泵与泵站课件-第9讲给水泵站

第四章给水泵站（第5～8节）要点：管路布置、水锤防护、噪声防治、泵站辅助设备2第五节吸水管路与压水管路3一、吸水管路1、工艺要求水损小、不漏气漏气途径：接口不严、管壁漏气、敷设不当引起压力下降形成汽囊、淹没水深不够水将面空气吸入）2、布置安装（P167-图4-23~25）（1）坡度坡向吸水口方向，并低于泵轴中心（2）吸水管断面大于泵进口，采用偏心渐缩管连接（3）吸水管进口采用喇叭口，有时加设滤网和底阀

4吸水管布置安装图示5吸水管布置安装（4）其它距离最小淹没深大于0.5-1.0m（防止水面涡）最小后墙距、侧墙距大于(0.75-1.0)D（防止附壁涡）悬空高度为D进（0.6-0.8），过小产生附底涡，过大增加工程量且水力条件变差（5）吸水管设计流速：吸水管不长或地形吸水高度不大时：v=1.6~2.0m/s（6）管长及条数：吸水管不宜过长，最好为独立吸水管，尽量减少阀件和弯头

6二、压水管路

1、工艺要求：坚固不漏水、承压安全2、布置安装（1）尽量采用焊接接口，人字柔性接口减轻压力传递（2）弯管处设镇墩、长管中途设支墩，削减水锤推力（3）止回阀和闸阀的布置原则：考虑检修与运行等因素7压水管布置与安装（4）设计流速：站内压水管比管网输水管大（5）并联管路闸阀的布置原则：停用和检修不影响其他水泵工作每台水泵可输水至任何一条输水管

8三、吸、压水管路的布置和敷设

1、布置P173图4-33（三台水泵压水管路布置）图4-34（四台水泵压水管路布置）图4-35（联络管闸阀）

小结：布置方案取决于供水对象对于供水安全性的要求92、压水管的敷设应考虑检修无阻碍、交通便利以及管道本身的安全。弯头、三通处应装置支墩、拉杆等，防止推力传递到机组管路上有放水口共放空管路之用管径大于500的管道设于地沟中，地沟设计（P174）泵房外吸压水管路埋设于冰冻线之下，增设必要的防腐防振措施。

架空管的设计（P174）第六节泵站水锤及防护要点：

停泵水锤及其防护11一、停泵水锤1、水锤：压力管道中由于流速的急剧变化而引起的压力交替升降的水力冲击现象

2、水锤危害：正常停泵不发生（停泵前先将压水闸门关闭）3、发生原因：电力系统突然失电（电气设备故障或误操作、雷电、水泵故障）4、停泵水锤过程突然停电机组动力矩消失（水泵工况）→机组转速降低、流量、压力下降→降压波有水泵向出水池传递并反射回升压波

124、停泵水锤过程

（1）有止回阀止回阀快速关闭时，流速变化引起压力上升（由冲量定理）

P176图4-36停泵暂态过程线134、停泵水锤过程

（2）无止回阀由流量为零至转速降到零阶段——水泵制动工况（第二象限）流量倒流，转速降至零，叶轮视为局部阻力部件，泵后压力上升，倒流量先增后减，水泵反转转速至飞逸转速——水轮机工况（第三象限）：倒流流量减少后（关闸阀）引起泵及管路中压力上升，飞逸转速瞬时转矩为零转矩为零之后——瞬态过程逐渐消失14停泵暂态过程线：最大转矩、压力、倒流量、飞逸转速发生在水轮机工况(P153图4-37)15全特性曲线介绍：

水泵工况：功率自原动机传给水泵并且使液体能量增加的工况制动工况：功率自原动机传给水泵不能使液体能量增加的工况水轮机工况：功率自水泵传给原动机使液体能量减少的工况水泵四象限性能曲线：16二、停泵水锤计算综述

1、计算资料：水泵全特性线、管道资料、波速及水泵机组惯性2、计算内容、目的（1）求解停泵后泵流量、压力、转速以及转矩暂态过程线（2）

求解管路各关键点流量和压力暂态过程线（3）

提出水锤防护措施及经济评价3、计算方法——特征线法（基于连续方程和运动方程的）（其他：图解法）

17三、停泵水锤防护措施

1、合理布置管路：18三、停泵水锤防护措施2、防护设备及措施（1）水锤消除器：设于逆止阀后，通过排水释放能量掌握“自动复位下开始水锤消除器”工作原理（P180图4-41）优点：可自动复位、小孔延时方式有效地消除二次水锤

(2)调压罐（空气缸）：设于逆止阀后，利用空气囊的弹性消减升压或向管道补水，适用于小直径段管路情（调压塔适用于长距离管路，有单向调压塔、双向调压塔，原理同空气缸）19水锤消除器20空气缸利用空气囊的弹性消减升压或向管道补水，适用于小直径段管路情况（P181）212、防护设备及措施（3）阀调节、节制回流法

l

液压式缓冲止回蝶阀（P182图4-43）：设于泵与闸阀之间，阀门的分阶段缓慢关闭或不全闭允许局部倒流，有效地减弱由于开闸停泵造成的高压水锤。一般快关60°，慢关30°l

缓闭止回阀：依靠水缸或油缸的阻尼作用实现逆止阀均匀缓闭（适用于小于600的管道）母子止回阀：母阀快关、子阀缓闭（适用于大管径）

22液压式缓冲止回阀232、防护设备及措施（4）

取消止回阀能否取消通过水锤计算决定：

l

计算飞逸转速，判断水泵叶轮和电机转子是否能承受离心力的机械强度

l

计算管线上最大正压，判断有无爆管危险

l

计算管上上最大负压，判断是否会发生水柱分离取消止回阀后的补救措施

l

在输水管线适当位置加设补气阀

l

输水管出口加设轻质拍门（P190图4-49）

l

水泵轴套采用双螺母（防松螺母）（P190图4-50）（5）其他措施：自动缓闭水力闸阀，泵轴刹车、加设惯性飞轮

第七节泵站噪声及消除25第七节泵站噪声及消除

1、

定义：不同频率和声强的声音无规律的杂乱混合2、噪声源：（1）

空气动力性噪声（空压机、风机等）（2）

机械性噪声（车床、阀件、水泵轴承）（3）电磁性噪声（电机定、转子的吸力、电流和磁场的相互作用）泵站噪声源：电机、泵和液力噪声、风机、阀件和变压器噪声

263、危害防治设备及措施（1）职业性听力损失：神经性耳聋（2）噪声引起的疾病（3）影响正常生活

4、泵站内噪声的防治噪声控制技术：吸音（多孔材料）、消音（水冷式消音电机）、隔音（水泵机组隔音机罩）、隔振（水泵机组与基础之间安装橡胶隔振垫消除固体噪声）

第八节泵站中的辅助设备要点：电磁流量计、抽真空启动、起重设备、通风与采暖28一、计量1、电磁流量计（P195图4-52）291、电磁流量计

（1）原理：利用电磁感应定律，磁力线密度B一定时，感应势大小E与导体运动速度成正比（2）组成：变送器（管道上）、转换器（仪表部分：将毫伏级电压转换成电流0-10mA直流电输出）（3）安装：采用等于或稍小于管径的电磁流量计，环境温度0-40℃，避免阳光、雨水，5D范围内为直管（4）特点：可靠、水损小、电耗少、线性度高、精度高（1.5%）、安装方便、重量轻、体积小，但价格高302、超声波流量计（1）原理：利用超声波在流体中传播速度随流体流速变化原理设计，目前多采用频差法测流。（2）组成：探头超声波发生和接收元件及主机（3）安装：上游10D范围、下游5D范围内为直段，测管径100-2000的管道（4）特点：水损小、电耗少，精度2.0%，但价格高。313、

插入式涡轮流量计（1）原理：插入被测管道涡轮头，在较宽的流量范围内，其叶轮的旋转速度与流量成正比的关系；利用磁阻式传感器的检测线圈内的磁通量发生周期性变化，在检测线圈的两端发生脉冲信号，从而测出涡轮叶片的转数而测得流量。（2）组成：变送器、显示仪表（3）公式：，流量信号的频率；K变送器仪表常数（4）型号：(精度2.5%)LWCB型（可在不断流情况下安装）、LWC型

32插入式涡轮流量计（P200图4-57）334、

插入式涡街流量计（1）原理卡门涡街现象——液流通过非流线型障碍体时，在挡体两侧会产生两列内旋的交替出现的漩涡，当时旋涡稳定（图4-55VortexStreet），由于涡街的频率数d与流速v成正比，与挡体的特征宽度d成反比令流量计仪表常数

则管道流量与涡街频率成正比

34插入式涡街流量计354、

插入式涡街流量计

令流量计仪表常数

则管道流量与涡街频率成正比

（2）优点：无运动件、结构简单、安装方便、量程范围较宽（3）型号：LVCB（精度1.5%-2.5%）

365、均速管流量计（1）原理：综合毕托管和绕流圆柱体的应用技术，利用流体动、势能转换原理（2）组成：双法兰短管、测量体铜棒、导压管及差压变送器、开方器及流量显示、记录仪表（3）公式：

h——均速毕托管测量压差(m)

u——流量系数；Q——流量（m^3/h）37国外ANNUBAR流量计（均速管流量计）38二、引水

泵工作方式：自灌式、吸入式

1、

带底阀（灌泵）：人工引水、用压水管中的水倒灌引水

2、

不带底阀（抽真空）

（1）真空泵引水（启动快、运行可靠、便于实现自动控制）水环真空泵工作原理（P129图3-16装置图）39叶轮偏心的装于泵壳内（偏上），叶轮顺时针旋转时由于离心作用将水甩至四周形成一旋转水环，进气口侧的泵壳与叶轮叶片之间形成的空间渐大，引起压力降低吸入空气（来自吸水管），排气口侧流道情况正好相反，其空间逐渐缩小，引起压力升高，空气从排气口排出（至大气），从而形成连续抽气过程。40最大真空值：由吸水井最低水位至泵最高点的垂直距离决定(P204)

真空泵近似排气量

注意：该式没有考虑真空形成过程中压力和流量的变化，即Hss为变量，故Qv随时间由大变小。式中：

K——漏气系数1.05~1.10；

Wp+Ws——最大水泵泵壳及吸水管内空气容积总和;Ha——大气压水柱高度；Hss——离心泵安装高度。413、

水射器引水（P205图4-63）（1）工作原理：连接于水泵的最高处，利用压力水通过水射器喷嘴产生高速水流并形成的真空吸气。（2）特点：结构简单、效率低、需提供大量高压水（为此需先关闭出水闸阀，水射器利用泵后压力水先抽气至要求的真空值，再启动泵）42三、起重1、设备选择（1）服务对象：水泵、电动机、阀门、管道（2）设备种类：移动吊架（手动）、单轨吊车梁和桥式行车（手、电动），均包括悬挂起重机。（3）设备选型：起重量应以最重设备为标准（P176表4-8），并以10t为限考虑采用整体吊装或解体吊装。

432、设备布置：考虑起重机的设置高度、作业面（1）

安装：桥式吊车轨道设在壁柱或钢筋混凝土牛腿上，单轨悬挂式吊车可利用泵房屋架下装工字钢梁作为轨道；（2）吊车安装高度（P175）：吊物应能通过地面最高设备，并放在汽车上（3）作业面：

l固定吊钩（上、下一维移动）

44单轨吊车（上下及在作业线上进行二维移动）

横向排列为机组轴线，纵向排列为泵机两轴中间线；U型轨布置考虑对出水闸阀的检修，注意转弯半径按起重量计算（P176图4-63、表4-9）

45桥式吊车（上下及在作业面上进行三维移动）

沿壁四周的环状区域为行车的死角区（P176图4-64）

46四、通风与采暖1、方式：自然通风、机械通风机械通风适用于埋入地下较深的泵房，有抽风式（风机在风道出口）和排风式