第四章给水泵站(二)

1、变压器变压器值班室值班室配配电电设设备备水管外壁和墙壁净距水管外壁和墙壁净距A A：A=A=最大设备的宽度加最大设备的宽度加1m1m，但，但A2mA2m。水管与水管之间的净距水管与水管之间的净距B B：B B0.7m0.7m水管外壁与配电设备的安全操作距离水管外壁与配电设备的安全操作距离C C：当为低压配电设备时：当为低压配电设备时C 1.5mC 1.5m，高压配电设备，高压配电设备C2mC2m。 变压器变压器值班室值班室配配电电设设备备F FA AB BC CD DE EF F变压器变压器值班室值班室配配电电设设备备F FA AB BC CD DE EF F变变压压器器变变压压器器配配电电设

2、设备备A1B1C1D1E1值班室值班室水泵凸出部分水泵凸出部分( (基础基础) )到墙壁的净距到墙壁的净距A Al l：A A1 1= =最大设备的宽度加最大设备的宽度加1m1m，但，但A A1 12m2m。出水侧水泵基础与墙壁的净距出水侧水泵基础与墙壁的净距B B1 1：B Bl l不宜小于不宜小于3m3m。进水侧水泵基础与墙壁的净距进水侧水泵基础与墙壁的净距D Dl l：D Dl l不宜小于不宜小于1m1m。 变变压压器器变变压压器器配配电电设设备备A1B1C1D1E1值班室值班室变变压压器器变变压压器器配配电电设设备备A1B1C1D1E1值班室值班室控制室控制室更衣更衣室室配电配电室室水

3、水泵泵宽宽度度1m淹没深度淹没深度h(不应小于不应小于0.5-1.0m，否则应安装隔板，否则应安装隔板吸水管的进口到井底距离吸水管的进口到井底距离(不应小于不应小于0.8D)吸水管喇叭口边缘到井壁距离吸水管喇叭口边缘到井壁距离0.751.0D吸水喇叭口之间距离吸水喇叭口之间距离吸水管在吸水井中的位置吸水管在吸水井中的位置h h0.8D0.8D0.75 1.0D1.51.55D5D水上式底阀水上式底阀1 1吸水管；吸水管；2 2底阀；底阀；3 3滤罩；滤罩；4 4工作台工作台不锈钢底阀不锈钢底阀L L1 1L L2 2带入计算可得带入计算可得L L1 12.33m2.33m。考虑到馆内的水头损失

4、和泵密封装置漏气以及底阀本身的水考虑到馆内的水头损失和泵密封装置漏气以及底阀本身的水头损失，还需要乘以修正系数头损失，还需要乘以修正系数K K，其值见下表：，其值见下表：如果忽略水头损失，又因为底阀前后的管径相同，所以可以如果忽略水头损失，又因为底阀前后的管径相同，所以可以用用L L1 1、L L2 2来代替来代替V V1 1、V V2 2。因此。因此解：因为水泵的安装高度解：因为水泵的安装高度4m4m，则得水泵吸水口允许的最低压，则得水泵吸水口允许的最低压强为强为0.6atm0.6atm。设。设L L1 1段内的压力为段内的压力为P P1 1，容积为，容积为V V1 1，L L2 2段内的压

5、力段内的压力为为P P2 2容积为容积为V V2 2。按波义耳定律：。按波义耳定律：1222()P VVP V1220.6()1 LLL因此因此L L1 1长度应为：长度应为：L1L12.52.52.332.335.8m5.8m（取（取6m6m）波纹管伸缩节波纹管伸缩节法兰式伸缩节法兰式伸缩节法兰法兰法兰法兰变变压压器器变变压压器器配配电电设设备备A1B1C1D1E1值班室值班室缓闭式止回阀缓闭式止回阀卫生级止回阀卫生级止回阀缓闭式止回阀缓闭式止回阀手动闸阀手动闸阀电动闸阀电动闸阀气动闸阀气动闸阀三台水泵时吸水管路的布置三台水泵时吸水管路的布置输水管不同方式比较输水管不同方式比较1111211

6、12泵泵泵泵泵泵检修闸阀检修闸阀1时，两泵一管工作；时，两泵一管工作； 检修闸阀检修闸阀2时，一泵一管工时，一泵一管工作；但图作；但图a较图较图b具有明显的节能效果。具有明显的节能效果。保证两台泵向一条输水管送水；保证两台泵向一条输水管送水；将闸阀将闸阀1设置在联络母管的延长线上，减小泵房的跨度。设置在联络母管的延长线上，减小泵房的跨度。由此可以看出，压水管上闸阀的设置主要取决于供水对象对由此可以看出，压水管上闸阀的设置主要取决于供水对象对供水安全性供水安全性的要求。的要求。三台水泵时压水管路的布置三台水泵时压水管路的布置管径小管径小于于500mm500mm管径大管径大于于500mm500mm

7、上海居家桥水厂送水泵房上海居家桥水厂送水泵房立式泵站立式泵站即将改造的引滦入塘泵站机组即将改造的引滦入塘泵站机组 一列火车前进过程中，机车突然刹车。一列火车前进过程中，机车突然刹车。车厢由于惯性继续前进，第一节车厢撞击机车，压缩缓冲弹簧。车厢由于惯性继续前进，第一节车厢撞击机车，压缩缓冲弹簧。第一节车厢停止，第二节车厢撞击第一节车厢，压缩缓冲弹簧。第一节车厢停止，第二节车厢撞击第一节车厢，压缩缓冲弹簧。火车停止。火车停止。此时火车是否真的停止了呢？此时火车是否真的停止了呢？不是，这只是一种瞬时状态。弹簧被压缩具有弹性不是，这只是一种瞬时状态。弹簧被压缩具有弹性 恢复力，恢复力，最后一节车厢首先

8、后退。最后一节车厢首先后退。倒退依次进行，直到第一节车厢倒退。倒退依次进行，直到第一节车厢倒退。此时火车除了机车以外，处于倒退状态此时火车除了机车以外，处于倒退状态此时由于机车静止，当列车退到一定程度以后，第一节车厢的此时由于机车静止，当列车退到一定程度以后，第一节车厢的缓冲弹簧受到拉伸，车厢减速并逐渐停止后退，这种情况依次缓冲弹簧受到拉伸，车厢减速并逐渐停止后退，这种情况依次发生，直到最后一节车厢也停止。发生，直到最后一节车厢也停止。此时的车厢比刹车时车厢的位置更靠后，整列车的缓冲弹簧都此时的车厢比刹车时车厢的位置更靠后，整列车的缓冲弹簧都处于拉伸状态，所以这种静止也是瞬时状态。处于拉伸状态

9、，所以这种静止也是瞬时状态。于是列车车厢又开始前进，如此反复，直到能量被消耗完毕列于是列车车厢又开始前进，如此反复，直到能量被消耗完毕列车处于静止状态。车处于静止状态。3.3.发生停泵水锤的原因发生停泵水锤的原因电力系统或电气设备发生故障电力系统或电气设备发生故障雨天雷电引起突然断电；雨天雷电引起突然断电；泵机组突然发生机械故障；泵机组突然发生机械故障；自动化泵站中由于管理不善或误操作。自动化泵站中由于管理不善或误操作。停泵水锤暂态过程线停泵水锤暂态过程线(a)停泵水锤暂态过程线停泵水锤暂态过程线流量流量转速转速泵处压力泵处压力停泵后的历时（停泵后的历时（S）（b）转速、压力、流量转速、压力、

10、流量( () )水倒流时，水管会被泄空，水泵机组在变水头情况下反转。水倒流时，水管会被泄空，水泵机组在变水头情况下反转。如果水泵机组惯性很弱，在反向水流到达泵站前，水泵机组如果水泵机组惯性很弱，在反向水流到达泵站前，水泵机组已停止转动，这时，就不存在第已停止转动，这时，就不存在第制动工况阶段。制动工况阶段。Q-tn-tM-t水泵工况水泵工况制动工况制动工况水轮机工况水轮机工况制动工况制动工况H-t 0最大飞逸转速最大飞逸转速n nmaxmax无阀系统无阀系统停泵，流速降为零（水泵工停泵，流速降为零（水泵工况阶段）况阶段）水向泵站方向倒流，转速降水向泵站方向倒流，转速降为零（制动工况阶段）为零（

11、制动工况阶段）转速增大直至最大飞逸转速转速增大直至最大飞逸转速nmax，转矩降为零（水轮机，转矩降为零（水轮机工况阶段）压力升至工况阶段）压力升至1.28H转速、流量、压力、转矩逐转速、流量、压力、转矩逐渐变小又进入制动工况阶段渐变小又进入制动工况阶段 有阀系统有阀系统停泵，流速降为零（水泵工停泵，流速降为零（水泵工况阶段）况阶段）水向泵站方向倒流，水向泵站方向倒流， 止回止回阀很快关闭阀很快关闭流速骤降至零流速骤降至零压力急剧上升（压力急剧上升（200200）击毁管路和其它设备击毁管路和其它设备水柱分离：管路中某处的压力降到当时水温的饱和蒸气压水柱分离：管路中某处的压力降到当时水温的饱和蒸气

12、压以下时，水发生汽化，破坏水流连续性，造成水柱分离以下时，水发生汽化，破坏水流连续性，造成水柱分离(又叫水柱拉断又叫水柱拉断)，而在该处形成，而在该处形成“空腔段空腔段”。断流断流(弥合弥合)水锤：当分离开的水柱重新弥合时或水锤：当分离开的水柱重新弥合时或“空腔段空腔段”重新被水充满时，由于两股水柱间的剧烈碰撞会产生压力重新被水充满时，由于两股水柱间的剧烈碰撞会产生压力很高的很高的“断流断流(弥合弥合)水锤水锤”。靠近泵站处压力降较大，而在压水池附近压力降较小。靠近泵站处压力降较大，而在压水池附近压力降较小。在在ABC的布管方式中最低压力的布管方式中最低压力EFR标高恒高于管线标高，即在标高恒

13、高于管线标高，即在管路内压力恒大于大气压。管路内压力恒大于大气压。在在ABC布管方式中，有很大一段管线标高高于最低压力线标高，布管方式中，有很大一段管线标高高于最低压力线标高，即在即在“12”管段内出现了真空，而管段内出现了真空，而最大真空值最大真空值发生在管路发生在管路B点。点。断流水锤危害性：其升压值比一般水锤的升压要大。断流水锤发断流水锤危害性：其升压值比一般水锤的升压要大。断流水锤发生点：生点：图中图中陡转点陡转点B点；点；在平缓的管路中，正常流速过大，在平缓的管路中，正常流速过大，机组惯性又小，突然停电也可能发生水柱分离和断流弥合水锤。机组惯性又小，突然停电也可能发生水柱分离和断流弥

14、合水锤。下开式水锤消除器下开式水锤消除器1、阀板；、阀板；2、分水锥；、分水锥；3、重锤；、重锤；4、排水口、排水口5、三通管；三通管；6、压力表；、压力表；7、放气门；、放气门；8、闸阀、闸阀在出口处形成在出口处形成强烈共振，消强烈共振，消除声能。除声能。采用多种吸声采用多种吸声材料，将声能材料，将声能转化为热能。转化为热能。4.7.5常见的泵站噪声及其消除常见的泵站噪声及其消除1.经空气传递的管道噪因经空气传递的管道噪因采用较大半径的弯管以减低管壁的振动；采用较大半径的弯管以减低管壁的振动；配备坚硬座架固定管道弯头以减低管道振动；配备坚硬座架固定管道弯头以减低管道振动；采用较大管径或使水流

15、速低于采用较大管径或使水流速低于2m/s2m/s，以减低管，以减低管道振动。道振动。2.2.经空气传递的水泵机组造噪音经空气传递的水泵机组造噪音电磁流量计电磁流量计WL-1A型超声波明渠流量计型超声波明渠流量计E产生的电动势产生的电动势(V)；B磁力线密度磁力线密度(Gs)；Q导管内通过的流量导管内通过的流量(m3s)；D管径管径(m)；v导体通过导管的平均流速导体通过导管的平均流速(ms)EkBvD24QD v4EQDkB超声波流量计超声波流量计插入式涡轮流量节插入式涡轮流量节插入式涡街流量计插入式涡街流量计均匀管流量计均匀管流量计水泵从压水管引水水泵从压水管引水水射器引水水射器引水U型单轨

16、吊车梁布置图型单轨吊车梁布置图1进水阀门；进水阀门； 2出水阀门；出水阀门； 3单轨吊车梁单轨吊车梁 ； 4大门大门桥式行车工作范围桥式行车工作范围1进水阀门；进水阀门； 2出水阀门；出水阀门； 3吊车边缘工作点轨迹吊车边缘工作点轨迹 ； 4死角区死角区单轨吊车单轨吊车桥式行车桥式行车桥式行车桥式行车桥式行车桥式行车4.9.14.9.1给水泵站的节能设计给水泵站的节能设计通常情况下泵站是依据通常情况下泵站是依据流量、扬程流量、扬程及其变化规律来进行设计的，及其变化规律来进行设计的，但实际设计过程中我们往往很难掌握这些变化规律。传统的泵站但实际设计过程中我们往往很难掌握这些变化规律。传统的泵站设

17、计方法主要考虑设计方法主要考虑最不利工况点最不利工况点的要求，但对泵站工况的变化适的要求，但对泵站工况的变化适应性较差，造成了能量的极大浪费。应性较差，造成了能量的极大浪费。泵站节能设计就是在满足现有规范的条件下，为今后运行中的实泵站节能设计就是在满足现有规范的条件下，为今后运行中的实际工况的变化，在设计阶段就根据现有的技术经济条件，考虑适际工况的变化，在设计阶段就根据现有的技术经济条件，考虑适当的节能措施，主要包括：泵型的合理选择、调速装置的采用、当的节能措施，主要包括：泵型的合理选择、调速装置的采用、切削叶轮、管道经济管径的确定、低能耗阀件的采用。切削叶轮、管道经济管径的确定、低能耗阀件的

18、采用。选泵是泵站节能的基础。应建立水泵数据库，存储泵的型号、流选泵是泵站节能的基础。应建立水泵数据库，存储泵的型号、流量、扬程、轴功率、配用功率、效率、出口口径、转速、气蚀性量、扬程、轴功率、配用功率、效率、出口口径、转速、气蚀性能、安装尺寸、生产厂家等信息。能、安装尺寸、生产厂家等信息。流量、扬程流量、扬程最不利工况点最不利工况点当泵站工况变化很大时，我们单靠泵的组合很难达到节能的当泵站工况变化很大时，我们单靠泵的组合很难达到节能的要求，此时就必须采用要求，此时就必须采用调速和切削叶轮调速和切削叶轮的方式来运行。的方式来运行。1.给水泵站的运行方式：给水泵站的运行方式：水泵全速直联供水方式水

19、泵全速直联供水方式送水泵站的加压泵，不通过任何的中间工艺设备直接将清水送水泵站的加压泵，不通过任何的中间工艺设备直接将清水池的水供给用户，是一种简单、实用、经济的送水方式。池的水供给用户，是一种简单、实用、经济的送水方式。假设泵站水泵为两台（一用一备），最高日最高时水量为假设泵站水泵为两台（一用一备），最高日最高时水量为Qa，日最低水量为日最低水量为0，水量的变化范围为，水量的变化范围为0Qa，则水泵在全速直，则水泵在全速直联供水方式下的工作状况，如图联供水方式下的工作状况，如图1所示。所示。 调速调速和和切削叶轮切削叶轮 此方式泵站的供水量调节，是通过改变管道系统的特性曲此方式泵站的供水量调

20、节，是通过改变管道系统的特性曲线来实现的，供水压力随着流量线来实现的，供水压力随着流量Q在在HaHmax间变化。间变化。图图1.水泵全速直联供水方式水泵全速直联供水方式H HQ QQ Qa a0 0H Ha aH HmaxmaxH HQQa0HaH Hmax微机控制水泵变频调速恒压供水方式微机控制水泵变频调速恒压供水方式微机控制水泵变频调速恒压运行是目前二次加压泵站供水工微机控制水泵变频调速恒压运行是目前二次加压泵站供水工艺中广泛采用的运行方式。该方式通过改变水泵的转速来满艺中广泛采用的运行方式。该方式通过改变水泵的转速来满足小区内供水量需求的变化，不仅保持了恒压供水，而且大足小区内供水量需求

21、的变化，不仅保持了恒压供水，而且大大降低了泵站的电耗。其工况如图大降低了泵站的电耗。其工况如图2 2所示。所示。 2.给水泵站的调速运行给水泵站的调速运行考虑调速装置后的选泵原则考虑调速装置后的选泵原则为了适应各种工况变化，宜采用调速泵与定速泵联合运行；为了适应各种工况变化，宜采用调速泵与定速泵联合运行；仍以最不利工况作为选泵依据；仍以最不利工况作为选泵依据；在绝大多数情况下，定速泵与调速泵均应工作在高校段内；在绝大多数情况下，定速泵与调速泵均应工作在高校段内；调速泵一般不宜上调；下调时，其转速不能过低，调速泵的调速泵一般不宜上调；下调时，其转速不能过低，调速泵的转速一般控制在其额定转速的转速

22、一般控制在其额定转速的50以上。以上。当采用调速装置后，泵站内的泵型号不宜超过两种。调速泵当采用调速装置后，泵站内的泵型号不宜超过两种。调速泵按主力泵考虑，一般均配置按主力泵考虑，一般均配置两台两台。选泵方法：选泵方法：设一送水泵站，最高日最高时供水量为设一送水泵站，最高日最高时供水量为Q，扬程为，扬程为Hp，现拟，现拟采用变速泵与定速泵联合供水：采用变速泵与定速泵联合供水：选用两台调速泵额定流量为选用两台调速泵额定流量为Q1；选用定速泵；选用定速泵n台，其额定流量台，其额定流量为为Q2，泵站在不同工况下的运行情况见下表：，泵站在不同工况下的运行情况见下表：工况工况，调速泵的最小流量为，调速泵

23、的最小流量为Qmin，当，当Qmin较小时，调速泵较小时，调速泵的最小流量就比较小，此时可辅以闸阀调节。的最小流量就比较小，此时可辅以闸阀调节。工况工况，要求，要求Q1Q2Q1即即Q12Q2。工况工况，已经满足调速泵最小流量，已经满足调速泵最小流量Q1Q12Q2Q1Q2Q1Q12Q22Q1 nQ2 Q12Q2。送水泵站一般实行出口恒压控制，故泵的扬程基本不变，即送水泵站一般实行出口恒压控制，故泵的扬程基本不变，即H=Hp根据以上论述我们知道选泵的控制条件为：根据以上论述我们知道选泵的控制条件为：121222pQnQQQQHH解方程时，我们可以先给出几个解方程时，我们可以先给出几个n值，获得相应

24、的几个方案，再值，获得相应的几个方案，再结合泵的样本及参数，经技术经济比较后确定最佳方案。如果调结合泵的样本及参数，经技术经济比较后确定最佳方案。如果调速泵与定速泵型号一致泵站在不同工况下的运行情况如下表：速泵与定速泵型号一致泵站在不同工况下的运行情况如下表：此时选泵的控制条件为：此时选泵的控制条件为：1(2)pn QQHH选泵方法同前，选泵后应校核在各个工况时调速泵与定速选泵方法同前，选泵后应校核在各个工况时调速泵与定速泵是否再高校段内，若不在高效段，则应重新选泵。泵是否再高校段内，若不在高效段，则应重新选泵。4.9.2给水泵站的节能运行与改造给水泵站的节能运行与改造1.电动机电动机 正确配

25、套的电机负荷应在正确配套的电机负荷应在0.8以上。负荷率低于以上。负荷率低于0.5应更换应更换电机绝缘性能降低电机绝缘性能降低电机停机电机停机24小时后定子绕组对地绝缘电阻：低压电机小于小时后定子绕组对地绝缘电阻：低压电机小于0.5M，6KV电机小于电机小于6M.绕组的主绝缘明显变脆。绕组的主绝缘明显变脆。2.水泵：水泵： 决定泵是否更新改造的条件是决定泵是否更新改造的条件是定期测定泵的性能，主要是定期测定泵的性能，主要是QH曲线和曲线和Q曲线，若与水泵曲线，若与水泵样本相差很多时应更新改造。样本相差很多时应更新改造。测定泵的性能低于国家规定的标准时应进行更新改造。见表测定泵的性能低于国家规定

26、的标准时应进行更新改造。见表413、414、415、416.流量变化与季节有明显关系时，不同季节流量变化与季节有明显关系时，不同季节 可以采用不同的叶可以采用不同的叶轮来满足轮来满足 流量变化的要求。流量变化的要求。深井泵：地下水位变化已超出深井泵范围时需要更新改造。深井泵：地下水位变化已超出深井泵范围时需要更新改造。取水泵房立式水泵取水泵房立式水泵某化工厂地下式取水泵房某化工厂地下式取水泵房某化工厂地下式取水泵房某化工厂地下式取水泵房真空泵真空泵排水泵排水泵二级泵站的布置二级泵站的布置二级泵站的布置二级泵站的布置设有设有Sh型水泵的半地下式平面布置图型水泵的半地下式平面布置图 1操作室与配电室；操作室与配电室；2地下式泵房；地下式泵房；3走道；走道； 4短梯短梯5水泵基础；水泵基础；6、真空泵基础；、真空泵基础；7集水坑集水坑设计任务书；设计任务书；个相关部门同意建站