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同心式射流泵在深层井点降水中的应用

更新时间：2020-09-01　点击量：1259

1.井点降水技术的发展随着地下建筑迅猛发展,深基坑作业与日俱增,而且深度逐渐增加。首先要解决的问题往往是如何把地下水位降到坑底标高以下,通过预排水,给地下工程提供安全和干燥的开挖环境,且增加开挖基坑的边坡稳定性,防止基坑底部岩土隆起或翻浆。对于6～8m浅层砂、粘土地层基坑降水,七、八十年代以来,已广泛地采用喷射泵轻型井点降水系统,由于地下工程(如地铁、地下交通线路)和高层建筑对地基基础、建筑功能、和抗震等的要求不同,一般设计2～3层地下建筑,基础埋深达到9～15m,对于这种深大地下工程,轻型井点射流泵降水深度常常不能满足降深要求。

　　目前,在8m以下深基坑降水作业中,采用的方法主要有以下形式:①管井降水或辐射井降水。其降水效果与管井直径和井深有直接关系,地层滞留水与井内集水水位必须有一定的高度差,才能在重力作用下流入井内,因此,管井比要开挖的基坑深,直径大,井内集水效果才好,再考虑安装潜水泵或深井泵的空间,一般下内径Φ300mm水泥井管,施工Φ600mm钻孔,8～10m的基坑需14～18m井深,由于孔深和直径较大,不象轻型井点,可用长螺旋钻机快速施工井点孔,施工周期长,成本较高,通过潜水泵或深井泵抽水来降低地下水位,管井内的水位变化大,易损坏潜水泵,易受施工场地的限制,降水速度较慢,现场管理复杂;②多级轻型井点喷射泵降水系统,增加基坑的开挖规模,降水设备多,施工场地大、周期长。因此,开发深基坑降水设备来满足生产需要是有现实意义的。对于降深大(8～20m),而又无法布置多级井点或管井降水系统的地下工程,可采用射流泵深层降水系统,它基本上是一深埋于地下的高压射流泵装置,在井底可以形成较高的负压,集水效果较好。根据输送液流管路的相互位置,射流泵深层降水系统分为同心式和并列式两种,如图1所示,并列式深层降水射流泵(图1b)虽结构简单,但经埋入降水钻孔,再次起拔时,有的无法拔出,有的拔出已损坏,设备废损率高,通过调研,我室研制的同心式射流泵(图1a)深层降水系统,不仅解决了并列式深层降水射流泵拔出时废损率高的问题,而且与潜水泵或深井泵降水试验对比,表明性能优异,如表1,在抽吸地层滞留水时,比现有潜水泵、深井泵抽水效率高五倍以上,而且利用真空集水,相对基坑深度而言,施工降水孔,直径小、孔浅,采用Φ400mm长螺旋钻机成孔,施工周期短,效益好。特别适用于8～20m以下渗透系数(011～20mΠd)较小的砂、粘土地层中干扰降水,成功地用于首都机场新航站楼基坑降水工程。

　　2 单管同心式喷射泵的研制

　　211 单管同心式喷射泵结构和应用特点

　　设备由孔口双壁管、双壁管、射流泵、单向阀及滤水管等组成(图1a)。双壁管分6m、3m长2种,可以组合成3m间隔的不同长度,可以根据工程需要连结成不同长度,以适应不同的降水深度;尺寸小,重量轻,外形为简单的圆柱形,起拔阻力小,工程完后容易从地层中拔出,以重复使用。

　　双壁管由外管、内管及接头组成,内外管由接头连结在一起,内管之间插接,并用“0”形胶圈密封,密封可靠;外管与外管通过锥螺纹相互连接,自密封且装卸方便;内外管之间的环状空间为高压水流通道,内管为回水管通道,流道设计合理,沿程阻力损失小,提高了效率;由于井底的喷射器下设计了多道滤网,避免水流中杂物阻塞喷嘴及流道。将井底射流泵及单向阀设计成一个独立的部件,可以在制造厂完成组装及性能测试,从而避免了在施工现场进行组装及试验,简化了使用过程,保证了产品质量。

　　212 单管同心式喷射泵工作原理

　　由离心泵输出的高压水通过高压胶管、供水总管输入内外管之间的环状空间,经射流泵喷嘴形成高速射流,在喷口周围形成低压区,真空度高可达10m水柱,这个低压区与滤水管是连通的,因此地下水将被吸入,经滤水管、单向阀进入射流泵内,与喷嘴射出的高速水流相遇,在射流泵喉管内经过能量交换,进入扩压管,此时速度降低,压力增加,混合后的水经内管,回水胶管、内水管路进入水箱内,地层中吸出的水将经水箱溢水口流走,图1所示,喷射泵吸入口真空集水和排出口压力提升地下水,集水效果好,降水深度大。

　　213 单管同心式喷射泵性能参数

　　主要技术参数: 抽吸真空度:10m水柱;降水深度:30m(包括吸程,如用户需要,可以加深);配套离心泵扬程:80～100m;每套喷射器所需水量:2176m3 /h;外形尺寸:直径 Φ80×长度(降水深度+3m);重量:双壁管1115kg/m(射流泵及滤水管重33kg)

　　3 同心式喷射泵在深层井点降水中的应用

　　首都机场新航站楼基坑降水工程,位于首都机场候机楼东侧,主楼南北长74717m,中部宽123m,两侧宽48m,总建筑面积约300km2 ,为亚洲基坑之一,地层为粘质粉砂质土。本工程属于北京市少见的超大型基坑降水工程,首先开挖3m,施工一级轻型井点(对一般-815m槽深),对深基坑部分(-1512m)采用同心式喷射泵降水方案,否定二级轻型井点降水方案,大量节约了工程成本,加快了施工进度。降水施工采用长螺旋钻机成孔,口径Φ300/400(轻型/喷射),孔深10m/1815m(轻型/喷射)。共投入轻型井点34组,喷射井点(同心式喷射泵井点)6组。在距离孔轴线5m处的观测孔显示,从1996年1月4日至2月4日,水位由8182m(初始水位)降至12158m,至96年3月24日降至槽底,基坑开挖后槽底为干槽,解决了在细颗粒地层深层降水效果不好的问题,该工程的成功为我国在超大型基坑降水方面提供了范例,并且*在北京地区推出同心式射流泵井点应用于大型基坑降水。此外,在静安中心地下停车场基坑降水工程中也采用该设备。该停车场地下室基础埋深为自然地坪下9105m,局部埋深为1010m,工程已顺利完工。采用了这种同心式射流泵井点设备,取得了细颗粒的地区进行深层降水的预期效果。通过成功的工程经验,说明深层射流泵井点降水在北京地区应用前景广阔。

　　4 结论

　　(1)降水速度较快,出水量稳定。根据首都机场工程实际使用,颗粒细地层,每组出水量中后期012m3 /d左右,降水效果明显。

　　(2)装卸方便、下管时间短。因为此设备外管通过锥螺纹相互连接,内管之间插接,所以节省了下管时间。

　　(3)喷嘴使用寿命长。喷嘴用合金钢淬火制成,极少磨损,根据设备抢修实测,喷嘴磨损只有0102mm。

　　(4)设备紧凑,质量可靠,因可拆卸成6m长/根, 便于运输,减轻工人劳动强度。

　　(5)起拔时,设备毁损率低。在机场60眼井降水施工中,设备已全部从地层拔出,可重复利用。

　　(6)因利用射流泵排出口正压与吸入口真空工作,喷射泵扬程大,可以获得较大的降水深度,根据地层涌水不同,可进行系列化设计,价格比同类产品低。

　　(7)利用喷射泵吸入口真空集水,施工降水孔与管井比较,直径小,孔深浅。可以采用长螺旋钻机成孔,施工周期短,效益好。特别适用于8～20m以下渗透系数较小的砂、粘土地层中干扰降水。

全自动野外地温监测系统/冻土地温自动监测系统

地源热泵分布式温度集中测控系统

矿井总线分散式温度测量系统方案

矿井分散式垂直测温系统/地热普查/地温监测哪家好选鸿鸥

矿井测温系统/矿建冻结法施工温度监测系统/深井温度场地温监测系统

TD-016C型地源热泵能耗监控测温系统

产品关键词：地源热泵测温，地埋管测温，浅层地温在线监测系统，分布式地温监测系统

此款系统专门为地源热泵生产企业，新能源技术安装公司，地热井钻探公司以及节能环保产业等单位设计，通过连接我司单总线地热电缆，以及单通道或多通道485接口采集器，可对接到贵司单位的软件系统。欢迎各类单位以及经销商详询！此款设备支持贴牌，具体价格按量定制。

RS485竖直地埋管地源热泵温度监测系统【产品介绍】

地源热泵空调系统利用土壤作为埋地管换热器的热源或热汇,对建筑物进行供热和供冷.在埋地管换热器设计中,土壤的导热系数是很重要的参数.而对地温进行长期可靠的监测显得特别重要。在现场实测土壤导热系数时测试时间要足够长,测试时工况稳定后的流体进出口及不同深度的温度会影响测试结果的准确性。因此地埋测温电缆的设计显得尤其重点。较传统的测温电缆设计方法，单总线测温电缆因为接线方便、精度高且不受环境影响、性价比高等优点，目前已广泛应用于地埋管及地源热泵系统进行地温监测，因可靠性和稳定性在诸多工程中已得到了验证并取得了较好的口啤。

采集服务器通过总线将现场与温度采集模块相连，温度采集模块通过单总线将各温度传感器采集到的数据发到总线上。每个采集模块可以连接内置1-60个温度传感器的测温电缆相连。本方案可以对大型试验场进行温度实时监测，支持180口井或测温电缆及1500点以上的观测井温度在线监测。

RS485竖直地埋管地源热泵温度监测系统：

1. 地埋管回填材料与地源热泵地下温度场的测试分析

2. U型垂直埋管换热器管群间热干扰的研究

3. U型管地源热泵系统性能及地下温度场的研究

4. 地源热泵地埋管的传热性能实验研究

5. 地源热泵地埋管换热器传热研究

6. 埋地换热器含水层内传热的数值模拟与实验研究，埋地换热器含水层内传热的数值模拟与实验研究。

竖直地埋管地源热泵温度测量系统，主要是一套*基于现场总线和数字传感器技术的在线监测及分析系统。它能有对地源热泵换热井进行实时温度监测并保存数据，为优化地源热泵设计、探讨地源热泵的可持续运行具有参考价值。

二、RS485竖直地埋管地源热泵温度监测系统本系统的重要特点：

１．结构简单，一根总线可以挂接1-60根传感器，总线采用三线制，所有的传感器就灯泡一样，可以直接挂在总线上．

２．总线距离长．采用强驱动模块，普通线，可以轻松测量500米深井.

３．的深井土壤检测传感器，防护等级达到ＩＰ６８，可耐压力高达5Mpa.

４．定制的防水抗拉电缆，增强了系统的稳定性和可靠特点总结：高性价格比，根据不同的需求，比你想象的*．

针对U型管口径小的问题，本系统是传统铂电阻测温系统理想的替代品. 可应用于：

１.地埋管回填材料与地源热泵地下温度场的测试分析

2.U型垂直埋管换热器管群间热干扰的研究

3. U型管地源热泵系统性能及地下温度场的研究

4. 地源热泵地埋管的传热性能实验研究

5. 地源热泵地埋管换热器传热研究

6. 埋地换热器含水层内传热的数值模拟与实验研究。

本系统技术参数：支持传感器：18B20高精度深井水温数字传感器，测井深：1000米，传感器耐压能力：5Mpa ,配置设备：远距离温度采集模块＋测井电缆＋传感器，

RS485竖直地埋管地源热泵温度监测系统系统功能：

1、温度在线监测

2、报警功能

3、数据存储

4、定时保存设置

5、历史数据报表打印

6、历史曲线查询等功能。

【技术参数】

1、温度测量范围：-10℃ ～ +100℃

2、温度精度：正负0.5℃ (-10℃ ～ +80℃)

3、分辨率： 0.1℃

4、采样点数：小于128

5、巡检周期：小于3s（可设置）

6、传输技术： RS485、RF(射频技术)、GPRS

7、测点线长：小于350米

8、供电方式： AC220V /内置锂电池可供电1-3年

9、工作温度： -30℃ ～ +80℃

10、工作湿度：小于90%RH

11、电缆防护等级：IP66

使用注意事项：

防水感温电缆经测试与检测，具备一定的防水和耐水压能力，使用时，请按以下方法操作与使用：
1．使用时，建议将感温电缆置于U形管内以方便后期维护。
若置与U形管外，请小心操作，做好电缆防护，防止在安装过程中电缆被划伤，以保持电缆的耐水压能力和使用寿命。
2. 电缆中不锈钢体为传感器所在位置，因温度为缓慢变化量，正常使用时，请等待测物热平衡后再进行测量。
3. 电缆采用三线制总线方式，红色为电源正，建议电源为3-5V DC，黑色为电源负，兰色为信号线。请严格按照此说明接线操作。
4. 系统理论上支持180个节点，实际使用应该限制在150个节点以内。
5.系统具备一定的纠错能力，但总线不能短路。
6. 系统供电，当总线距离在200米以内，则可以采用DC9V给现场模块供电，当距离在500米之内，可以采用DC12V给系统供电。

【北京鸿鸥成运仪器设备有限公司提供定制各个领域用的测温线缆产品介绍】

由北京鸿鸥成运仪器设备有限公司推出的地源热泵温度场测控系统，硬件采取*ARM技术；上位机软件使用编程语言技术设计，富有人性、直观明了；测温传感器直接封装在电缆内部，根据客户距离进行封装。目前该系统广泛应用于地源热泵地埋管、地源热泵温度场检测、地源热泵地埋换热井、地源热泵竖井及地源热泵温度场系统进行地温监测，本系统的可靠性和稳定性在诸多工程中已得到了验证并取得了较好的口啤。

地源热泵诊断中土壤温度的监测方法：
　　为了实现地源热泵系统的诊断，必须首先制定保证系统正常运行的合理的标准。在系统的设计阶段，地下土壤温度的初始值是一个重要的依据参数，它也是在系统运行过程中可能产生变化的参数。如果在一个或几个空调采暖周期（一般一个空调采暖周期为1年）后，系统的取热和放热严重不平衡，则这个初始温度会有较大的变化，将会大大降低系统的运行效率。所以设计选用土壤温度变化曲线作为诊断系统是否正常的标准。
　　首先对地源热泵系统所控制的建筑物进行全年动态能耗分析，即输入建筑物的条件，包括建筑的地理位置、朝向、外形尺寸、围护结构材料和房间功能等条件，计算出该区域全年供暖、制冷的负荷，我们根据该负荷，选择合适的系统配置，即地埋管数量以及必要的辅助冷热源，并动态模拟计算地源热泵植筋加固系统运行过程中土壤温度的变化情况，得到初始土壤温度标准曲线。采用满足土壤温度基本平衡要求的运行方案运行，同时系统实时监测土壤温度变化情况，即依靠埋置在地下的测温传感器监测土壤的温度，并且将测得的温度传递给地源热泵系统。

浅层地温能监测系统概况：

地源热泵空调系统利用土壤作为埋地管换热器的热源或热汇，对建筑物进行供热和供冷，在埋地管换热器设计中，土壤的导热系数是很重要的参数，而对地温进行长期可靠的监测显得特别重要。在现场实测土壤导热系数时测试时间要足够长，测试时工况稳定后的流体进出口及不同深度的温度会影响测试结果的准确性。因此地源热泵地埋测温电缆的设计显得尤其重点。较传统的地源热泵测温电缆设计方法，北京鸿鸥成运仪器设备有限公司研发的数字总线式测温电缆因为接线方便、精度高且不受环境影响、性价比高等优点，目前已广泛应用于地埋管及地源热泵系统进行地温监测，因可靠性和稳定性在诸多工程中已得到了验证并取得了较好的口啤。

为方便研究土壤、水质等环境对空调换热井能效等方面的可靠研究或温度测量，目前地源热泵地埋管测温电缆对于地埋换热井，有口径小，深度较深等特点的测温方式,如果测量地下120米的地源热泵井，要放12路线PT100传感器。12根测温线缆若平均放置，即10米放一个探头，则所需线材要1500米，在井上需配置一个至少12通道的巡检仪，若需接入电脑进行温度实时记录，该巡检仪要有RS232或RS485功能,根据以上成本估计，这口井进行地热测温至少成本在8000元，虽然选择高精度的PT100可提高系统的测温精度，但对模拟量数据采集，提供精度的有效办法是提供仪器的AD转换器的位数，即提供巡检仪的测量精度，若能够在长距离测温的条件下进行多点测温，能够做到0.5度的精度，则是非常不容易。针对这一需求，北京鸿鸥成运仪器设备有限公司推出“数字总线式地源热泵地埋管测温电缆”及相应系统。矿井深部地温监测，地源热泵温度监测研究，地源热泵温度测量系统，浅层地热测温系统。

地源热泵数字总线测温线缆与传统测温电缆对比分析：
传统的温度检测以热敏电阻、PT100或PT1000作为温度敏感元件，因其是模拟量，要对温度进行采集，若需较高精度，需要选择12位或以上的AD转换及信号处理电路，近距离时，其精度及可靠性受环境影响不大，但当大于30米距离传输时，宜采用三线制测方式，并需定期对温度进行校正。当进行多点采集时，需每个测温点放置一根电缆，因电阻作为模拟量及相互之间的干扰，其温度测量的准确度、系统的精度差，会受环境及时间的影响较大。模块量传感器在工作过程中都是以模拟信号的形式存在，而检测的环境往往存在电场、磁场等不确定因素，这些因素会对电信号产生较大的干扰，从而影响传感器实际的测量精度和系统的稳定性，每年需要进行校准，因而它们的使用有很大的局限性。

北京鸿鸥成运仪器设备有限公司研发的总线式数字温度传感器，具有防水、防腐蚀、抗拉、耐磨的特性，总线式数字温度传感器采用测温芯片作为感应元件，感应元件位于传感器头部，传感器的精度和稳定性决定于美国进口测温芯片的特性及精度级别，无需校正，因数据传输采用总线方式，总线电缆或传感器外径可做得很小，直径不大于12mm,且线路长短不会对传感器精度造成任何影响。这是传统热电阻测温系统*的优势。所以数字总线式测温电缆是地源热泵地埋管管测温、地温能深井和地层温度监测理想的设备。数字总线式数据传感器本身自带12位高精度数据转换器和现场总线管理器，直接将温度数据转换成适合远距离传输的数字信号，而每个传感器本身都有唯的识别ID，所以很多传感器可以直接挂接在总线上，从而实现一根电缆检测很多温度点的功能。

地源热泵大数据监控平台建设

一、系统介绍

1、建设自动监测监测平台，可监测大楼内室内温度；热泵机组空调侧和地源侧温度、

压力、流量；系统空调侧和地源侧温度、压力、流量；热泵机组和水泵的电压、电流、功率、

电量等参数；地温场的变化等，实现热泵机组运行情况 24 小时实时监测，异常情况预

警，做到真正的无人值守。可对热泵系统的长期运行稳定性、系统对地温场的影响以及能效

比等进行综合的科学评价，为进一步示范推广与系统优化的工作提供数据指导依据。

具体测量要求如下：

1）各热泵机组实时运行情况；

2）室内温度监测数据及变化曲线；

3）室外环境温度数据及变化曲线；

4）机房内空调侧出回水温度、压力、流量等监测数据及变化曲线；

5）机房内地埋管侧出回水温度、压力、流量等监测数据及变化曲线；

6）机房内用电设备的电流、电压、功率、电能等监测数据及变化曲线；

7）地温场内不同深度的地温监测数据及变化曲线；

8）能耗综合分析、系统 COP 分析以及系统节能量的评价分析。

2、自动监测平台建成以后可以对已经安装自动监测设备的地热井实施自动监测的数据分

析展示，可实现地热井和回灌井的水位、水温、流量实施传输分析，并可实现数据异常情况预

警，做到实时监管，有地热井运行的稳定性。

1）开采水量及回水水量的流量监测及变化曲线；

2）开采水温及回水水温的温度监测及变化曲线；

3）开采井井内水位监测及变化曲线；

同心式射流泵在深层井点降水中的应用

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