混流泵泵房布置

1、職業(yè)教育水利水電建筑工程專業(yè)水泵站課程電子文本水泵站項(xiàng)目組 2014年9月4 泵站進(jìn)出水建筑物和泵房設(shè)計(jì)4.2 泵房結(jié)構(gòu)型式的選擇及設(shè)計(jì)混流泵泵房布置在水利工程方面，混流泵泵房也大多數(shù)采用的是臥式機(jī)組的泵房，本節(jié)就以臥式機(jī)組常有的泵房為例。水泵機(jī)組的類型和泵房的結(jié)構(gòu)形式確定后，便可進(jìn)行泵房的內(nèi)部布置，進(jìn)而確定泵房的尺寸。泵房作為泵站的主體工程，通常由主泵房、配電間、檢修間、交通道四大部分組成，泵房內(nèi)部布置就是對主機(jī)組、電氣設(shè)備、輔助設(shè)備、檢修間、控制室等進(jìn)行統(tǒng)籌安排，合理確定其位置和尺寸。泵房內(nèi)部的設(shè)備分為主機(jī)組和輔助設(shè)備兩類，主機(jī)組包括主水泵、動力機(jī)及傳動設(shè)備；輔助設(shè)備包括電氣、起重、充水、

2、排水、通風(fēng)等設(shè)備。泵房布置的要求是：(1)主機(jī)組的布置，在滿足安裝、運(yùn)行、檢修的前提下，盡量做到布置整齊、緊湊，減小泵房尺寸，簡化泵房結(jié)構(gòu)；(2)輔助設(shè)備的布置，在滿足主機(jī)組工作和輔助設(shè)備自身工作條件下，盡量布置在泵房的空地上，充分利用泵房空間，不增加泵房尺寸；(3)滿足泵房通風(fēng)、采光和采暖的要求，并符合防潮、防火和防噪聲等技術(shù)規(guī)定。主機(jī)組布置.1直線布置直線布置是指各機(jī)組的軸線位于同一條直線上，其優(yōu)點(diǎn)是整齊、美觀，泵房跨度?。蝗秉c(diǎn)是當(dāng)機(jī)組臺數(shù)較多時(shí)，增大了泵房長度，前池及進(jìn)水池也會相應(yīng)加寬。這種布置形式適合于水泵臺數(shù)較少的雙吸離心泵或中開式多級離心泵，如圖78所示。.2雙列交錯(cuò)布置當(dāng)機(jī)組臺數(shù)

3、較多，或泵房長度受到限制(如在深挖方中建站以及圓筒形泵房等)時(shí)，為了縮短泵房長度減少前池和進(jìn)水池寬度，可采用這種布置形式，如圖79所示。這種布置形式的缺點(diǎn)是增加了泵房跨度，泵房內(nèi)部不夠整齊，操作管理不太方便，同時(shí)還需要求部分水泵軸轉(zhuǎn)向，故在水泵訂貨時(shí)必須加以說明。.3平行布置 1水泵；2電動機(jī) 1水泵；2電動機(jī) 1水泵；2電動機(jī)圖78 直線布置 圖79 雙列交錯(cuò)布置 圖710 平行式布置平行布置是指各機(jī)組軸線相互平行，并垂直于泵房長度方向，如圖710所示。這種布置形式緊湊、泵房的長度和機(jī)組間距較小，但泵房的跨度較大。適合于單級單吸離心泵和蝸殼式混流泵。配電設(shè)備及配電間布置配電設(shè)備是由開關(guān)、儀表

4、、保護(hù)裝置和母線等組裝成的配電板或配電柜。每臺主機(jī)組配置一臺配電設(shè)備，其布置方式有分散和集中兩種。分散布置是將配電設(shè)備分散布置在主泵房內(nèi)（進(jìn)水側(cè)或出水側(cè)）主機(jī)組附近，便于監(jiān)視主機(jī)組的運(yùn)行，此布置形式對于大機(jī)組可能會使泵房跨度增大，故常用于小型泵站。集中布置是將全部配電設(shè)備布置在泵房的一端或一側(cè)。.1一端式布置是在泵房進(jìn)線一端建配電間，是常采用的一種布置形式。其優(yōu)點(diǎn)是不增加泵房跨度，泵房前后側(cè)都可開窗，有利于通風(fēng)和采光。當(dāng)機(jī)組臺數(shù)很多時(shí)，工作人員不便監(jiān)視遠(yuǎn)離配電間的機(jī)組運(yùn)行情況。因此，當(dāng)機(jī)組臺數(shù)較少時(shí)常采用這種布置形式，如圖7-11所示。1真空泵；2抽氣管；3排水溝；4集水池；5排水泵；6排水泵

5、出水管；7電纜溝；8啟動器；9技術(shù)供水管圖711 單層泵房布置示意圖.1一側(cè)式布置則在泵房的一側(cè)(進(jìn)水側(cè)或出水側(cè))建配電間，一般以出水側(cè)居多，這樣可不增加進(jìn)水管長度。其優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)機(jī)組臺數(shù)較多時(shí)，有利于監(jiān)視機(jī)組的運(yùn)行。缺點(diǎn)是配電間一側(cè)無法開窗，影響通風(fēng)和采光。另外對于大型機(jī)組可能使泵房跨度增大，為彌補(bǔ)此缺點(diǎn)，配電間可沿跨度方向凸出一部分，放置配電設(shè)備。配電間的尺寸取決于配電柜的數(shù)量、規(guī)格尺寸及必要的操作維修空間。配電柜分高壓和低壓兩種，均可采用成套設(shè)備，數(shù)量由電氣設(shè)計(jì)確定。配電柜有單面維護(hù)和雙面維護(hù)兩種。單面維護(hù)可靠墻安裝；采用雙面維護(hù)時(shí)，柜后要留出不小于0.8 m通道，以便于維修。低、高壓配電柜

6、前要留不小于1.5 m、2.0 m的操作寬度。配電間地面應(yīng)高于主泵房地面，以防積水流向配電間，其高程和交通道相同。配電間應(yīng)設(shè)向外開啟的小門，以方便搬運(yùn)設(shè)備和事故逃生。檢修間布置檢修間有三種布置方式：一端式、一側(cè)式、平臺式。一端式布置即在主泵房對外交通運(yùn)輸方便的一端，沿電動機(jī)層長度方向加長一段，作為檢修間，其高程、寬度一般與電動機(jī)層相同。機(jī)組安裝檢修時(shí)可共用主泵房的起吊設(shè)備，目前絕大多數(shù)泵站采用這種布置方式。一側(cè)式布置，由于布置進(jìn)水流道，主泵房電機(jī)層進(jìn)水側(cè)比較寬敞，可利用此空間布置機(jī)組安裝、檢修場地，其高程一般與電動機(jī)層相同，機(jī)組利用主泵房的起吊設(shè)備進(jìn)行安裝、檢修。平臺式布置對于機(jī)組間距較大和電

7、動機(jī)層樓板高程低于泵房外四周地面高程時(shí)，可利用主機(jī)組間的間距修一高于電動機(jī)層地坪的檢修平臺用來作為機(jī)組安裝、檢修的場地。檢修間的尺寸主要根據(jù)機(jī)組的安裝、檢修要求確定，其面積大小應(yīng)滿足一臺機(jī)組安裝或解體大修的要求，應(yīng)能同時(shí)安放電動機(jī)轉(zhuǎn)子連軸、上機(jī)架、水泵葉輪或主軸等大部件，部件之間應(yīng)有1.01.5m的凈距，并有工作通道和操作需要的場地。檢修間跨度與主泵房相同，其長度按下列原則確定：立式機(jī)組應(yīng)滿足一臺機(jī)組安裝或擴(kuò)大性大修的要求，機(jī)組檢修應(yīng)充分利用機(jī)組間的空地。在安裝間除了放置電動機(jī)轉(zhuǎn)子外，還應(yīng)留有運(yùn)輸最重部件的汽車進(jìn)入泵房的場地，其長度可取1.01.5倍機(jī)組段長度。臥式機(jī)組應(yīng)滿足設(shè) 1水箱進(jìn)水管路

8、；2真空水箱；3、4、5閘閥；6灌水漏斗圖712 真空水箱充水裝置備進(jìn)入泵房的要求，但不宜小于5.0m。為便于汽車進(jìn)入檢修間，其地面高程應(yīng)與室外地面同高或略高于室外地面，且檢修間設(shè)可過汽車的大門，及便于人員行走的交通便門。 交通道路布置為便于工作人員巡視及設(shè)備搬運(yùn)，主泵房內(nèi)應(yīng)設(shè)主交通道和工作通道，一般沿泵房長度方向布置，主交通道寬度不宜小于1.5m，工作通道寬度一般不宜小于1.0m；立式機(jī)組各層應(yīng)設(shè)置不少于一條的主交通道；臥式機(jī)組主泵房內(nèi)宜在管道頂部設(shè)工作通道。主交通道高程應(yīng)高于主地坪地板一定高度，確保管路和閘閥的操作、檢修所需空間。 充水設(shè)備及供水系統(tǒng)布置當(dāng)水泵的安裝高程高于進(jìn)水池水位時(shí)，在

9、啟動水泵前吸水管路和水泵內(nèi)必須充滿水。水泵充水的方法較多，根據(jù)吸水管路進(jìn)口是否有底閥，可分為人工充水和真空泵充水等；進(jìn)水管路進(jìn)口安裝底閥的小型水泵裝置，一般用人工充水；不帶底閥時(shí)，采用真空泵或真空水箱充水。.1人工充水人工充水是從水泵頂部的灌水孔將水灌入水泵和進(jìn)水管路。進(jìn)水管路進(jìn)口的底閥是單向閥，充水時(shí)關(guān)閉，防止漏水，水泵運(yùn)行時(shí)底閥被水流沖開，停機(jī)時(shí)在閥板自重及倒流水的作用下自動關(guān)閉。底閥具有設(shè)備簡單、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，但其局部水頭損失大，易出現(xiàn)故障，且底閥在水下維修困難。故這種充水方式適用于進(jìn)水管路直徑小于200mm及臨時(shí)性的抽水場合。.2真空水箱充水真空水箱充水裝置如圖7-12所示，水泵從水

10、箱中吸水，使水箱中產(chǎn)生一定的真空值，在此真空值的作用下，水從進(jìn)水池經(jīng)水箱進(jìn)水管路進(jìn)入水箱。用真空水箱充水時(shí)，首先打開閘閥3、4、5，從漏斗6向水箱2中灌水至水箱進(jìn)水管下緣齊平后，關(guān)閉閘閥3和4，即可啟動水泵。水泵啟動后，打開閘閥3，水箱中水位下降，上部形成一定的真空值，進(jìn)水池中的水沿水箱進(jìn)水管路不斷進(jìn)入水箱，形成連續(xù)的進(jìn)水過程。 水箱容積的計(jì)算式為： （71） （72）式中 水箱的容積，m3； 水箱進(jìn)水管路在進(jìn)水池最低水位以上的容積，m3； 容積系數(shù)，隨設(shè)備及安裝條件而定，一般取1.3左右； 吸程變化系數(shù)；進(jìn)水池最低水位至水箱進(jìn)水管路出口上緣的垂直距離，m。水箱為圓筒形，其高度一般為直徑的兩倍

11、。水箱用厚度不小于3mm的鋼板制作。水箱應(yīng)靠近水泵，底部略低于水泵軸線，以減少水泵吸水管路的長度，并增加水箱的有效容積。真空水箱充水的優(yōu)點(diǎn)是水泵經(jīng)常處于充水狀態(tài)，可隨時(shí)啟動，水箱制作簡單，投資少。口徑小于200mm的小型水泵均可采用。.3真空泵充水圖7-13 水環(huán)式真空泵抽水裝置及抽氣原理示意圖大中型水泵多采用真空泵抽氣充水，其優(yōu)點(diǎn)是水泵啟動快，工作平穩(wěn)可靠，操作簡單，維修方便，易于實(shí)現(xiàn)自動化；缺點(diǎn)是效率低，一般只有30%50%。泵站中常用的水環(huán)式真空泵有SZB、SZ和S型三種。水環(huán)式真空泵的星形葉輪偏心安裝于圓柱形泵殼內(nèi)，啟動前向泵內(nèi)灌注一定量的水。葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)由于離心力的作用將水甩向泵殼周圍

12、，形成和轉(zhuǎn)軸同心的水環(huán)，水環(huán)上部的內(nèi)表面與輪轂相切，水環(huán)下部的內(nèi)表面則與葉輪轂之間形成了氣室，氣室的容積在右半部遞增，在左半部遞減。當(dāng)葉輪順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，在前半圈隨著輪轂與水環(huán)間容積的增加而形成真空，因此空氣通過抽氣管及真空泵泵殼端蓋上月牙形的進(jìn)氣口被吸入真空泵內(nèi)；在左半圈中，隨著輪轂與水環(huán)間容積的減小空氣被壓縮，經(jīng)過泵殼端蓋上另一個(gè)月牙形排氣口排出。葉輪不停地旋轉(zhuǎn)，真空泵就不斷地吸氣和排氣，將水泵和進(jìn)水管路中的空氣抽走，如圖7-13所示。為了保證工作可靠，大中型泵站中，一般選擇兩臺真空泵，一臺正常運(yùn)行一臺備用。真空泵的抽氣性能表明:抽氣量隨著真空度的增加而減小。真空泵是根據(jù)水泵及進(jìn)水管所需

13、要的抽氣量選擇的，而抽氣量又與造成真空所要求的時(shí)間和在進(jìn)水管及水泵內(nèi)空氣的體積有關(guān)，可按下式計(jì)算 （73）式中 出水管閘閥以前管路及泵殼所需要的抽氣量()；安全系數(shù)，考慮縫隙及填料函的漏損，可取1.5左右；變化系數(shù)，可按式(72)計(jì)算；形成真空所需要的時(shí)間(s)一般控制在35s左右；出水管閘閥至進(jìn)水建筑物水面之間管道和泵殼內(nèi)的空氣總體積()根據(jù)計(jì)算的選擇合適的真空泵，但泵體內(nèi)所需要的抽氣量是按最大值考慮的，具有較大的安全值，實(shí)際抽氣時(shí)間可縮短。充水系統(tǒng)包括真空泵機(jī)組及抽氣干支管路，真空泵一般布置在泵房機(jī)組段的兩端或中間的空地上，以不影響主機(jī)組檢修、不增加泵房面積和便于操作為準(zhǔn)則。泵站供水包括技

14、術(shù)供水、消防供水和生活供水。技術(shù)供水是供給主機(jī)組及輔助設(shè)備的冷卻和潤滑用水；供水系統(tǒng)主要是向機(jī)組提供技術(shù)用水，一般沿泵房墻壁架設(shè)。排水系統(tǒng)布置.1排水溝排水系統(tǒng)用來排除水泵水封用的廢水、軸承冷卻水及管閥漏水等。對于分基型和干室型泵房，為了排除水泵水封用的廢水、閥門的漏水、干室泵房內(nèi)的滲水、以及檢修水泵時(shí)泵體和管道內(nèi)的水體，泵房內(nèi)應(yīng)設(shè)排水溝。主溝沿泵房縱向布置，溝底以2%左右的縱坡通向出口。并設(shè)排水干（平面尺寸不小于0.100.10m或0.100.15m）、支溝平面尺寸不小于0.050.05m（高寬），排水溝的總?cè)莘e一般取作12h漏水量。支溝一般沿機(jī)墩的三側(cè)或四側(cè)布置，但應(yīng)與電纜溝分開以免電纜受

15、潮，積水沿支溝匯集于干溝中，然后穿出墻壁自流入進(jìn)水建筑物或水源下游或匯入集水井抽排。.2集水井若溝底高程低于進(jìn)水建筑物最高水位而不能自流排水或?yàn)榱思铀倥潘畷r(shí)，應(yīng)在主排水溝末端建集水井，并設(shè)排污泵進(jìn)行抽排，將積水排至進(jìn)水建筑物或水源下游。集水井的位置應(yīng)與排水泵的位置結(jié)合考慮，通常設(shè)在泵房最低處下游的進(jìn)水側(cè)。集水井一般為圓形（直徑為0.61.0m（高寬），或方形（寬度為0.61.0m （高寬），深度為1.52.0m（高寬），總?cè)莘e一般取作12h漏水量。排污泵一般用潛水泵或單級單吸離心泵。電纜溝或電纜橋架布置從配電間引至電動機(jī)的電纜一般布置在電動機(jī)進(jìn)線盒一側(cè)的電纜溝內(nèi)。電纜溝尺寸由電氣設(shè)計(jì)確定，其結(jié)

16、構(gòu)設(shè)計(jì)須防水防潮，溝內(nèi)電纜用穿線管引至電動機(jī)進(jìn)線盒。1）電纜主溝布置一般沿主泵房的縱向布置成矩形暗溝的形式，斷面尺寸不小于0.400.30m（高寬）。2)電纜支溝布置一般沿主泵房的橫向布置成矩形暗溝的形式，從主溝延伸到主電機(jī)，斷面尺寸不小于0.300.20 m（高寬）。小型泵站也可不設(shè)電纜溝，用電纜架吊掛在墻上， 也可用穿線管代替電纜溝。一般布置在工作（或人行）通道的下面。為了防止電纜受潮，要求電纜溝與排水溝不能相交；當(dāng)泵房采用懸臂式交通道時(shí)，可在交通道下架設(shè)電纜橋架敷設(shè)電纜。 起重設(shè)備的布置為便于水泵或電動機(jī)的安裝和檢修，泵房內(nèi)應(yīng)設(shè)有起重設(shè)備。常用的起重設(shè)備有用三腳架裝手動葫蘆、單軌吊車、橋

17、式吊車等，應(yīng)根據(jù)最重吊運(yùn)部件和吊具的總重最按表7-1的規(guī)定選用。表7-1 泵房內(nèi)起重設(shè)備形式起重力 (kN)起重設(shè)備形式50手動或電動橋式吊車選擇起重設(shè)備的主要參數(shù)是:起重力、起重高度和吊車跨度。圖714為手動單軌吊車，它由手動單軌小車和起重葫蘆組成。小車可沿固定于屋頂大梁或屋架下弦上的單軌行駛，單軌用工字鋼做成，其位置正對機(jī)組軸線。橋式吊車軌道一般安裝在壁柱上或鋼筋混凝土牛腿上，橋式吊車由大車和小車組成，大車在吊車梁的軌道上沿泵房縱向行駛，小車在大車的軌道上沿泵房橫向左右運(yùn)行。因此可以起吊在吊鉤極限位置以內(nèi)的設(shè)備，使用靈活。吊車安裝高度應(yīng)保證:吊起重物后能在設(shè)備頂上越過；在干室型泵房中能將重

18、物吊至檢修間樓面，如果載重汽車能開進(jìn)檢修間，則應(yīng)能將重物吊到汽車上。(a)小車外形圖； (b)起重葫蘆圖7-14 手動單軌吊車 通風(fēng)設(shè)備布置 在泵房中，由于電動機(jī)等電器設(shè)備，及其在運(yùn)行過程中太陽的輻射等，發(fā)出大量的熱量，尤其在夏季， 如果泵房通風(fēng)不良，會引起室溫過高，濕氣不能排除，往往造成泵房內(nèi)溫度很高，不僅影響工作人員的身體健康，同時(shí)也將加速電動機(jī)絕緣老化，效率降低，使用年限縮短。實(shí)測資料表明，當(dāng)電動機(jī)周圍的溫度達(dá)到50時(shí)，則功率降低25%。因此，必須充分重視泵房的通風(fēng)問題，特別是矩形干室型或圓筒干室型泵房， 由于地下室較深，更應(yīng)重視泵房的通風(fēng)問題，應(yīng)保證泵房內(nèi)外溫差不超過35。泵房通風(fēng)降溫的方法有自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)兩種。依靠泵房內(nèi)外的溫差或風(fēng)壓形成風(fēng)的作用，使泵房內(nèi)外的空氣進(jìn)行交換，達(dá)到降溫的目的，這種方法叫自然通風(fēng)。自然通風(fēng)時(shí)用于通風(fēng)的門窗面積不宜小于泵房地板面積的2025%（電動機(jī)20%，內(nèi)燃機(jī)25%）。自然通風(fēng)有風(fēng)壓通風(fēng)和熱壓通風(fēng)兩種，風(fēng)大時(shí)靠風(fēng)壓通風(fēng)，泵房一側(cè)進(jìn)風(fēng)，另一側(cè)出風(fēng)；無風(fēng)時(shí)靠