水泵管路及其附件的配套
水泵管路及其附件的配套是抽水裝置設(shè)計(jì)的一個(gè)組成部分。在水泵的選型配套中,根據(jù)水泵站站址的地形,地質(zhì)條件,水泵型號(hào)以及進(jìn)、出水池,泵房結(jié)構(gòu)等具體條件進(jìn)行管路及其附件的配套設(shè)計(jì)。
一、管路配套
抽水裝置管路配套設(shè)計(jì)包括進(jìn)水管和出水管兩部分。進(jìn)水管路應(yīng)具有高度的密封性和足夠的剛度和強(qiáng)度,并要求水頭損失小。管路常采用膠管、鋼管或鑄鐵管。小功率水泵還可采用硬塑料管。膠管價(jià)格高、磨損大、壽命短,僅用于臨時(shí)性的抽水裝置。鋼管常用于水煤氣管和對(duì)焊鋼管等。150mm以下的小口徑用水煤氣管,200mm以上時(shí)可用對(duì)焊鋼管。均有系列化的標(biāo)準(zhǔn)管徑供選用。
為了減少水頭損失,提高水泵安裝高程,進(jìn)水管路要求長(zhǎng)度短,其管徑一般要比水泵進(jìn)口直徑大一級(jí)以上。管中流速可在1.5~2.0m/s間選擇。這樣,即可減少水頭損失,改善水泵汽蝕性能,又可減少泵房挖深,且管路投資增加不大。管路附件應(yīng)嚴(yán)格選用。
進(jìn)水管路在負(fù)壓狀態(tài)下工作時(shí),應(yīng)滿足穩(wěn)定要求,若采用鋼管時(shí),管壁厚度應(yīng)大于Do/130(Do為進(jìn)水管內(nèi)徑)。
管路的接頭處,要求不漏氣、不存氣。因此,進(jìn)水管路的水平段頂端不能高于水泵進(jìn)口頂端,當(dāng)進(jìn)水管徑大于水泵進(jìn)口直徑時(shí),必須用偏心漸縮管連接(見(jiàn)圖1)。
圖1 進(jìn)水管水平段的布置
(a)進(jìn)水管與水泵進(jìn)口直徑一致;(b)進(jìn)水管直徑大于水泵進(jìn)口直徑
二、管路附件配套
管路附件常用的有濾網(wǎng),底閥,閘閥,逆止閥或拍門(見(jiàn)圖2),彎管、漸變接管,水擊防護(hù)器,真空抽氣裝置和真空表、壓力表。
圖2 管路附件
(a)底閥;(b)閘閥;(c)逆止閥;(d)拍門
1-閥體;2-密封圈;3-閥圈;4-濾網(wǎng);5-轉(zhuǎn)盤;6-轉(zhuǎn)軸;7-閥門;8-短管;9-蓋板;10-開啟柄;11-橡膠墊;12-調(diào)節(jié)螺絲
1、配套設(shè)計(jì)要點(diǎn)
離心泵抽水管路應(yīng)配用操作閥門(蝶閥),在開、停機(jī)組時(shí)關(guān)閉閥門,降低功率。對(duì)于揚(yáng)程高、管道長(zhǎng)的大中型泵站,事故停泵可能導(dǎo)致機(jī)組長(zhǎng)期超速倒轉(zhuǎn)或水錘壓力過(guò)高,所以可推薦選用兩階段關(guān)閉的緩閉閥。此閥既能有效地控制機(jī)組倒轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速,削減水錘壓力,又能用水開啟和關(guān)閉,有一閥多用的特點(diǎn),作為操作閥門是較為理想的。逆止閥必須通過(guò)水錘計(jì)算來(lái)確定是否配用。采用真空抽氣裝置時(shí)可以取消底閥。
軸流泵抽水裝置出水管路上不能裝閘閥。在出水管路末端安裝拍門,防止出水池水流倒流。
拍門的選型應(yīng)根據(jù)泵站揚(yáng)程、流量、出口面積及流道形式等綜合考慮,可選用整體自由式拍門、平衡中立式拍門以及雙節(jié)式拍門等。
2、真空抽氣裝置
當(dāng)水泵的安裝高度高于進(jìn)水池水位時(shí),在機(jī)組啟動(dòng)前必須對(duì)出水管上閘閥以前的泵體內(nèi)和管道內(nèi)充水排氣,才能使水泵正常運(yùn)行。真空抽氣裝置是常用的一種充水設(shè)備。它由真空泵和其他設(shè)備組裝而成(見(jiàn)圖3)。真空泵的類型很多,排灌站經(jīng)常選用水環(huán)式真空泵。
圖3 水環(huán)式真空泵抽水裝置及抽氣原理示意圖
1-真空泵;2-抽氣管;3-排氣管;4-水氣分離箱;5-循環(huán)水管;6-葉輪;7-水環(huán);8-進(jìn)氣孔;9-排氣孔
水環(huán)式真空泵圓柱形泵殼內(nèi)安裝一個(gè)偏心的牙狀葉輪。泵殼內(nèi)注有循環(huán)水,在抽真空時(shí),葉輪旋轉(zhuǎn),由于離心力的作用,泵殼內(nèi)的循環(huán)水被甩至葉輪四周,在泵殼內(nèi)壁形成一個(gè)旋轉(zhuǎn)水環(huán)。又因葉輪是偏心安裝在泵殼內(nèi)的,因此水環(huán)與牙狀葉片之間所形成的空間大小不同。葉輪順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí),其右半部分二葉片之間的空間逐漸增大,在密閉條件下,隨著空氣體積的增大,壓力隨之降低,形成真空,主機(jī)組水泵和管路內(nèi)空氣通過(guò)抽氣管進(jìn)入真空泵泵殼右側(cè)的月牙形進(jìn)氣孔被吸入真空泵;真空泵葉輪左部分二葉片之間的空間是逐漸縮小的,因此空氣被壓縮,壓力隨之增高;后通過(guò)真空泵泵殼左側(cè)月牙形排氣孔排出真空泵,進(jìn)入水氣分離箱,使被帶出的循環(huán)水分離后再重復(fù)應(yīng)用。
真空泵的型號(hào)是根據(jù)抽氣量和真空值來(lái)選擇。抽氣量的計(jì)算可按下式進(jìn)行:
式中:氣為真空泵抽氣量(m3/min);
K為考慮水泵密封和管路漏損的安全系數(shù),一般采用1.05~1.10;
T為一臺(tái)泵的抽氣時(shí)間(min),一般取3~5min;
Ha為當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Φ乃撸╩);
Hs為進(jìn)水池低工作水位之泵殼頂部的高度(m);
V為出水管閘閥至進(jìn)水池低工作水位之間的管路和泵殼內(nèi)的空氣總體積(m3),泵殼內(nèi)空氣體積可以近似地按泵進(jìn)口斷面積和泵體進(jìn)出口間的長(zhǎng)度乘積計(jì)算。
水環(huán)式真空泵有SZB型和SZ型。圖4為SZB型真空泵的性能曲線。表1為SZ型真空泵性能表。
圖4 SZB型真空泵性能曲線
表1 SZ型真空泵性能表
泵型號(hào) |
抽氣量(m3/min) |
機(jī)械真空 mmHg |
配帶動(dòng)力 KW |
轉(zhuǎn)速 r/min |
水消耗量 L/min |
泵重 kg |
||||
760 mmHg |
456 mmHg |
304 mmHg |
152 mmHg |
75 mmHg |
||||||
SZ-1 |
1.5 |
0.64 |
0.4 |
0.12 |
- |
122 |
4 |
1450 |
10 |
140 |
SZ-2 |
3.4 |
1.65 |
0.95 |
0.25 |
- |
98 |
10 |
1450 |
30 |
150 |
SZ-3 |
11.5 |
6.8 |
3.6 |
1.5 |
0.5 |
60 |
30 |
975 |
70 |
463 |
SZ-4 |
27 |
17.6 |
11 |
3 |
1 |
53 |
70 |
730 |
100 |
975 |
注:1mmHg==133.322Pa