给水泵站

第四章给水泵站4.1泵站分类与特点4.2水泵选择4.3泵站变配电设施及自动测控系统4.4水泵机组的布置与基础4.5吸水管路与压水管路4.6泵站水锤及其防护4.7泵站噪声及其消除4.8泵站中的辅助设施4.9给水泵站的土建要求4.10深井泵站4.11给水泵站的工艺设计§4.4水泵机组的布置与基础4.4.1水泵机组的布置1、纵向排列(即各机组轴线平行单排并列)适用于如IS型单级单吸悬管式离心泵。机组之间各部尺寸要求：(1)水管外壁和墙壁的净距A：A=最大设备的宽度加1m，但A≮2m。(2)水管与水管之间的净距B：B＞0.7m(3)水管外壁与配电设备的安全操作距离C：当为低压配电设备时C≮1.5m，高压配电设备C≮2m。(4)水泵外形凸出部分(基础)与墙壁的净距D：D≮1m。(5)电机外形凸出部分(基础)与墙壁的净距E：E=电机轴长加0.5m，但不宜＜3m。(6)水管外壁与相邻机组的突出部分的净距F：F≮0.7m(1m)。2、横向排列适用侧向进、出水的水泵，如单级双吸卧式离心泵Sh型、SA型水泵机组之间各部尺寸要求：(1)水泵凸出部分(基础)到墙壁的净距Al：A1=最大设备的宽度加1m，但A1≮2m。(2)出水侧水泵基础与墙壁的净距B1：Bl不宜小于3m。(3)进水侧水泵基础与墙壁的净距Dl：Dl不宜小于1m。(4)电机凸出部分与配电设备的净距C1：C1＝电机轴长十0.5m。但是，低压配电设备应Cl≥1.5m；高压配电设备C1≥2.0m。(5)水泵基础之间(电机与水泵凸出部分)的净距E1值与C1要求相同，E1=C1(6)为了减小泵房的跨度，也可考虑将吸水阀门设置在泵房外面。3、横向双行排列适用在泵房中机组较多的圆形取水泵站；这种布置形式两行水泵的转向相反需配置不同转向的轴套止锁装置。4.4.2水泵机组的基础卧式水泵均为块式基础，其尺寸大小一般均按所选水泵安装尺寸所提供的数据确定。(1)对于小泵：基础长度L＝底座长度L1十(0.15-0.20)(m)基础宽度B＝底座螺孔间距(在宽度方向上)b1十(0.15-0.20)(m)基础高度H＝底座地脚螺钉的长度l1十(0.15-0.20)(m)(2)对于不带底座的大、中型水泵：可根据水泵或电动机(取其宽者)地脚螺孔的间距加上0.4-0.5m，基础高度确定方法同上。4.4.3布置机组小结：(1)相邻机组的基础之间应有一定宽度的过道(2)方便检修(3)泵站内主要通道宽度应不小于1.2m。(4)辅助泵(排水泵、真空泵)通常安置于泵房内的适当地方，尽可能不增大泵房尺寸。§4.5吸水管路与压水管路4.5.1对吸水管路的要求(1)不漏气管材及接逢(2)不积气管路安装(3)不吸气吸水管进口位置吸水管在吸水井中的位置(1)淹没深度h(不应小于0.5-1.0m，否则应安装隔板(2)吸水管的进口到井底距离(不应小于0.8D)(3)吸水管喇叭口边缘到井壁距离(4)吸水喇叭口之间距离底阀：水下式水上式使用条件：吸水管路水平段有足够的长度水上式底阀1吸水管；2底阀；3滤罩；4工作台例：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)。吸水管中的设计流速建议数值：管径小于250mm时，为1.0-1.2m／s；管径等于或大于250mm时，为1.2-1.6m／s。在吸水管路不长且地形吸水高度不很大的情况下，可采用比上述数值大些的流速，如1.6—2.0m／s。例如水泵为自灌式工作时，则吸水管中流速就可适当放大4.5.2对压水管路的要求(1)不漏水(2)方便检修法兰连接(3)安全橡胶接头、止回阀(4)操作方便直径≥400mm，电动阀止回阀设置：(1)井群给水系统。(2)输水管路较长，突然停电后，无法立即关闭操作闸阀的送水泵站(3)吸入式启动的泵站，管道放空后，再抽真空困难。(4)遥控泵站无法关闸。(5)多水源、多泵站系统。(6)管网布置位置高于泵站，如无止回阀时，在管网内可能出现负压。止回阀安装：水泵与压水闸阀之间优点：检修时，防止水倒灌水泵启动时，阀板受力均衡缺点：压水闸检修时需放空压水管路的设计流速为:管径小于250mm时，为1.5—2.0m／s；管径等于或大于250mm时，为2.0—2.5m／s；上述设计流速取值较给水管网设计中的平均流速要大，因为泵站内压水管路不长，流速取大一点，水头损失增加不多，但可减少管子和配件的直径。4.5.3吸水管路和压水管路的布置(1)吸水管泵站内吸水管一般没有联络管三台水泵时吸水管路的布置(2)压水管(A)能使任何一台水泵及闸阀停用检修而不影响其他水泵的工作(B)每台水泵能输水至任何一条输水管。输水管不同方式比较三台水泵时压水管路的布置(a)检修阀1时，两泵一管工作检修阀2时，一泵一管工作(b）保证两台泵向一条输水管送水4.5.4吸水管路和压水管路的敷设保证使用和修理上的便利。(1)管道与外壁距离(2)支墩及拉杆设置(3)放水口(4)地沟设置(5)冰冻线、防腐防震(6)不宜架空(7)电气安全§4.6泵站水锤及其防护4.6.1停泵水锤1、水锤：在压力管道中，由于流速的剧烈变化而引起一系列急剧的压力交替升降的水力冲击现象，称为水锤(又叫水击)。2、停泵水锤：指水泵机组因突然失电或其他原因，造成开阀停车时，在水泵及管路中水流速度发生递变而引起的压力递变现象。3、停泵水锤的主要特点：突然停电(泵)后，水泵工作特性开始进入水力暂态(过渡)过程，在此阶段中，由于停电主驱动力矩消失，而机组由于惯性作用仍继续正转，但转速降低。机组转速的突然降低导致流量减少和压力降低，先在泵站处产生压力降低。此压力降以波(直接波或初生波)的方式由泵站及管路首端向末端的高位水池传播，并在高位水池处引起升压波(反射波)，此反射波由水池向管路首端及泵站传播。(首先发生减速减压)关阀水锤(首先发生减速增压)。停泵水锤与关阀水锤的主要区别：产生水锤的技术(边界)条件不同，而水锤波在管路中的传播、反射与相互作用等，则和关阀水锤中的情况完全相同。4、不同水泵系统的停泵水锤(1)在水泵出口处有止回阀的情况(有阀系统)停泵水锤暂态过程线ⅠⅡ(2)在水泵压出口无普通止回阀(无阀系统)停泵水锤暂态过程线注：(1)如果水倒流时，水管会被泄空，这时水泵机组在变水头(逐渐减小)情况下反转。(2)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Ⅱ制动工况阶段。(3)泵管路系统中的水柱分离现象和断流(弥合)水锤水柱分离：管路中某处的压力降到当时水温的饱和蒸气压以下时，水发生汽化，破坏水流连续性，造成水柱分离(又叫水柱拉断)，而在该处形成“空腔段”。断流(弥合)水锤：当分离开的水柱重新弥合时或“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很高的“断流(弥合)水锤”。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：(A)图中陡转点B点(B)在平缓的管路中，正常流速过大，机组惯性又小4.6.2停泵水锤计算综述主要求停泵水锤暂态过程线、保证安全。4.6.3停泵水锤防护措施(1)防止水柱分离A、管路布置B、调压塔(2)防止升压过高的措施A、设置水锤消除器B、设空气缸C、采用缓闭阀D、取消止回阀A、水锤消除器下开式水锤消除器1、阀板；2、分水锥；3、重锤；4、排水口；5、三通管；6、压力表；7、放气门8、闸阀B、设空气缸空气缸A-没有气囊；B-有气囊C、采用缓闭阀工作原理：通过缓闭，减少管路系统中水的倒流和消除水锤压力波动D、取消止回阀需进行停泵水锤计算采取相应措施§4.7泵站噪声及其消除4.7.1噪声的定义物理学观点：噪声就是各种不同频率和声强的声音无规律的杂乱组合。生理学观点：凡是使人烦噪的、讨厌的、不需要的声音都叫噪声。4.7.2泵站中的噪声源1、工业噪声空气动力性噪声机械性噪声电磁性噪声2、泵站中的噪声源：电机噪声、泵和液力噪声(由流出叶轮时的不稳定流动产生)、风机噪声、阀件噪声和变压器噪声等。其中以电机转于高速转动时，引起与定子间的空气振动而发出的高频声响为最大。4.7.3噪声的危害(1)可以造成职业性听力损失(2)噪声引起多种疾病(3)噪声影响正常生活(4)噪声降低劳动生产率4.7.4噪声的消除(1)吸音(2)消音(3)隔音(4)隔震§4.8泵站中的辅助设施4.8.1计量水厂泵站中常用的计量设施有电磁流量计、超声波流量计、插入式涡轮流量计、插入式涡街流量计，以及均速流量计等。流量计的工作原理：基本上都是由变送器(传感元件)和转换器(放大器)两部分组成。传感元件在管流中所产生的微电讯号或非电讯号，通过变送、转换放大为电讯号在液晶显示仪上显示或记录。电磁流量计WL-1A型超声波明渠流量计电磁流量计(1)工作原理利用电磁感应定律当被测的导电液体，在导管内以平均速度v切割磁力线时，便产生感应电势。感应电势的大小与磁力线密度和导体运动速度成正比，即：810BvDEvDQ248104DBEQE——产生的电动势(v)；B——磁力线密度(gs)；Q——导管内通过的流量(cm3／s)；D——管径(cm)；v——导体通过导管的平均流速(cm／s)(2)电磁流量计的特点(A)其变送器结构简单，工作可靠。(B)水头损失小，且不易堵塞，电耗少。(C)无机械惯性，反应灵敏，可以测量脉动流量，流量测量范围大．低负荷亦可测量；而且输出讯号与流量成线性关系，计量方便；测量精度约为土1．5％。(D)安装方便。(E)重量轻，体积小，占地少。(6)价格较高，怕潮、怕水浸。(3)电磁流量计的选择流量计的测量量程应比设计流量大，一般正常工艺流量力量程的65％-80％，而最大流量仍不超过量程。例：设计管道直径为700mm，设计流量为1500m3／h，就可以选用LD-600型电磁流量计，其量程范围为0-2000m3／h。在这种情况下，正常工作时最大流量为最大量程的75％。(4)电磁流量计的安装(A)电磁流量计的安装环境，应选择周围环境温度为0-40℃。(B)尽量远离大电器设备，如电动机、变压器等，从流量计电极中心起在上游侧5倍直径的范围内，不要安装影响管内流速的设备配件，如闸阀等。(C)对于地下埋设的管道，电磁流量计的变送器应装在钢筋混凝土水表井内。(D)在流量计的下游侧安装伸缩接头，以便于仪表的拆装。4.8.2引水(1)吸水管带有底阀A、人工引水B、用压水管中的水倒灌引水水泵从压水管引水(2)吸水管不带底阀A、真空泵引水水环式真空泵Qv：真空泵的排气量(m3／h)；Wp：泵站中最大一台水泵泵壳内空气容积(m3)，相当于水泵吸入口面积乘以吸入口到出水闸阀间的距离；Ws：从吸水井最低水位算起的吸水管中空气容积(m3)，根据吸水管直径和长度计算，一般可查表4—7求得；Ha：大气压的水柱高度，取10.33m；Hss：离心泵的安装高度(m)；T：水泵引水时间(h)，一般应小于5min,K：漏气系数，一般取1.05-1.10。)()(ssaaspvHHTHWWKQ真空泵的选择(1)Qv(2)最大真空值比值Hvmax可由吸水井最低水位到水泵最高点间的垂直距离计算。例：吸水井最低水位到水泵最高点间的垂直距离距离为３.５mmmHgHv25833.107605.3max水射器引水B、水射器引水4.8.3起重(1)起重设备的选择泵房中必须设置起重设备以满足机泵安装与维修需要。常用的起重设备有移动吊架、单轨吊车梁和桥式行车(包括悬挂起重机)。起重量可作为设计时的基本依据，查表可得。(2)起重设备布置起重机的设置高度起重机的作业面点、线、面U型单轨吊车梁布置图1进水阀门；2出水阀门；3单轨吊车梁；4大门桥式行车工作范围1进水阀门；2出水阀门；3吊车边缘工作点轨迹；4死角区4.8.4通风与采暖(1)通风：自然通风机械通风抽风式、排风式(2)采暖在寒冷地区，泵房应考虑采暖设备。泵房采暖温度：对于自动化泵站，机器间为5℃，非自动化泵站，机器间为16℃，辅助房间室内温度在18℃以上。4.7