泵与泵站第十二讲

1、第四章第四章 给水泵站给水泵站45 吸水管，压水管 46 泵站水锤及其防护4 45 5吸水管路与压水管路吸水管路与压水管路 吸水管路和压水管路是泵站的重要组吸水管路和压水管路是泵站的重要组成部分，正确设计，合理布置与安装成部分，正确设计，合理布置与安装吸、压水管路，对于保证泵站的安全吸、压水管路，对于保证泵站的安全运行，节省投资，减少电耗有很大的运行，节省投资，减少电耗有很大的关系。关系。 一、对吸水管路的要求：特点：多为负压工作。1.不漏气：常用钢管焊接，用法兰与闸阀连接，少用铸铁管，接口要严密。 2.不积气：负压条件下， 水中溶解气体逸出后积 于管道高处。要求：吸水管有大于0.5% 的坡度

2、。 并对按装管道有要求见图。 3.不吸气：吸水井进口，吸水产生旋涡，带进气体。影响水泵正常工作，防止方法：保证吸水管进口的淹没深度0.51.0m。不能保证进口的淹没水深时，吸口加隔板。两种情况吸管径）（无喇叭口：边长喇叭口径）（有喇叭口：边长ddDD32 吸水喇叭口的位置要求：要求不吸入井底沉渣，不吸气，不互相干扰。进口高于井底大于0.8D。D喇叭口（或底阀）大头直径。一般取1.31.5D。 喇叭口边距井壁大于0.751.0D各喇叭口间距大于（1.52.0）Dmax（两个中的大值）5.水中有较大悬浮物时，喇叭口外加设滤网。或用底阀。6.当水泵由压水管引水灌泵时，吸水管上装底阀。 检修水上式：有

3、成品，便于不便检修水下式：有成品，使用 如果采用自灌式：吸水管上必须设闸阀。泵检修时不能使泵房灌水。应用水上式底阀便于检修：但水平管段要求长。 计算例题：设水泵安装高度为4m，底阀距离吸水池中最低水位为3.5m。试计算该水上式底阀正常工作所需的吸水管水平段l1的长度（米）。 有底阀为什么灌水：频繁开泵时，可不用灌泵。但长时间不用就会由底阀处向下漏水，所以要灌泵。 灌水后l1段有水， l2段无水，空气。 开泵后要求水由吸水位吸到底阀处。原气：体积V2 压力P2=一个大气压。开泵后：原V2 P2气体变成了V1P。 据波义尔定律：“在密闭容器中的定量气体，在恒温下，气体的压力和体积成反比关系。 V1

4、P=V2P2V1 ； V2是段管l1和l2段管子容积。PV1=P2V2管径相同， V1 ； V2可用管长L2；L1代替，即：PL1=P2L2P是由泵安装高度所决定的，泵安装高度Hss=4m。则：mmPPa33. 6433.104ggPa=10.33mH2OP=0.613atm 0.613L1=13.5 L1 =5.71m。 修正系数 K 表4一3 此计算方法，不乘K，仅加安全余量。再加一个安全余量，最后取6m长。安装高Hss(m)23456K 值1.92.12.53.03.7 7. 吸水管的设计流速：（经济流速）。 D250mm V=1.01.2m/s D250mm V=1.21.6m/s吸管

5、不长，吸高不大时，可取1.62.0m/s（如自灌式泵站。）二、对压水管路的要求：1. 特点：承受高压（有时有水锤）拐弯时受推力。 管件多（异径管、弯头、闸阀、逆止阀、三通、四通）2. 管材：一般泵站内采用钢管焊接，经常装拆部位，用法兰连接。 3. 防止泵受较大应力的措施：产生应力的原因：管路自重变化，水锤等均可传至水泵。措施：可设伸缩节，或可曲挠橡胶接头。在弯头处设管道支墩或拉杆。 逆止阀的设置：在不允许倒流的给水系统中设置。如：井群给水。输水管较长，突然停电无法立即关闭闸阀的送、取水泵站。吸水式启动的泵站，管道放空后，抽真空比较困难。遥控泵站，无法关闸。 多水源，多泵站系统。无止回阀，管网可

6、能出现负压（管网布置高于泵站）。止回阀的位置：一般设置于泵与压水阀之间。（压水闸与逆止阀相比，逆止阀检修机会多，关压力闸即可修）（压水闸检修时，压水管要放空） 也有将压力闸放在泵与逆止阀之间的。缺点：发生水锤、逆止阀损坏时，水倒灌泵房。一般：水锤不严重时，并且地面式泵房，可这样布置。或将逆止阀放在室外切换井中。5. 闸阀：为了便于泵的检修，要设闸阀。有压力启闭困难：DN250mm时 V=2.02.5m/s这样较经济：泵房内管件多，可节省。并且泵房小，省建筑，水头损失略大一点。三、吸水管和压水管路布置吸水管：管路布置原则：顺畅少弯，管件，闸阀尽量少。 为了减少吸水管阻力，一般一泵一吸设置。不设联

7、络管。如必须减少吸水管数量时（泵数吸水管数）则要用必要的闸阀以保证泵站正常工作。 例如：三台泵各设一吸水管，泵轴高于吸水井最高水位，吸水管不设闸门。若两吸水管三台泵， （两用一备）则每泵流量为q则各管流量为图标示，一个吸水管检修时，另一吸水要满足两泵吸水。一般减少吸水管数量并不经济，因为增加了闸阀。只有在吸水管很长，又不设吸水井的情况下才经济。qqq2q2q2q2q 2. 压水管路输水干管：为提高供水的可靠性，一般设置两条。当一条故障时或泵检修时也能将水送至用户。泵站要求：任何一台泵及闸阀停用检修时，不影响其它水泵工作。（可靠性要求高的）泵房设备检修机会频度顺序： 泵逆止阀闸阀 四、吸水管和压

8、水管路的敷设：1.一般要求：横平竖直、平行、垂直建筑敷设。各部尺寸安排要便于施工检修。2.防止管道压力过大及传至水泵：在三通弯头处加支墩，拉杆等。3.管路敷设方式： 径过小也地沟敷设。不可直接埋于土中。管设便桥梯，、地面敷设：、地下室敷设、地沟敷设500325001DNDN 地沟敷设：一般DN0.01坡向集水坑。地沟上有活动盖板 砼篦盖板：少铁篦盖板：少钢篦盖板：多管沟中设支承墩和支墩。 地面敷设：DN过小DN150.200等也可地面敷设不加任何措施。管径过大，DN 500地面敷设，弯头太贵。但要设便桥梯方便交通。近年来多在用提高行人地坪。泵房内一般不架空安装管道。自灌泵房为了与室外管道连接，

9、作架空安装时应设管道支吊架。 管道支吊架不能防碍通行及泵机组的安装检修。架空管不得在电器设备的上方（漏水、凝露）。各管段应设放空管（也可不设）以便检修设备用。4.管道进出泵房：室外埋设应在冰冻线以下。并应防腐，地下水位以下出入建筑须加套管。 4 46 6泵站水锤及其防护泵站水锤及其防护泵站事故的主要内容是水锤。产生水锤的原泵站事故的主要内容是水锤。产生水锤的原因已搞清，消除水锤的技术已经很成熟。因已搞清，消除水锤的技术已经很成熟。 一、停泵水锤：1.水锤（水击）：压力管道中，由于流速剧烈的变化，所引起的一系列急剧的压力交替升降的水力冲击现象。（水力学已讲）直接水击：V0原平均流速。C水击波速度

10、（m/s）。K管材弹性系数。E水体弹性系数。d管径。e管壁厚。间接水击： ）（ mP0CVedEKC11435ClT2220202TlgVTTgCVrP T水击波相长。T2阀门关闭时间。l管长度。2.停泵水锤：（水泵正常运行闭闸启闭，正常停泵不产生水锤）只有当水泵机组突然失电或误操作（开闸停泵）时才产生水锤。3.突然停泵的原因:电力系统或电器设备的故障或误操作。雷电引起突然断电。20202TlVTTCVPClT2 水泵机组故障：抱轴使电机过载，断联轴器等，供电系统的保险跳闸。自动化泵站中的自控设备故障。4.断电后水流在管道中的变化 V0 0 V 正常流速 断电后在重力作用下 负流速（倒流）5.

11、几中水锤情况： 泵出口有止回阀：（有阀系统）水锤的发生，主要是由于止回阀突然关闭 水流V0 0 V 0 引起的t极小动能压能，高出正常工作压力100% 特点：压力 急升 可以利用此下降压力， 打开管道系统水流出 （消除水锤） 泵出口无止回阀：Ht水头与时间关系曲线；Mt转矩与时间关系曲线； Qt流量与时间关系曲线； nt转速与时间关系曲线； 流速：V0 0 V 泵：由于V作用， 泵n0 0nnr0（管道水头下降，管道泄空） 飞逸（散失的意思）转数（ nr ）：超出额定转数的转速，叶轮可能由于机械强度不足而损坏。压力：（泵是倒流水流的局部阻力）停泵V0 0 V 0 管道水头下降、管道泄空。P0

12、P P P 最大压力可达正常工作压力50% 下降很低， 上升 ，下降泵轴转矩：M的变化见图。 断流（弥合）水锤：管道水柱分离(负压气化) 断流(弥合)水锤停泵管路压力下降。 正常布管方式容易引发断流水锤：沿地形敷设管路。在管路中最高点产生最大真空值。当压力下降达到当时水温的饱和蒸汽压以下时。 水冷沸(汽化)水柱拉断，(分离)形成空腔段。管中压力是波动的压力上升时，空腔段(汽水)弥合。弥合时，以相对流速V0相撞。V0=V1-V2造成更是危害性的水锤，水锤压力更大。V1 V2 V0 空腔段 二、停泵水锤的危害： 1.危害：爆管、跑水、停水、淹泵房、损坏设备等。2.易发水锤事故的条件：单管向高处（高

13、差20m）输水。水泵总扬程大（或工作压力大）。 输水管流速过大。输水管长，地形变化大（断流水锤）。自动化泵站中阀门关闭太快。三、防止水锤的措施： 1.防止水柱分离：管道高程布置时，尽可能不布成高“膝部”形态。布成 ABC形态，但土方量太大。或设调压塔（水塔）。设补气阀，负压时，向管内补气。 2.防止升压过高的措施：（1）设水锤消除器：下开式水锤消除器：原理：停泵压力下降重锤压开阀板管道与排水口连通管道水倒流止回阀关闭管内水压上升一部分水由排出口排出压力上升不太大。优缺点：动作灵敏、结构简单、工作可靠、造价低、不能自动复位，复位时易发生误操作。 消除器复位：先关闸阀把重锤从杆上拿下来 抬起杠杆

14、插上横销 再加上重锤 开闸阀复位拔下横销。 下次发生突然停电时，消除器才能再打开。否则，在下次发生突然停电时，消除器将不动作。另外，如果没有关闭阀就把立杆和阀板1抬起，往往容易形成二次水锤。选用：经验公式：d=0.25Dd水锤消除器直径。D输水管直径。 安装注意事项： 1）必须安装在止回阀下游（以正常水流方向），离止回阀越近越好；2）在排水口上应安装比消除器直径大一号的排水管，排水管上最好没有弯头，如有弯头时，最好用法兰弯头，并必须设置支墩；3）消除器及其排水管道必须注意防冻注意防冻；4）消除器重锤下面，必须设置支墩，托住重锤，支墩上表面覆以厚木板，以缓冲重锤向下冲击力，重锤下落时杠杆不能直接

15、压在消除器连杆帽上，以免发生倾覆力矩，损坏消除器 自动复位下开式水锤消除器：工作原理： 锥腔(缸体)内水流过止回伐3流出停泵管道压力下降重锤压开活塞管道和排水口连通管道水倒流，止回阀关闭管内水压上升一部分水排出压力上升不太大。（消除水锤）一部分水经单项阀瓣上的钻孔倒流进入锥腔（缸体）慢慢压回活塞（在缓冲器的参与下）排水管关闭（复位）。优点：可自动复位，采用小孔延时闭阀，消除了二次水锤。价格略高于下开式水锤消除器。 （2）设空气缸：气体是可压缩的流体。管道压力下降，它可向管中补水、补气、延缓时间。管道压力上升，水流进入空气缸，气体压缩，压力缓升，延长升压时间。（t增大了，F小了）缺点：体积大。适用：小直径，管线不太长的条件。 tvvmmaFt0气囊是橡胶的气囊式：可不用补气，需要空压机补气气缸：由于气溶解于水缸体 （3）采用缓闭止回阀：（或母子止回阀） 延长止回阀关闭时间。 液压式缓冲止回蝶阀。特点：一阀两用：止回阀、闸阀。蝶阀转90关闭。时间可预先调定：缓闭后：快关前3060900 缓闭止回阀。阀盖由铁链与 带阻尼