度，原因是此管子絕不可泛濫，此深度為決定污水坑尺寸之起點，粗略而實際之方法為入口與污水坑頂之距離不可少於2英呎。
入口之深度取決於最遠固定物到水槽之距離，排水溝之最少傾斜度，應考慮到當地法規之限定，一個適當決定之污水水坑，應包括以下之結構：
●此水坑必需足夠大，以便容納此泵浦，需先前與泵浦製造者確認之，表2顯示一般之水槽直徑。
●其引入比率為3：1，或是貯存之量為泵浦或注入水坑流量的三倍，並保持在高水位與低水位之間，原因為在低水量，泵浦會啟動頻繁，此會造成泵浦損傷及減短泵浦之壽命。
例如：
●流量為110GPM
●雙泵浦選擇67%之流量=0.67×110GPM=74GPM(每個泵浦)
●全額=74GPM+74GPM=148GPM
●148GPM×3=444gal引入量
●從表2中可查出444gal需要48到60英吋直徑之雙泵浦使用之水坑。
●污水坑底所保持之最小深度應使之照泵浦製造者所要求而保留，但大約為1英呎。此點能使泵浦保持它們的”餵水”(固定以水來密封)。一個失去”餵水”之乾泵會運轉失效或無法控制。
●進水口及高水位之間應保留3~6英吋之距離，以用於警報用途。如果泵浦失效或是過載而無法將流入之水量打出去時，一種簡單型浮球開關會啟動警報系統，此點將在以下之控制部分再行討論。
現在污水坑直徑尺寸，入水口之深度，及引水量已經知道了，許多種組合水坑深之方式可用來決定水坑之尺寸，以表3所示之水坑容量，簡單的將已決定之引水量除以所列之數據。例如48英吋直徑=444gal引水/95gal=4英呎8英吋，及60英吋直徑水坑=444gal引水/150gal=3英呎。
二種尺寸都可使用於此範例之系統，設計工程師及承包商必須選擇最佳之水坑安裝設備。兩者尺寸都有經濟上的特點。畢竟48英吋直徑之水坑需要較小之地板面積，而其深度將較深。 污物泵浦之位置也許能決定哪種尺寸為最佳，或是取決於建築物之結構及外觀。
圖6解說依據此點而作的安排。水坑之尺寸為48英吋直徑乘8英呎或是60英吋直徑水槽乘6英呎6英吋。請注意48英吋直徑水槽加了4英吋。60英吋直徑水坑加了6英吋，以使能符合製造之深度，其有6英吋之水泥。在控制設定時此差異將使用到吸入水口和高水位之間的3~6英吋差異。
 
3.全動態水頭
決定全動態水頭，一個泵浦必須付出多少的力量，以便將流入之液體送到目的地的動力，謂之。此全水頭TDH是直立昇高(静水頭)及管路、接頭對液體之阻力(壓損)，及在水坑中流動時所產生之背壓。
静水頭(Static head)之決定，從水坑底部到最高之排放點的距離，謂之。(圖6)
決定排出端壓損時，必須知道排出管路之尺寸，一般，流速為2fps。此流速可有效的帶走固體物。表4為以上述之流速為基準的表。可准許之固體物尺寸為2英吋，管路小於2英吋應以當地法規為準。請注意此表格是針對塑膠管及鋼管。在此範例中全部管長為10英呎，148GPM時壓損會變的很高，所以此表自動的跳到下個管子尺寸。在此例子2-1/2英吋之管較優於2英吋管子：
因此10英呎2-1/2英吋之鋼管有148GPM。
=(10ft×15.9ft)/100ft＋1.59ft之水頭
 
表5可用來決定接頭之壓損。舉例，逆止閥=20.6ft；閘閥=1.7ft，90度彎頭=6.2ft，總數為28.5ft之等長鋼管，所以(28.5ft×15.9ft)/100ft=4.53ft之水頭。
而排水溝之背壓大約是2~3ft，因為泵浦運轉中才會對其產生作用。將以上各壓損及静水頭力到TDH內。
例如：17ft静水頭+1.39管壓損+4.5接頭壓損+3ft背壓=26ft之TDH。此全動態水頭將被用於泵浦之曲線內，與流量(GPM)配合而找出合適之泵浦。
4.固體物之處理
如第三步驟，2in.之固體物輸送是可接受的，即使現代固定器具可通過之固體物皆不大。有些污水泵浦並不要求有2in.之規格。如果是使用在衛生排水，其功用便像是排水泵浦。所有的案例都需參考法規。在此範例中，廁所所使用的，將是最小之排出尺寸。
5.泵浦之型式
泵浦之型式取決於建築之大小，預期之水量大小，泵浦之處理量大小。沈水式泵浦常見於一般住家之地下室，它的小水量及頻繁的使用適合於一般家庭使用。
商業建築物像是辦公室也許要用大水量之沈水泵浦在1000GPM範圍中。沈水泵浦的好處是泵浦位於污水坑內使得地板有多餘之空間可供使用。如同字面上的意義沈水式泵浦是直接沈入污水中，一些像是移動、更換、及標準保養工作並不容易。(如果泵浦附有著脫裝置將使以上各工作變的非常簡單)。
在商業大樓中常可看見直立式泵浦安裝在適當之地板上，流量從50到1500GPM不等。直立式的好處是其傳動組安置在地平面之地板上，其延長之軸伸入水坑中與葉輪連接。保養與維修勿需進入水坑內，而使得保養與維修之工作簡單化了。因為只有葉輪在水坑內實際作動，而使得在水坑內之相關尺寸減小，當葉輪有異物拌著時仍然繼續運轉。
歐美地區之商業及工業上，都有自吸式泵浦，水量自50到2000GPM。它的優點是葉輪及傳動組都安裝在地面上，而有一根延伸管伸入水坑內。由於葉輪及傳動組都位於地板上，所以要小心選擇適當之地板空間。
6.選擇泵浦
當型式、流量及水頭都已經選好了，在此強烈要求需與泵浦製造者確認帶動泵浦傳動組。
泵浦有一個共同點，符合特性負載時其效率最高，一個泵浦過大、過小或不符合特性運轉，將會浪費能源，或是提早燒掉。針對個案所需要之流量及水壓來選擇有效率，是正確選擇方式之泵浦。
使用泵浦製造者所提供目錄之特性曲線，找一個最高效率之點，針對所需要之流量及水壓。圖7顯示典型之泵浦製造者之泵浦特性曲線圖。
基本上，在同一級馬力下轉速愈快(rpm)，其TDH水壓愈高，在低水量時，可以發現結果如下：
●1750rpm=1馬力，5-3/4”直徑之葉輪，其效率接近頂點為52%。
●1150rpm=1馬力，8”直徑之葉輪，其效率並沒有接近頂點，泵浦的效率為52%。
以此案例，本人會選擇1750rpm之泵浦，因常見的情況為小水量，及較短之運轉時間。
7.控制
控制依製造的不同而有不同之型式，有簡單之浮球控制，如廁所之馬桶水箱，及使用電子裝置無轉動零件之控制，取決於控制泵浦之相關性(所有之控制使泵浦啟動及停止)，控制方式用的對，可以節約，換句話說控制愈複雜花費愈大。在雙泵浦系統應將兩台泵輪當主泵(Lead pump)，以使雙泵浦的磨損平均。
在其他之控制，高水位警示應與其他浮動開關分開，以便水坑入水口泛濫時能作動警示。
依照圖8來定控制水位，第一台泵浦或主泵浦的啟動，是當水位滿到2/3，全部排入水位時。第二台泵浦運轉的時機為當水位到達最高水位相差1/2時。高水位警報啟動的時機為當水位到達最高水位與入口端距離之一半時。
結論
污物泵浦當安裝、保養、及設計正確時是非常可靠的，其運轉年限可與建築物同壽。以下事項需實行以減少故障。
●當安裝水坑時放置預鑄水泥塊在水坑底部下，如此會停止水坑下沈。
●當使用玻璃纖維水坑在缺土壤的環境下時，將水坑置於皺型金屬管或預鑄水泥鐘型體內，其間之空隙填入水泥或膠泥，會使水坑被四周之地下水舉起。
●考慮將污水泵浦系統之動力來源接到緊急電源，或是從主電源另外接一條電源線。
●經常將水坑內之廢氣經由屋頂排出。
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