泵與泵站第十二講

1、第四章第四章 給水泵站給水泵站45 吸水管，壓水管 46 泵站水錘及其防護(hù)4 45 5吸水管路與壓水管路吸水管路與壓水管路 吸水管路和壓水管路是泵站的重要組吸水管路和壓水管路是泵站的重要組成部分，正確設(shè)計(jì)，合理布置與安裝成部分，正確設(shè)計(jì)，合理布置與安裝吸、壓水管路，對(duì)于保證泵站的安全吸、壓水管路，對(duì)于保證泵站的安全運(yùn)行，節(jié)省投資，減少電耗有很大的運(yùn)行，節(jié)省投資，減少電耗有很大的關(guān)系。關(guān)系。 一、對(duì)吸水管路的要求：特點(diǎn)：多為負(fù)壓工作。1.不漏氣：常用鋼管焊接，用法蘭與閘閥連接，少用鑄鐵管，接口要嚴(yán)密。 2.不積氣：負(fù)壓條件下， 水中溶解氣體逸出后積 于管道高處。要求：吸水管有大于0.5% 的坡度

2、。 并對(duì)按裝管道有要求見(jiàn)圖。 3.不吸氣：吸水井進(jìn)口，吸水產(chǎn)生旋渦，帶進(jìn)氣體。影響水泵正常工作，防止方法：保證吸水管進(jìn)口的淹沒(méi)深度0.51.0m。不能保證進(jìn)口的淹沒(méi)水深時(shí)，吸口加隔板。兩種情況吸管徑）（無(wú)喇叭口：邊長(zhǎng)喇叭口徑）（有喇叭口：邊長(zhǎng)ddDD32 吸水喇叭口的位置要求：要求不吸入井底沉渣，不吸氣，不互相干擾。進(jìn)口高于井底大于0.8D。D喇叭口（或底閥）大頭直徑。一般取1.31.5D。 喇叭口邊距井壁大于0.751.0D各喇叭口間距大于（1.52.0）Dmax（兩個(gè)中的大值）5.水中有較大懸浮物時(shí)，喇叭口外加設(shè)濾網(wǎng)。或用底閥。6.當(dāng)水泵由壓水管引水灌泵時(shí)，吸水管上裝底閥。 檢修水上式：有

3、成品，便于不便檢修水下式：有成品，使用 如果采用自灌式：吸水管上必須設(shè)閘閥。泵檢修時(shí)不能使泵房灌水。應(yīng)用水上式底閥便于檢修：但水平管段要求長(zhǎng)。 計(jì)算例題：設(shè)水泵安裝高度為4m，底閥距離吸水池中最低水位為3.5m。試計(jì)算該水上式底閥正常工作所需的吸水管水平段l1的長(zhǎng)度（米）。 有底閥為什么灌水：頻繁開(kāi)泵時(shí)，可不用灌泵。但長(zhǎng)時(shí)間不用就會(huì)由底閥處向下漏水，所以要灌泵。 灌水后l1段有水， l2段無(wú)水，空氣。 開(kāi)泵后要求水由吸水位吸到底閥處。原氣：體積V2 壓力P2=一個(gè)大氣壓。開(kāi)泵后：原V2 P2氣體變成了V1P。 據(jù)波義爾定律：“在密閉容器中的定量氣體，在恒溫下，氣體的壓力和體積成反比關(guān)系。 V1

4、P=V2P2V1 ； V2是段管l1和l2段管子容積。PV1=P2V2管徑相同， V1 ； V2可用管長(zhǎng)L2；L1代替，即：PL1=P2L2P是由泵安裝高度所決定的，泵安裝高度Hss=4m。則：mmPPa33. 6433.104ggPa=10.33mH2OP=0.613atm 0.613L1=13.5 L1 =5.71m。 修正系數(shù) K 表4一3 此計(jì)算方法，不乘K，僅加安全余量。再加一個(gè)安全余量，最后取6m長(zhǎng)。安裝高Hss(m)23456K 值1.92.12.53.03.7 7. 吸水管的設(shè)計(jì)流速：（經(jīng)濟(jì)流速）。 D250mm V=1.01.2m/s D250mm V=1.21.6m/s吸管

5、不長(zhǎng)，吸高不大時(shí)，可取1.62.0m/s（如自灌式泵站。）二、對(duì)壓水管路的要求：1. 特點(diǎn)：承受高壓（有時(shí)有水錘）拐彎時(shí)受推力。 管件多（異徑管、彎頭、閘閥、逆止閥、三通、四通）2. 管材：一般泵站內(nèi)采用鋼管焊接，經(jīng)常裝拆部位，用法蘭連接。 3. 防止泵受較大應(yīng)力的措施：產(chǎn)生應(yīng)力的原因：管路自重變化，水錘等均可傳至水泵。措施：可設(shè)伸縮節(jié)，或可曲撓橡膠接頭。在彎頭處設(shè)管道支墩或拉桿。 逆止閥的設(shè)置：在不允許倒流的給水系統(tǒng)中設(shè)置。如：井群給水。輸水管較長(zhǎng)，突然停電無(wú)法立即關(guān)閉閘閥的送、取水泵站。吸水式啟動(dòng)的泵站，管道放空后，抽真空比較困難。遙控泵站，無(wú)法關(guān)閘。 多水源，多泵站系統(tǒng)。無(wú)止回閥，管網(wǎng)可

6、能出現(xiàn)負(fù)壓（管網(wǎng)布置高于泵站）。止回閥的位置：一般設(shè)置于泵與壓水閥之間。（壓水閘與逆止閥相比，逆止閥檢修機(jī)會(huì)多，關(guān)壓力閘即可修）（壓水閘檢修時(shí)，壓水管要放空） 也有將壓力閘放在泵與逆止閥之間的。缺點(diǎn)：發(fā)生水錘、逆止閥損壞時(shí)，水倒灌泵房。一般：水錘不嚴(yán)重時(shí)，并且地面式泵房，可這樣布置。或?qū)⒛嬷归y放在室外切換井中。5. 閘閥：為了便于泵的檢修，要設(shè)閘閥。有壓力啟閉困難：DN250mm時(shí) V=2.02.5m/s這樣較經(jīng)濟(jì)：泵房?jī)?nèi)管件多，可節(jié)省。并且泵房小，省建筑，水頭損失略大一點(diǎn)。三、吸水管和壓水管路布置吸水管：管路布置原則：順暢少?gòu)?，管件，閘閥盡量少。 為了減少吸水管阻力，一般一泵一吸設(shè)置。不設(shè)聯(lián)

7、絡(luò)管。如必須減少吸水管數(shù)量時(shí)（泵數(shù)吸水管數(shù)）則要用必要的閘閥以保證泵站正常工作。 例如：三臺(tái)泵各設(shè)一吸水管，泵軸高于吸水井最高水位，吸水管不設(shè)閘門。若兩吸水管三臺(tái)泵， （兩用一備）則每泵流量為q則各管流量為圖標(biāo)示，一個(gè)吸水管檢修時(shí)，另一吸水要滿足兩泵吸水。一般減少吸水管數(shù)量并不經(jīng)濟(jì)，因?yàn)樵黾恿碎l閥。只有在吸水管很長(zhǎng)，又不設(shè)吸水井的情況下才經(jīng)濟(jì)。qqq2q2q2q2q 2. 壓水管路輸水干管：為提高供水的可靠性，一般設(shè)置兩條。當(dāng)一條故障時(shí)或泵檢修時(shí)也能將水送至用戶。泵站要求：任何一臺(tái)泵及閘閥停用檢修時(shí)，不影響其它水泵工作。（可靠性要求高的）泵房設(shè)備檢修機(jī)會(huì)頻度順序： 泵逆止閥閘閥 四、吸水管和壓

8、水管路的敷設(shè)：1.一般要求：橫平豎直、平行、垂直建筑敷設(shè)。各部尺寸安排要便于施工檢修。2.防止管道壓力過(guò)大及傳至水泵：在三通彎頭處加支墩，拉桿等。3.管路敷設(shè)方式： 徑過(guò)小也地溝敷設(shè)。不可直接埋于土中。管設(shè)便橋梯，、地面敷設(shè)：、地下室敷設(shè)、地溝敷設(shè)500325001DNDN 地溝敷設(shè)：一般DN0.01坡向集水坑。地溝上有活動(dòng)蓋板 砼篦蓋板：少鐵篦蓋板：少鋼篦蓋板：多管溝中設(shè)支承墩和支墩。 地面敷設(shè)：DN過(guò)小DN150.200等也可地面敷設(shè)不加任何措施。管徑過(guò)大，DN 500地面敷設(shè)，彎頭太貴。但要設(shè)便橋梯方便交通。近年來(lái)多在用提高行人地坪。泵房?jī)?nèi)一般不架空安裝管道。自灌泵房為了與室外管道連接，

9、作架空安裝時(shí)應(yīng)設(shè)管道支吊架。 管道支吊架不能防礙通行及泵機(jī)組的安裝檢修。架空管不得在電器設(shè)備的上方（漏水、凝露）。各管段應(yīng)設(shè)放空管（也可不設(shè)）以便檢修設(shè)備用。4.管道進(jìn)出泵房：室外埋設(shè)應(yīng)在冰凍線以下。并應(yīng)防腐，地下水位以下出入建筑須加套管。 4 46 6泵站水錘及其防護(hù)泵站水錘及其防護(hù)泵站事故的主要內(nèi)容是水錘。產(chǎn)生水錘的原泵站事故的主要內(nèi)容是水錘。產(chǎn)生水錘的原因已搞清，消除水錘的技術(shù)已經(jīng)很成熟。因已搞清，消除水錘的技術(shù)已經(jīng)很成熟。 一、停泵水錘：1.水錘（水擊）：壓力管道中，由于流速劇烈的變化，所引起的一系列急劇的壓力交替升降的水力沖擊現(xiàn)象。（水力學(xué)已講）直接水擊：V0原平均流速。C水擊波速度

10、（m/s）。K管材彈性系數(shù)。E水體彈性系數(shù)。d管徑。e管壁厚。間接水擊： ）（ mP0CVedEKC11435ClT2220202TlgVTTgCVrP T水擊波相長(zhǎng)。T2閥門關(guān)閉時(shí)間。l管長(zhǎng)度。2.停泵水錘：（水泵正常運(yùn)行閉閘啟閉，正常停泵不產(chǎn)生水錘）只有當(dāng)水泵機(jī)組突然失電或誤操作（開(kāi)閘停泵）時(shí)才產(chǎn)生水錘。3.突然停泵的原因:電力系統(tǒng)或電器設(shè)備的故障或誤操作。雷電引起突然斷電。20202TlVTTCVPClT2 水泵機(jī)組故障：抱軸使電機(jī)過(guò)載，斷聯(lián)軸器等，供電系統(tǒng)的保險(xiǎn)跳閘。自動(dòng)化泵站中的自控設(shè)備故障。4.斷電后水流在管道中的變化 V0 0 V 正常流速 斷電后在重力作用下 負(fù)流速（倒流）5.

11、幾中水錘情況： 泵出口有止回閥：（有閥系統(tǒng)）水錘的發(fā)生，主要是由于止回閥突然關(guān)閉 水流V0 0 V 0 引起的t極小動(dòng)能壓能，高出正常工作壓力100% 特點(diǎn)：壓力 急升 可以利用此下降壓力， 打開(kāi)管道系統(tǒng)水流出 （消除水錘） 泵出口無(wú)止回閥：Ht水頭與時(shí)間關(guān)系曲線；Mt轉(zhuǎn)矩與時(shí)間關(guān)系曲線； Qt流量與時(shí)間關(guān)系曲線； nt轉(zhuǎn)速與時(shí)間關(guān)系曲線； 流速：V0 0 V 泵：由于V作用， 泵n0 0nnr0（管道水頭下降，管道泄空） 飛逸（散失的意思）轉(zhuǎn)數(shù)（ nr ）：超出額定轉(zhuǎn)數(shù)的轉(zhuǎn)速，葉輪可能由于機(jī)械強(qiáng)度不足而損壞。壓力：（泵是倒流水流的局部阻力）停泵V0 0 V 0 管道水頭下降、管道泄空。P0

12、P P P 最大壓力可達(dá)正常工作壓力50% 下降很低， 上升 ，下降泵軸轉(zhuǎn)矩：M的變化見(jiàn)圖。 斷流（彌合）水錘：管道水柱分離(負(fù)壓氣化) 斷流(彌合)水錘停泵管路壓力下降。 正常布管方式容易引發(fā)斷流水錘：沿地形敷設(shè)管路。在管路中最高點(diǎn)產(chǎn)生最大真空值。當(dāng)壓力下降達(dá)到當(dāng)時(shí)水溫的飽和蒸汽壓以下時(shí)。 水冷沸(汽化)水柱拉斷，(分離)形成空腔段。管中壓力是波動(dòng)的壓力上升時(shí)，空腔段(汽水)彌合。彌合時(shí)，以相對(duì)流速V0相撞。V0=V1-V2造成更是危害性的水錘，水錘壓力更大。V1 V2 V0 空腔段 二、停泵水錘的危害： 1.危害：爆管、跑水、停水、淹泵房、損壞設(shè)備等。2.易發(fā)水錘事故的條件：?jiǎn)喂芟蚋咛帲ǜ?/p>

13、差20m）輸水。水泵總揚(yáng)程大（或工作壓力大）。 輸水管流速過(guò)大。輸水管長(zhǎng)，地形變化大（斷流水錘）。自動(dòng)化泵站中閥門關(guān)閉太快。三、防止水錘的措施： 1.防止水柱分離：管道高程布置時(shí)，盡可能不布成高“膝部”形態(tài)。布成 ABC形態(tài)，但土方量太大?；蛟O(shè)調(diào)壓塔（水塔）。設(shè)補(bǔ)氣閥，負(fù)壓時(shí)，向管內(nèi)補(bǔ)氣。 2.防止升壓過(guò)高的措施：（1）設(shè)水錘消除器：下開(kāi)式水錘消除器：原理：停泵壓力下降重錘壓開(kāi)閥板管道與排水口連通管道水倒流止回閥關(guān)閉管內(nèi)水壓上升一部分水由排出口排出壓力上升不太大。優(yōu)缺點(diǎn)：動(dòng)作靈敏、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、造價(jià)低、不能自動(dòng)復(fù)位，復(fù)位時(shí)易發(fā)生誤操作。 消除器復(fù)位：先關(guān)閘閥把重錘從桿上拿下來(lái) 抬起杠桿

14、插上橫銷 再加上重錘 開(kāi)閘閥復(fù)位拔下橫銷。 下次發(fā)生突然停電時(shí)，消除器才能再打開(kāi)。否則，在下次發(fā)生突然停電時(shí)，消除器將不動(dòng)作。另外，如果沒(méi)有關(guān)閉閥就把立桿和閥板1抬起，往往容易形成二次水錘。選用：經(jīng)驗(yàn)公式：d=0.25Dd水錘消除器直徑。D輸水管直徑。 安裝注意事項(xiàng)： 1）必須安裝在止回閥下游（以正常水流方向），離止回閥越近越好；2）在排水口上應(yīng)安裝比消除器直徑大一號(hào)的排水管，排水管上最好沒(méi)有彎頭，如有彎頭時(shí)，最好用法蘭彎頭，并必須設(shè)置支墩；3）消除器及其排水管道必須注意防凍注意防凍；4）消除器重錘下面，必須設(shè)置支墩，托住重錘，支墩上表面覆以厚木板，以緩沖重錘向下沖擊力，重錘下落時(shí)杠桿不能直接

15、壓在消除器連桿帽上，以免發(fā)生傾覆力矩，損壞消除器 自動(dòng)復(fù)位下開(kāi)式水錘消除器：工作原理： 錐腔(缸體)內(nèi)水流過(guò)止回伐3流出停泵管道壓力下降重錘壓開(kāi)活塞管道和排水口連通管道水倒流，止回閥關(guān)閉管內(nèi)水壓上升一部分水排出壓力上升不太大。（消除水錘）一部分水經(jīng)單項(xiàng)閥瓣上的鉆孔倒流進(jìn)入錐腔（缸體）慢慢壓回活塞（在緩沖器的參與下）排水管關(guān)閉（復(fù)位）。優(yōu)點(diǎn)：可自動(dòng)復(fù)位，采用小孔延時(shí)閉閥，消除了二次水錘。價(jià)格略高于下開(kāi)式水錘消除器。 （2）設(shè)空氣缸：氣體是可壓縮的流體。管道壓力下降，它可向管中補(bǔ)水、補(bǔ)氣、延緩時(shí)間。管道壓力上升，水流進(jìn)入空氣缸，氣體壓縮，壓力緩升，延長(zhǎng)升壓時(shí)間。（t增大了，F(xiàn)小了）缺點(diǎn)：體積大。適用：小直徑，管線不太長(zhǎng)的條件。 tvvmmaFt0氣囊是橡膠的氣囊式：可不用補(bǔ)氣，需要空壓機(jī)補(bǔ)氣氣缸：由于氣溶解于水缸體 （3）采用緩閉止回閥：（或母子止回閥） 延長(zhǎng)止回閥關(guān)閉時(shí)間。 液壓式緩沖止回蝶閥。特點(diǎn)：一閥兩用：止回閥、閘閥。蝶閥轉(zhuǎn)90關(guān)閉。時(shí)間可預(yù)先調(diào)定：緩閉后：快關(guān)前3060900 緩閉止回閥。閥蓋由鐵鏈與 帶阻尼