泵的知識

    水泵管路及其附件的配套是抽水裝置設(shè)計的一個組成部分。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。
    一、管路配套
    抽水裝置管路配套設(shè)計包括進(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。膠管價格高、磨損大、壽命短，僅用于臨時性的抽水裝置。鋼管常用于水煤氣管和對焊鋼管等。150mm以下的小口徑用水煤氣管，200mm以上時可用對焊鋼管。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)水管路要求長度短，其管徑一般要比水泵進(jìn)口直徑大一級以上。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，應(yīng)滿足穩(wěn)定要求，若采用鋼管時，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，必須用偏心漸縮管連接（見圖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)組時關(guān)閉閥門，降低功率。對于揚(yáng)程高、管道長的大中型泵站，事故停泵可能導(dǎo)致機(jī)組長期超速倒轉(zhuǎn)或水錘壓力過高，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。逆止閥必須通過水錘計算來確定是否配用。采用真空抽氣裝置時可以取消底閥。
    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，在機(jī)組啟動前必須對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)安裝一個偏心的牙狀葉輪。泵殼內(nèi)注有循環(huán)水，在抽真空時，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。葉輪順時針方向旋轉(zhuǎn)時，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。
    真空泵的型號是根據(jù)抽氣量和真空值來選擇。抽氣量的計算可按下式進(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為一臺泵的抽氣時間（min），一般取3~5min；
      Ha為當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Φ乃�柱高（m）；
      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)出口間的長度乘積計算。
    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

注：1mmHg==133.322Pa