水泵与水泵站排水泵站.ppt

1、第五章 排水泵站,5.1 概述 5.2 污水泵站的工艺特点 5.3 雨水泵站的工艺特点 5.4 合流泵站的工艺特点 5.5 螺旋泵站的工艺特点,5.1 概述,5.1.1 组成与分类 (1)组成 排水泵站的基本组成包括：机器间、集水池、格栅、辅助间，有时还附设有变电所。,(2)分类 排水泵站按其排水的性质，可分为污水(生活污水、生产污水)泵站、雨水泵站、合流泵站和污泥泵站。 按其在排水系统中的作用，可分为中途泵站(或叫区域泵站)和终点泵站(又叫总泵站)。 按水泵启动前能否自流充水分为自灌式泵站和非自灌式泵站。 按泵房的平面形状，可以分为圆形泵站和矩形泵站。 按集水池与机器间的组合情况，可分为合建

2、式泵站和分建式泵站。 按照控制的方式又可分为人工控制、自动控制和遥控3类。,5.1.2 排水泵站的基本类型 排水泵站的类型取决于进水管渠的埋没深度、来水流量、水泵机组的型号与台数、水文地质条件以及施工方法等因素。 选择排水泵站的类型应从造价、布置、施工、运行条件等方面综合考虑。,合建式圆形排水泵站,适于中、小型排水量，水泵不超过4台。 优点：圆形结构受力条件好，便于沉井法施工，降低工程造价，水泵启动方便，易于根据吸水井中水位实现自动操作。 缺点：机器内机组与附属设备布置较困难，当泵房很深时，工人上下不便，且电动机容易受潮。,1、排水管渠；2、集水池；3、机器间； 4、压水管； 5、卧式污水泵；

3、6、格栅,合建式矩形排水泵站,1、排水管渠；2、集水池；3、机器间； 4、压水管； 5、立式污水泵；6、立式电动机；7、格栅,适于大型泵站 优点：在机组、管道和附属设备的布置方面较为方便，启动操作简单，易于实现自动化。电气设备置于上层。不易受潮，工人操作管理条件良好。 缺点：建造费用高。当土质差，地下水位高时，因不利施工，不宜采用。,分建式矩形排水泵站,1、排水管渠；2、集水池；3、机器间； 4、压水管； 5、水泵机组；6、格栅,优点：结构上处理比合建式简单，施工较方便，机器间没有污水渗透和被污水淹没的危险。 缺点：要抽真空启动，为了满足排水泵站来水的不均匀，启动水泵较频繁。,小结设计要点：

4、水泵台数不多于四台的污水泵站和三台或以下的雨水泵站，其地下部分结构采用圆形最为经济，其地面以上构筑物的形式，必须与周围建筑物相适应。 当水泵台数超过4台时，地下及地上部分都可以采用矩形或由矩形组合成的多边形；地下部分有时为了发挥圆形结构比较经济和便于沉并施工的优点，也可以来取将集水池和机器间分开为两个构筑物的布置方式，或者将水泵分设在两个地下的圆形构筑物内，地上部分可以处理为矩形或腰圆形。这种布置适用于流量较大的雨水泵站或合流泵站。 对于抽送会产生易燃易爆和有毒气体的污水泵站，必须设计为单独的建筑物，并应采取相应的防护措施。,5.2 污水泵站的工艺特点,5.2.1 水泵的选择 1、泵站设计流量

5、的确定 排水泵站的设计流量一般均按最高日最高时污水流量决定。 一般小型排水泵站(最高日污水量在5000m3以下)，设l-2套机组；大型排水泵站(最高日污水量超过15000m3)设3-4套机组。,2、泵站的扬程,Hss吸水地形高度(m)，为集水池内最低水位与水泵轴线之高差； Hsd压水地形高度(m)，为水泵轴线与输水最高点(即压水管出口处)之高差； hs和hd污水通过吸水管路和压水管路中的水头损失(包括沿程损失和局部损失)。,3、选泵要点 (1)所选水泵在集水池水位变化范围内都应在高效段内 (2)水泵并联时，联合运行与单泵运行时都应在高效段内,集水池中水位变化时水泵工况,水泵并联及单独运行时工况

6、,(3) 选用工作泵的要求是在满足最大排水量的条件下，减少投资，节约电耗，运行安全可靠，维护管理方便。 (A)流量选择：大小兼顾、型号整齐 (B)泵的形式：污水泵站中一般选立式离心污水泵；当流量大时，可选择轴流泵；当泵房不太深时，也可选用卧式离心泵。对于排除含有酸性或其他腐蚀性工业废水的泵站，应选择耐腐蚀的水泵。排除污泥，应尽可能选用污泥泵。 (4) 备用泵选择：如果泵站经常工作的水泵不多于四台，且为同一型号，则可只设一套备用机组；超过4台时，除安设一套备用机组外，在仓库中还应存放一套。 (5)考虑扩建,5.2.2 确定集水池容积 在满足安装格栅和吸水管的要求，保证水泵工作时的水力条件以及能够

7、及时将流入的污水抽走的前提下，应尽量小些。 (1)全昼夜运行的大型污水泵站：不小于泵站中最大一台水泵5min出水量的体积。 (2) 小型污水泵站：能够满足储存夜间流入量的要求。 (3) 工厂的污水泵站：根据短时间内淋浴排水量来复核 (4)集泥池：根据从沉淀池、消化池一次排出的污泥量或回流和剩余的活性污泥量计算确定,(5)自动控制的污水泵站 集水池容积计算 (A)泵站为一级工作时： (B)泵站分二级工作时：,W集水池容积(m3)； Q0泵站一级工作时水泵的出水量(m3/h) ； Q1、Q2泵站分二级工作时，一级与二级工作水泵的出水量(m3/h) n水泵每小时启动次数，一般取n6。,5.2.3 机

8、组与管道的布置特点 1、机组布置的特点,(a)适用于卧式污水泵； (b)及(c)适用于立式污水泵。,2、管道的布置与设计特点 (1)每台水泵应设置一条单独的吸水管 (2)吸水管的设计流速一般采用1.0-1.5ms ，最低不得小于0.7ms ，以免管内产生沉淀。吸水管很短时，流速可提高到2.0-2.5ms 。 (3)压水管的流速一般不小于1.5ms ，当两台或两台以上水泵合用一条压水管而仅一台水泵工作时，其流速也不得小于0.7ms，以免管内产生沉淀。 (4)其它：每台水泵的压水管上均应装设闸门,污水泵出口一般不装设止回阀；电气安全；防腐等。,5.2.4 泵站内部标高的确定 泵站内部标高主要根据进

9、水管渠底标高或管中水位确定。,集水池,机器间底板标高 集水池最高水位 水泵轴线 水泵基础标高等,5.2.5 污水泵站中的辅助设备 1、格栅：最主要的辅助设备 2、水位控制器 3、计量设备 4、引水装置 5、反冲洗装置 6、排水设备 7、采暖与通风设施 8、起重设备,5.2.6 排水泵站的构造特点及示例 (1)泵站往往设计成为半地下式或地下式。 (2) 集水池应尽可能和机器间合建在一起，缩短吸水管路。 (3)辅助间(包括工人休息室) 往往分开修建。 (4)当集水池和机器间合建时，应当用无门窗的不透水的隔墙分开。集水池和机器间各设有单独的进口。 (4)在地下式排水泵站内，扶梯通常沿着房屋周边布置。

10、如地下部分深度超过3m时，应设中间平台。 (5)在机器间的地板上应有排水沟和集水坑。 (6) 对于非自动化泵站，在集水池中应设置水位指示器。 (7)当泵站有被洪水淹没的可能时，应设必要的防洪措施。 (8)集水池间的通风管必须伸到工作平台以下，以免在抽风时臭气从室内通过。 (9) 集水池中一般应设事故排水管。,5.3 雨水泵站的工艺特点,5.3.1雨水泵站的基本类型 “干室式” “湿室式”,1来水干管；2格栅；3水泵；4压水管；5传动轴 6立式电机；7拍门；8出水井；9出水管；10单梁吊车,5.3.2 水泵的选择 (1)流量：应满足最大设计流量的要求，但也必须考虑到雨水径流量的变化。雨水泵的台数

11、，一般不宜少于23台以便适应来水流量的变化。 大型雨水泵站按流入泵站的雨水道设计流量来选择水泵，小型雨水泵站中(流量在25m3h以下)，水泵的总抽水能力可略大于雨水道设计流量。 (2) 水泵的型号不宜太多，最好选用同一型号。如必须大小泵搭配时两种。如采用一大二小三台水泵时，小泵出水量不小于大泵的13。 (3) 雨水泵可以在旱季检修，因此，通常不设备用泵。 (4)水泵的扬程必须满足从集水池平均水位到出水他最高水位所需扬程的要求。,5.3.3 集水池(也称吸水井)的设计 （1）在雨水泵站设计中，一般不考虑集水池的调节作用，只要求在保证水泵正常工作和合理布置吸水口等所必须的容积。一般采用不小于最大一

12、台水泵30s的出水量。 （2）保证水泵良好的吸水条件。 集水池设计的一般注意事项，见表5-3。,5.3.4 出流设施 雨水泵站的出流设施一般包括出流井、出流管、超越管(溢流管)、排水口4个部分,1、泵站；2、出流井； 3、溢流管；4、出流管；5、排出口,5.3.5 雨水泵站内部布置、构造特点与示例 设计注意点： (1)机组布置 雨水泵站中水泵一般都是单行排列。 (2)吸水、压水管路 吸水口、集水池 压水管 (3)辅助设施 吊车 格栅,5.4 合流泵站的工艺特点,5.4.1概述 在合流制或截流式合流行水系统设置的用以提升或排除服务区域内的污水和雨水的泵站为合流泵站。 合流泵站的工艺设计、布置、构

13、造等具有污水泵站和雨水泵站两者的特点。 合流泵站设计选泵时，不仅要装设流量较大的用以抽送雨天合流污水的水泵，还要装设小流量的水泵，用于不下雨时抽送经常连续流来的少量污水。,5.4.2 合流泵站示例,5.5 螺旋泵污水泵站的工艺特点,5.5.1概述 （1）组成：图示为螺旋泵站布置。污水由来水管，进入螺旋泵的水槽内，带动螺旋泵的电动机及有关的电气设备设于机器间3内，污水经螺旋泵提升后进入出水渠5，在渠道起端设置格栅4。,1、来水管；2、螺旋泵； 3、机器间；4、格栅；5、出水渠,（2）优点： A、节约：可不设集水池，不建地下式或半地下式泵房，节约土建投资。不需要封闭的管道，水头损失较小，电耗较省。

14、 B、 维护与检修方便：便于实行遥控和在无人看管的泵站中使用，还可以直接安装在下水道内提升污水。 C、 构造简单，便于安装：泵前可不必设置格栅。可取消通常吸水喇叭管、底阀、进水和出水闸阀等配件。 D、特殊功能：用在提升活性污泥和含油污水时，不会打碎污泥颗粒和矾花；用于沉淀池排泥，能使沉淀污泥起一定的浓缩作用。 （3）缺点：扬程低、占地大、有臭气,5.5.2 设计参数的选择 螺旋泵的直径和长度是两个主要的设计参数。 5.5.3螺旋泵的安装 (1)斜槽(泵壳)的安装 (2)电动机安装方式 5.5.4选泵举例 5.5.4螺旋泵站实例,第二章 叶片式水泵,2.1 离心泵的工作原理与基本构造 2.2 离

15、心泵的主要零件 2.3 叶片泵的基本性能参数 2.4 离心泵的基本方程式 2.5 离心泵装置的总扬程 2.6 离心泵的特性曲线 2.7 离心泵装置定速运行工况 2.8 离心泵装置调速运行工况 2.9 离心泵装置换轮运行工况 2.10 离心泵并联及串联运行工况 2.11 离心泵吸水性能 2.12 离心泵机组的使用及维护 2.13 轴流泵及混流泵 2.14 给水排水工程中常用的叶片泵,2.11 离心泵吸水性能,2.11.1 吸水管中压力的变化及计算,吸水池水面上的压头 和泵壳内最低压头 之差用来支付： (1)把液体提升Hss高度 (2)克服吸水管中水头损失 ； (3) 流速水头 (4)产生流速水头

16、差值 (5)供应叶片背面足点压力下降值 。,表示吸水井中能量余裕值; 是泵壳进口外部的压力下降值 ; ( )反映了泵壳进口内部的压力下降值，此值中 是叶轮进口和进口附近叶片背面(背水面)的压头差， 通常不小于3m,由水泵的构造和工况而定的。,2.11.2 气穴和气蚀 1、气穴现象：当叶轮进口低压区的压力PkPva 时，水就大量汽化，同时，原先溶解在水里的气体也自动逸出，出现“冷沸”现象，形成的汽泡中充满蒸汽和逸出的气体。汽泡随水流带入叶轮中压力升高的区域时，汽泡突然被四周水压压破，水流因惯性以高速冲向汽泡中心，在汽泡闭合区内产生强烈的局部水锤现象，其瞬间的局部压力，可以达到几十兆帕。此时，可以

17、听到汽泡冲破时炸裂的噪音，这种现象称为气穴现象。,2、气蚀 (1)气蚀现象：一般气穴区域发生在叶片进口的壁面，金属表面承受着局部水锤作用，经过一段时期后，金属就产生疲劳，金属表面开始呈蜂窝状，随之，应力更加集中，叶片出现裂缝和剥落。在这同时，由于水和蜂窝表面间歇接触之下，蜂窝的侧壁与底之间产生电位差，引起电化腐蚀，使裂缝加宽，最后，几条裂缝互相贯穿，达到完全蚀坏的程度。水泵叶轮进口端产生的这种效应称为“气蚀”。,(2)气蚀两个阶段： 气蚀第一阶段，表现在水泵外部的是轻微噪音、振动和水泵扬程、功率开始有些下降。 气蚀第二阶段，气穴区就会突然扩大，这时，水泵的H、N、就将到达临界值而急剧下降，最后

18、终于停止出水。,(3)气蚀的危害 水泵性能恶化甚至停止出水； 水泵过流部件发生破坏； 产生噪音和振动； (4)气蚀影响对不同类型的水泵不同,ns较高,ns较低,2.11.3 水泵最大安装高度 1、水泵最大安装高度,2、允许吸上真空高度Hs (1)水泵铭牌或样本中，对于各种水泵都给定了一个允许吸上真空高度Hs，此Hs即为Hv的最大极限值。在实用中，水泵的Hv超过样本规定的Hs值时，就意味着水泵将会遭受气蚀。 水泵厂一般在样本中，用Q-Hs曲线来表示该水泵的吸水性能。此曲线是在大气压为l0.33mH20，水温为20时，由专门的气蚀试验求得的。它是该水泵吸水性能的一条限度曲线。 Hs与当地大气压(P

19、a)及抽升水的温度(t)有关: 当地大气压越低，水泵的Hs 值就将越小 水温越高，水泵的Hs值也将越小。,(2)水泵厂所给定的Hs值修正：,Hs修正后采用的允许吸上真空高度(m) HS水泵厂给定的允许吸上真空高度(m) ha安装地点的大气压(即 )(mH20)； hav实际水温下的饱和蒸汽压力(表28)。,2.11.4 气蚀余量(NPSH) 对轴流泵、热水锅炉给水泵等，其安装高度通常是负值，叶轮常须安在最低水面下，对于这类泵常采用“气蚀余量”这名称来衡量它们的吸水性能。 总气蚀余量。也即水泵进口处单位重量的水，所具有超过汽化压力的余裕能量再加上 。其大小通常换算到泵轴的基准面上； ha：吸水井

20、表面的大气压力(mH20)； hva：该水温下的汽化压力(mH20)； hs ：吸水管道的水头损失之和(m)； Hss ：水泵吸水地形高度，即安装高度(m)。,2、（NPSH）r和（NPSH）a (1)必要气蚀余量（NPSH）r 样本中所提供的蚀余量：由h和避免气蚀的余裕量(0.3mH20左右)两部分所组成。 (2)装置气蚀余量（NPSH）a 由气蚀余量公式计算出的是该水泵装置的实际的气蚀余量。 在工程中（NPSH）a =（NPSH）r+(0.40.6mH20),吸入式工作的水泵气蚀余量图,2.11.5 水泵的吸水性能 (1)允许吸上真空高度Hs： 离心泵的吸水性能通常是用允许吸上真空高度Hs

21、来衡量的。 Hs值越大，说明水泵的吸水性能越好，或者说，抗气蚀性能越好。 (2)气蚀余量（NPSH）r ： 水泵厂样本中要求的气蚀余量越小，表示该水泵的吸水性能越好。, 2.12 离心泵机组的使用、维护及更新改造,2.12.1 启动前的准备工作 (1)检查：螺栓、轴承、出水阀、压力表及真空表，供配电设备 (2)盘车：转动机组的联轴器，检查水泵及电动机内有无不正常的现象 (3)灌泵：向水泵及吸水管中充水 (4)闭闸启动：闭闸运行时间一般不应超过23min,2.12.2 运行中应注意的问题 (1)检查各个仪表工作是否正常、稳定。 (2)检查流量计上指示数是否正常。 (3)检查填料盒处是否发热、滴水

22、是否正常。 (4)检查泵与电动机的轴承和机壳温升。 (5)注意油环，要让它自由地随同泵轴作不同步的转动。随时听机组声响是否正常。 (6)定期记录水泵的流量、扬程、电流、电压、功率因素等有关技术数据。 (7)水泵的停车应先关出水闸阀，实行闭闸停车。然后，关闭真空及压力表上阀，把泵和电动机表面的水和油擦净。,2.12.3 水泵的故障和排除 离心泵常见的故障及其排除见书表210。 2.12.4 机泵的更新改造 (1)电动机 a.负荷率低于0.5 b.电机绝缘性的低劣 (2)水泵： a.平常 b.采用调节出水阀来控制管网压力 c.流量变化与季节有明显关系 d.深井泵, 2.13 轴流泵及混流泵,2.1

23、3.1 轴流泵的基本构造,(1)吸入管； (2)叶片； (3)叶轮； (4)导叶 (5)轴； (6)机壳； (7)出水弯管,轴流泵,(1)吸入管：一般采用符合流线型喇叭管或做成流道形式。 (2)叶轮：固定式、半调式和全调式 (3)导叶：把叶轮中向上流出的水流旋转运动变为轴向运动。 (4)轴和轴承：导轴承、推力轴承 (5)密封装置：压盖填料型,1叶片 2轮毂体 3角度位置 4调节螺母,2.13.2 轴流泵的工作原理 空气动力学中机翼的升力理论,P,B,A,P,2.13.3 轴流泵的性能特点 (1)扬程随流量的减小而剧烈增大，QH曲线陡降，并有转折点。 (2)QN曲线为陡降曲线，一般称为“开闸启动” 。 (3)Q曲线呈驼峰形。也即高效率工作的范围很小。,轴流泵的通用特性曲线,轴流泵特性曲线