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小型液压泵站组成【小型泵站设计】

发布时间:2019-07-31 11:28:51 影响了:

小 型 泵 站 设 计 第1章 小型泵站设计概论 1。1 小型泵站的特点 1。1。1 泵站定义 泵站是以抽水为目的,由一整套机电设备和为其配套的土建工程设施所组成的水工建筑物。机电设备是由作为核心设备的水泵及其配套的动力机、传动装置、管道系统、电气控制设备和相关的辅助设备所构成。配套土建工程包括泵房及上部结构,进、出水建筑物及其配套的控制涵、闸等。从广义上说,由泵站及其相连的引水灌排系统和附属的治理设施则一起构成泵站系统。

1。1。2 泵站分类 在我国的农业生产中,排灌泵站(习惯上把这一技术措施称之为机电排灌)己成为农业稳产高产、旱涝保收的复要保证。同时,随着国民经济的迅速发展,泵站已从单一的农用排灌发展来工业、交通、电力、船舶、城市供排水及防洪等国民经济的许多复要部门。

从总的方面分类,根据泵站的用途、规模、泵型或动力类型的不同,泵站有其不同的名称。按其用途可分为灌溉泵站、排涝泵站、排灌结合泵站及补水(补库)泵站四种;
按泵站规模又可分为大、中、小型泵站;
按泵站的提水高度又可分为高扬程泵站、中等扬程泵站及低(超低)扬程泵站;
按水泵的配套动力类型可分为电力泵站、机力泵站和机电混装泵站;
按其所用的水泵类型又可分为轴流泵站、混流泵站、离心泵站、圬工泵站及潜水泵站等几种。

本设计所涉及的泵站范畴主要是流量在10 m³/s以下、泵的口径不超过500mm的泵型及单级扬程不超过50m的泵站。

1.1. 3不同类型地区泵站的特点 根据不同类型地区的特点,其所建泵站无论是泵型还是泵站的型式都体现出不同的特点。

(1)低洼圩区;
主要分布于江苏省里下河和太湖河网地区、浙江省杭嘉湖地区、广东省珠江三角洲等地区。这些地区地势平整而低洼。当暴雨时,内涝普积,外水压境,外水位常接近或高出地面无法自排。在天旱时,外水位往往低于地面不能引灌。因此,在低洼圩区必须积极发展机电排灌。在这类地区,机电排灌的特点是排涝模数大于灌溉模数。建站中,多以低扬程排涝站为主,排灌降结合,有的也建有单灌站。其泵型一般摘用低扬程轴流泵和圬工泵,净扬程平均在3m以下。泵站的布局上,摘取统一计划、分散布点,即按排涝标准统一配备装机容量,按排灌的要求分散设点建站,做来大联圩分级排涝,小灌区(100亩左右)分散灌溉。低扬程排涝站摘用圬工泵或高比转速轴流泵为主,灌排站摘用轴流泵和混流泵为主。

(2)平原地区:主要集中于山东、江苏、浙江、广东、辽宁、河北、上海、天津等沿海地区及内地湖北、湖南、黑龙江等省沿江、河、湖泊地区。广布于黄、淮、沂、沭、泗和长江、珠江、黑龙江等河道的中下游。地势平整,微缓倾斜,在大部分平原坡地及沿海垦区,一般自流灌溉条件差,泵站提水扬程多在5~7m左右。这些地区地下水埋深一般在3~5m以上。因此,除需建泵站提水外,同时还需开发地下水,发展井灌,以补充地面径流之不足。泵站的型式一般有两种,一种为补水站,起调剂水量、补充水源的作用;
另一种是灌溉站,提取内部沟河蓄水,进行抗旱灌溉。

在江苏、湖北、湖南等省建有大中型水利枢纽工程的地区除建有大型泵站在流域间进行调水外,在这些地区还建有以灌溉或灌排结合为主的小型泵站,灌溉扬程多在5~7m左右,排涝扬程多在3~6m左右。在沿江沿海平原,由于受潮汐影响,水位时涨时落,易涝易旱。旱时需提水以补水源,涝时则需提水外排。因此,在建站时,往往引、蓄、排、降多功能相结合。这类泵站由于年工作时间较长,因此在设计时应充分考虑泵的工作性能在高效区内工作,以节省能耗,降低成本。

(3)山丘地区:我国大部分地区,特别是内地省区,山丘绵延起伏。山丘岗地,由于塘库少,被复差,大雨蓄不住,水土流失严复,灌溉水源普通不足,这些地区多通过建泵站多级提水灌溉。在一些拦蓄条件较好的山丘区,库塘较多,机电排灌主要任务在于提水以补充地面径流蓄水的不足,提高灌溉保证率。这类泵站一般多是忙时灌田,闲时灌塘。在丰水年多用塘水,缺水年则开机补塘,平稳高峰用水量。由于山丘区的耕地多集中于岗坡,提水扬程多在50m以下,一般通过建二级或二级站多级提水上山,泵型多为双吸式离心泵,单级扬程在10~30m左右。少数高扬程泵站使用单吸式离心泵,单级扬程可达50m以上。

(4)城镇地区:随着我国各地城市和中小城镇建设的迅速发展,城市防洪除涝已显得日渐复要和迫切。建设泵站是城镇防洪、除涝、保安的复要措施。泵站担负着抽排内水的复要任务。由于城市防洪扬程较低,且所需流量大,要求能在短时间内及时排除积水,降低内水位。另外,这类泵站功能较为单一,且年工作时间短。因此这类泵站应选用工作可靠、结构简单的中型轴流泵。考虑来城市用地紧张,低扬程潜水电泵也是一种可供挑选的泵型。在设计选型中,这类泵站应主要考虑工作的可靠性,确保机组能安全运行。为充分发挥这类泵站的效益,应尽量在计划中与城市排污泵站相合。

1.2小型泵站的结构型式 小型泵站结构型式因泵站的用途、水泵的类型、安装的方式等因素不同而不同。按泵站基础分,有分基型、共基型、块基型泵房;
按泵室是否有水分,有干室型和湿室型;
按其进水方式,又有开敞式、封闭式、流道式、涵洞式进水等;
按其出水方式,又有开敞式出水、压力水箱出水等型式;
按泵轴的安装方向,有立式、卧式、斜式之分;
按机组布置方式分,有单列、双列、交叉布置等型式;
按机房的形状分,有矩形、圆形、外弧形、内弧形、六角形、折线形等区分;
在土建结构型式上,又有框架式、墩墙式、拱墙式、桩基式等泵站类型;
在机组安装位置上,又有落井、半落井、潜没式、移动式之分;
1分快3在泵站枢纽布置上,又有单排、单灌、排灌结合和排、灌、自排、自引多功能结合以及闸站结合等多种型式。按照小型泵站的布置型式,有堤身式和堤后式两种。摘用堤后式布置时,站身不直接挡水,出水池离站身有一段距离。这种型式出水管道较长,但机房和出水池之间可作为交通道路之用。堤身式泵站是利用机房直接挡水,机房后墙即为出水池墙,这种型式由于出水管道短,在小型混流泵站和轴流泵站中摘用较多。这种布置型式由于出水池与机房联为一体,因此在出水池位置较高时,出水池通常均建于回填土上。为了不致因沉陷不均而影响工程安全,在施工中要注意回填土的夯实,同时应设置必要的沉陷止水缝。另外由于出水池与机房连接为一体,渗径缩短,因此,在设计中必须进行防渗验算,以确保站身稳固和安全。

1.3 小型泵站的设计原则 一般小型泵站的设计应本着下列原则进行:
(1)总体布置应合理,特别是排灌结合或自排、自引与提水相结合的泵站以及闸站结合的泵站,在布置上应力求紧凑,充分利用建筑物进行调剂。

(2)在泵型的挑选上应力求使泵站设计扬程与水泵额定扬程相一致,且满足灌溉与排水流量的要求。并尽量选用技术上先进的泵型,以保证泵站装置效率高,运行费用省。同时所选用的泵型应是比较成熟的泵型,有一定的运行实践,应尽量避免选用试验泵型。

(3)泵型的挑选要充分考虑泵站的用途和工作性质。对那些年工作时间较长的灌溉和补水泵站应挑选高效区范畴宽, 且效率高、汽蚀性能好的泵型。对那些以排涝为主的泵站则应挑选工作性能可靠、结构简单的泵型。

1分快3 (4)工程布置应尽量摘用正向进水,确保每台机组的进水条件优良,流态平均。在工程布置上不得不摘用侧向进水时,在设计中应尽量延长侧向进水口与水泵的距离,并摘取一定的导流措施。

1分快3 (5)出水池的设计应尽量避免急弯而引起水流撞击、壅高。压力水箱的设计应避免各出水管道水流的相互冲击而增加能量损耗。

(6)应尽量摘用当地可利用的建筑材料。设计应保证施工简单、方便,且工程投资较少。

1.4小型泵站的设计步骤 1.4.1搜集 包括兴建缘由、设计流量、水位组合、地质资料、地势状况、水文、气象资料、交通状况、电源情况以及对设计的一些特别要求等。

1.4.2机泵选型 包括泵型及泵的规格的确定,调剂方式,泵的台数确定;
电动机功率及型号(含极数)的确定;
传动方式的确定。

1.4.3枢纽布置 包括站址的确定、取水口的布置、引水路线的确定、输水渠或容泄区的布置以及站身的基本型式(堤身式或堤后式)和进水方向(正向进水或侧向进水)、出水方向(正向出水或侧向出水)等。对担负多种功能的泵站,还应确定实现各种功能的方案和方法。

1.4.4辅助设备的布置方案 包括真空泵的布置;
起复设备的布置;
拦污方式;
传动运算;
进出水管道直径和管道材料、管道附件(闸阀、逆止阀等)的确定等。

1.4.5站身布置 (1)泵房结构型式挑选:根据泵型、地势、水源、水位变幅等情况确定摘用泵房的结构型式。

(2)断流方式挑选:根据泵房结构型式及布置要求,确定摘用拍门、虹吸真空破坏、快速闸门等断流方式。在小型泵站中,一般以拍门断流方式为好。

(3)机房布置:包括机组布置、管路布置、检修间及主要配电设备和辅助设备的布置。

(4)机房平面尺寸的确定:根据以上布置的要求确定机房的宽度、长度。

(5)机房高度的确定:根据泵型及起复要求和起复设备的型式确定机房高度。

(6)机房各部分高程的确定:包括水泵、电机安装高程;
机房底板、水泵梁、电机梁、地面、屋面大梁、进出水池等各部分高程。

1.4.6水泵工况点核核 根据最后确定的管道及附件布置,运算管路局部缺失和沿程缺失,并确定水泵工作点。在设计工况下,工作点应落在高效区范畴内,同时能满足各种要求的水位组合和流量,并保证电动机安全运行。

1.4.7进水建筑物设计 (1)引河设计:包括引河底宽、边坡、底坡、水深等参数的确定。

(2)前池的设计:主要确定前池的宽度、扩散角、长度、底坡、翼墙型式及前池冒水孔、反滤层的尺寸和型式等。

(3)进水池的设计:主要确定进水池的型式、宽度、长度、进水管喇叭口悬空高、浸没深度、进水池后壁型式和形状、管口至后壁的距离以及拦污设施等。

1。4。8出水建筑物设计 (1)出水型式的确定:根据泵房结构型式和布置要求,确定摘用开敞式出水池或压力水箱。

(2)出水池的设计:
确定出水池宽度、深度、长度与衔接段尺寸等。

(3)压力水箱设计:
包括压力水箱的结构型式、平面尺寸、高度等。

(4)泄水建筑物设计:
对排涝或排灌泵站还需考虑泄水建筑物部分的布置和尺寸确定及结构设计。

1分快3 1.4.9绘制机房平面和剖面草图 根据以上的布置和尺寸,在方格纸上绘制出机房的平面图和站身剖面图,并进行合理的调整。

1.4.10机房整体稳固及地基应力校核 根据水力运算和设备布置初步拟定机房平面和剖面尺寸之后,对湿室型机房需进行抗渗、抗滑和地基应力核核;
对干室型机房还需进行抗浮稳固校核。在不能满足稳固要求时,必需对机房内设备布置进行调整或对机房尺寸进行修改。在地基应力不能满足要求时,应对地基处理方法进行设计。

1.4.11结构设计 (1)机房结构运算:
1分快3 ①底板的结构设计。

②水泵房的结构设计:包括水泵梁、中墩、边墩的设计或框架等结构型式设计。

③电机房的结构设计;
包括电机层楼板、电机梁、框架的结构设计。

④房屋设计:包括屋顶、屋面大梁、砖墙、腰箍、立柱、行车梁等结构运算。

(2)挡土墙设计:包括机房两侧、后墙、出水池、前池翼墙等处起挡土作用的挡土墙的设计。

(3)压力水管设计:对高扬程泵站,出水管道很长,出水管道的投资在总投资中占有很大比复。必须进行下列运算: ① 出水管道布置及并联方式。

②经济管径挑选。

③水锤运算。

④镇墩、支墩运算。

(4)压力水箱及出水池结构设计。

(5)压力涵洞设计。

(6)基础设计:对分基型泵房还包括机房基础结构运算、地基处理运算、机组基础设计等。

1.4.12辅助设备的设计和选型配套 包括管道及其配件、传动、起复、通风、排水、抽真空、量测外表和设备等的设计、选型、配套。

1.4.13电气设计 包括一次主接线和二次接线以及电气设备和高、低压开关屏的选型、室外变电设计、防雷设计、接地设计和室内配电设计。

以上所给出的步骤,根据所设计的泵站的规模和泵型而不尽相同。有些小型泵站则凭体会确定结构尺寸,但往往由于泵型挑选不当及对泵站进出水缺乏合理的设计,使泵站装置效率偏低或造成工程投资的浪费。有些则由于缺乏设计而引起工程质量事故,造成不必要的缺失。因此,对小型泵站进行必要的设计和运算是非常复要的。

1分快3 第2章 小型泵站设计参数的确定 2.1设计标准 防洪、排水、灌溉设计标准,是确定泵站工程规模大小的复要依据,一定要根据国民经济的发展水平和经济效益确定。对人多地少、工副业发达、经济基础好、农业高产的经济发达地区,设计标准应适当提高,以防一旦失误而造成复大经济缺失。

2.1.1防洪设计标准 泵站工程的防洪设计标准,应按泵站建筑物的级别确定。如表2-1所示。

表2-1 泵站工程水工建筑物防洪设计标准 建筑物级别 1 2 3 4~5 洪水复现期(年) 正常运行 >100 100~50 50~20 20~10 非常运行 >500 200 100 50 对一般小型泵站按4~5级建筑物考虑,按10~20年一遇的洪水设计,按50年一遇的洪水校核。

2.1.2 排水设计标准 排水设计标准是确定排涝泵站规模的复要依据。排水标准定得越高,则装机容量越大;
定得越低,则在暴雨超过设计标准时,排涝历时将比设计情况要增加,作物可能受淹而造成减产或缺失。因此,排水设计标准应以涝区发生一定复现期的暴雨不受涝、渍为准。其暴雨复现期应进行经济比较确定。一般摘用5~10年一遇的暴雨标准,条件较好或有特别要求的地区,经过论证,标准可以适当提高。

排水标准中的暴雨历时和排水时期,应根据排涝区的暴雨特性及暴雨量、河网、湖泊的调蓄情况,以及作物的耐淹水深或耐渍情况等具体条件确定。

对于具体有调蓄容积的排水系统,应根据调蓄容积的大小,摘用较长历时的设计暴雨或摘用一定间歇期的前后两次连续暴雨作为设计标准,其排空调蓄容积的时间,应根据当地暴雨特性,统计分析两次暴雨的间歇天数确定。

各地区所摘用的暴雨复现期、排涝设计标准如表2-2所示。

表2-2 我国主要地区的暴雨复现期和排涝设计标准 地 区 暴 雨 复 现 期 排 涝 设 计 标 准 湖北平原 10年一遇 内排站3天暴雨排至作物耐淹水深,2天排走调蓄水量共5天;
外排站3天暴雨7~11天排完;
用于内排站及排田5天,排渠调蓄水1天,调蓄区1~4天。

湖南洞庭湖区 10年一遇 排田,3天暴雨,3天排至水稻耐淹水深;
排湖,15天暴雨,15天排完,3天末排至田间水稻耐淹水深,5~10天全部排完,其余湖泊蓄水7~10天排完。

安徽巢湖、芜湖、安 庆地区 5~10年一遇 3天暴雨,3天排完排至作物耐淹水深。

1分快3 江苏水网圩区 大于10年一遇 日雨200mm,2天排出(雨后一天排出)。

浙江杭嘉湖地区 10年一遇 一日暴雨,2天排出,不考虑田间蓄水。

上海郊县 10~20年一遇 24小时暴雨200mm,1~2天排出,不考虑田间蓄水。蔬菜田当日暴雨,当日排出。

广东珠江三角洲 5~10年一遇 24小时暴雨2天排至作物耐淹水深(200~300mm)。

江西鄱阳湖区 10年一遇 3日暴雨不成涝。

河北白洋淀 5年一遇 一日暴雨(114mm)3天排出。

辽宁平原 5年一遇 3日暴雨,3天排至作物耐淹水深(130~170mm)。

2.1.3灌溉设计标准 灌溉设计标准是确定灌溉泵站装机容量的复要依据,应根据灌区水土资源、水文气象、作物组成以及工程效益、灌溉成本等情况等合理确定。灌溉设计标准一般以灌溉设计保证率表示,即:
(2-1) 式中 p—灌溉保证率(%);

n—设计灌溉用水量全部获得满足的年份(年);

   N—运算的总年数,当摘用时历年法运算时,时历年系列一般不应少于15年。

泵站工程设计中,灌溉设计保证率是以保证在比较严复干旱年份时使作物获得丰产所需的灌溉水量为设计标准。如泵站能解决5~10年一遇的旱情,即100年中有80~90年的灌溉用水可以得来保证,其灌溉保证率为:
p=(80~90)/100=80~90%。灌溉设计保证率p,对缺水地区,以旱作物为主摘用50~75%,以水稻为主摘用70~80%;
对于丰水地区,以旱作物为主摘用70~80%,以水稻为主摘用75~95%。

在以外水为主要水源时,能否取得干旱年所需的灌溉用水量,关键在于外河水位能否保证水泵正常提水。因此,保证率主要是要求外河枯水位的水位频率,设计经常以灌溉用水期外河80~90%频率的枯水位或历史上最枯水位作为设计依据。

对小型泵站,常以干旱无雨作物需水量最为紧迫时的一次用水量作为灌溉设计标准。对旱作物区,一般以播前灌水定额为依据(50~60m3/亩)。对水稻区,以泡田期用水定额为依据,不同土壤的稻田泡水定额如表2-3所示。对于水源缺乏或扬程很高的地区,应适当降低灌水定额,以节省用水,并扩大灌溉面积。

表2-3 水稻泡田定额(m3/亩) 土壤类别 地下水埋深h(m) 泡田定额(m3/亩) 粘土、粘壤土 50~80 中壤土、砂壤土 h<2m 70~100 h>2m 80~120 轻砂壤土 h<2m 80~130 h>2m 100~160 2.2 设计流量的确定 2.2.1 灌溉泵站设计流量的确定 (1)无调蓄容积,直接灌溉的灌区 对无调蓄容积,利用干渠作为直接灌溉的泵站,其设计流量按作物生长期内用水高峰段各种作物所需的水量确定。泵站设计流量按下式运算:
(2-2) 式中 Q—灌溉设计流量(m³/s); m—用水高峰期时段内各种作物的设计净灌水定额(m3/亩);

A—相应时段内,各种作物的灌溉面积(亩);

T—灌水历时(日)或灌水天数(日),参考表2-4确定;
在经济发达的地区,应取小值;

t—泵站日开机小时(h),对农村及偏远地区,应考虑线路停电的因素,一般取18~20h;

η—渠系水利用系数,与该渠系所控制的面积大小、渠系土质、渠道长度、防渗措施等因素有关。对于无防渗措施的渠道,η可参考表2-5确定。对于有防渗措施的渠道,渠系水利用系数η1可按下式运算:
η1=η+α(1-η)      (2-3) α—渠道摘取防渗措施后减少渗漏的百分数,与防渗所摘用的材料有关。对素混凝土α =0.85~0.90;
钢筋混凝土α=0.95~1.0;
挂淤后的干砌卵石α=0.5~0.8;
干砌卵石灌浆和沥青混凝土α=0.8~0.95;
粘土α=0.8~0.9;
塑料薄膜α=0.9。

对渠系水利用系数,在初步设计或资料不足时,也可以按灌区规模确定,一般大型灌区摘用0。55,中型灌区摘用0。65,小型灌区取0。75。

表2-4 不同作物不同生长期的轮灌天数 作物名称 生长期 轮灌天数 作物名称 生长期 轮灌天数 水稻 泡田水 7~10 棉花 幼苗期灌水 6~10 生育期补水 3~7 花铃期灌水 6~10 吐絮期灌水 8~15 冬小麦 播前灌水 10~20 玉米 拔节期灌水 10~15 拔节灌水 10~15 吐穗期灌水 8~15 灌浆灌水 5~10 灌浆期灌水 5~10 表2-5 渠系水利用系数 灌溉面积(万亩) <1 1~10 10~30 30~100 >100 渠系利用系数η 0.75~0.85 0.70~0.75 0.65~0.70 0.60~0.65 0.50~0.60 * 水稻灌区渠系水利用系数取大值 【例】某灌区共有12500亩耕地,其中稻田8500亩,棉花田4000亩。全区土壤均为粘壤土。现6月15日开始泡田插秧,要求8天内完成,在这期间正值棉花现蕾也需浇灌。试求灌溉泵站的设计流量应为多少,才能满足上述灌溉要求? 【解】根据表2-3,取水稻田泡田定额为70 m3/亩,泡田时间为8天,棉花现蕾期灌水定额摘用40 m3/亩,轮灌时间为8天,全灌区根据土质和灌溉面积大小,渠系利用系数取η=0.85。

泡田期8天,平均每天泡田8500/8=1062.5亩,最大用水流量发生在第八天,泵站不但要提供第八天的1062.5亩泡田用水和4000/8=500亩棉花田灌溉水,还要提供前七天已泡田栽秧的7×1062.5=7437.5亩的秧苗补水。一般水稻生育期每昼夜耗水6~10mm,孕穗开花期每昼夜耗水10~15mm,取稻田苗期每日耗水深为8mm。按灌溉站每天开机20h运算,则每天泡田水和棉花灌溉用水流量为:
m³/s 第八天秧田的灌溉补水流量为:
m³/s 灌溉泵站设计流量Q=Q1+Q2=1.542+0.648=2.19 m³/s (2) 有调蓄容积的灌区 在山丘地区,以塘坝水库蓄水灌溉为主,在水库蓄水量不足时,应根据水库塘坝调蓄容量的大小,适当削减设计流量。在这种情况下,泵站设计流量按下式确定:
(2-4) 式中 Q—有调蓄容积时的灌溉补水设计流量(m³/s);

 M—70天的灌溉定额,取300~500 m3/亩;

 A—灌溉面积(亩);

 V—塘坝水库的有效蓄水容积 (m3 );

 N—塘坝水库在70天内的复蓄径流有效次数,在泡田前取N=0.5,在水稻生育期取N=0.5~1.5;

 T—抗旱天数,取T=70天;

  t—每天开机时数,取15~20h。

【例】某灌区,灌区面积15000亩,有一水库可蓄水2万m3,由于蓄水不足,拟建一补水灌溉泵站,试确定泵站设计流量? 【解】取70天内的灌水定额为500 m3/亩,水库复蓄径流有效次数N=1.2,泵站每天开机时间取t=16h,则补水泵站设计流量为:
m³/s (3)灌溉模数法 如果灌区作物组成不易确定以及在泵站初步设计时,可根据不同地区历年中灌溉工程的统计资料,按下式运算设计流量。

Q=qA (2-5) 式中 q—灌溉模数(m³/s/万亩)。平原湖区,取q=1.0~1.5;
丘陵地区、小型灌区,取q=1.0;
大型灌区,取q=1.5~2.0;

 A—灌溉面积(万亩)。

综上所述,灌溉设计流量应根据灌溉面积、作物组成、灌水定额、每次灌水延续时间及渠系水利用系数进行运算,同时要加强各级渠道防渗措施,以提高渠系水利用系数。机组的日开机小时应根据机电设备运行条件、灌溉要求及供电情况确定。在提蓄结合灌区中运算提灌设计流量时,最好先绘制净灌水率图,而后用调剂水量削弱灌水率高峰值,这样可减少提灌设计流量,减小泵站装机容量,降低工程投资。

泵站的装机流量,是指灌溉设计流量和备用机组流量的总和。但备用机组流量(包括加大流量)不应该超过灌溉设计流量的20%。对于多泥砂水源和装机台数少于4台的泵站,经过论证,备用机组流量可适当增加。但在多雨地区以排水为主的泵站,一般可不设备用机组。

2。2。2排涝泵站设计流量的确定(略) 2。3特点水位的确定 2。3。1灌溉泵站的特点水位 2。3。1。1进水池水位 (1)最高防洪水位 最高防洪水位按泵站工程防洪设计标准确定,按表2-1中所确定的暴雨频率确定防洪水位。该水位是确定泵站机房等具有防洪要求的防洪墙及电机层高程的依据,是保证泵站安全所必需的水位。

(2)最高运行水位 最高运行水位即历年平均最高水位,用于水泵工作点的校核。对离心泵站,最高运行水位还是确定最低扬程时配套电机功率的依据。

(3)设计水位 从河流和水库取水的泵站,应取历年灌溉期相应于设计保证率的日或旬平均水位作为设计水位;
从渠道取水的泵站,应与渠道设计水位相适应。设计水位是运算水泵设计扬程的依据。

(4)最低运行水位 从河流取水的泵站,可取历年灌溉期河流(水源)相应于灌溉保证率90~95%的年最低日平均水位作为最低运行水位;
从水库或湖泊提水的泵站,可摘用水库的死水位或湖泊的低水位;
从渠道提水的泵站,可摘用不低于泵站设计流量40%时相应的水位。以上各种水位,均应考虑建站后冲淤变化的影响。最低运行水位是确定水泵安装高程的依据。如确定偏高,不仅会给机组运行造成困难,还会造成水泵汽蚀、振动;
但如确定偏低,将使泵站挖深增加,加大工程投资。对轴流泵站而言,最低运行水位也是确定水泵最高扬程和配套电机功率的依据。

2.3.1.2出水池水位 (1)最高水位 出水池最高水位应与输水渠道或河道的防洪水位相适应。在出水池直接与外河连接时,才有最高水位。该水位是确定出水池高程的依据。

(2)最高运行水位 一般为泵站运行最大流量所相应的水位。该水位是确定水泵最高扬程和出水池高程的依据。

(3)设计水位 根据灌溉设计流量的要求,应按灌区末级渠道的设计水位推算来出水池的水位。有通航要求的河道应以设计通航水位进行校核。该水位用于运算设计扬程。

(4)最低运行水位 一般为泵站运行最小流量所相应的水位。有通航任务时,应满足最低通航水位的要求。该水位是确定水泵最低扬程和确定出水管口高程的依据。

2。3。2排涝泵站的特点水位(略) 2。4特点扬程(净扬程)的确定 2。4。1设计扬程 设计扬程是泵站进、出水池在设计水位时的水位差。在此扬程下,泵站的提水流量应满足灌排设计流量的要求,同时机组效率较高。

2.4.2最高扬程 排涝泵站按出水池最高运行水位与进水池设计水位之间的水位差运算;
灌溉泵站按出水池最高运行水位或设计水位与进水池最低运行水位之间的水位差运算。

2.4.3最低扬程 排涝泵站按出水池最低运行水位与进水池设计水位或最高运行水位之间的水位差运算;
灌溉泵站按出水池最低运行水位与进水池设计水位或最高运行水位之间的水位差运算。

2.4.4平均扬程 平均扬程是灌排季节中泵站出现机遇最多、运行历时最长的工作扬程。在此扬程下,水泵应在高效区下工作。平均扬程可按下式运算:
(2-10) 式中 —泵站平均净扬程(m);

—提水期间各时段历时(h);

—相应时段的运行扬程(m);

—相应时段的提水流量(m³/s)。

2.5 不同类型泵站扬程的确定 对于一般小型泵站来说,在设计时往往缺乏资料,一些水位难于确定。在这种情况下,可以根据泵站的作用和己有的水位进行组合,来确定泵站设计净扬程和校核净扬程。三种类型的泵站水位组合如表2-6所示。表中所述各项水位均为推算至泵站进出水池的水位。对灌排结合的泵站,在确定设计扬程时,应根据该站灌溉与排涝的频率及运行时间的多少来挑选一个设计扬程作为泵站的设计扬程。

表2-6 泵站上下水位组合表 净扬程 灌 溉 泵 站 排 涝 泵 站 排 灌 结 合 泵 站 灌 溉 排 涝 设 计 净扬程 灌溉渠首水位-水源平均水位或灌溉用水高峰期低水位 平均外河高水位-排区常水位或预降水位 灌溉渠首水位-灌溉水源平均水位(结合排水时,取排区常水位) 平均外河高水位-脱险水位或预降水位 校 核 净扬程 灌溉渠首水位-水源最低水位 外河最高洪水位-预降水位 灌溉渠首水位-灌溉最低水位 外河最高洪水位-脱险水位或预降水位 第3章 小型泵站水泵选型 3。1小型泵站常用泵型 3。1。1叶片泵的分类 叶片泵是排灌用的最主要泵型,仅农用泵我国就已拥有44个系列,424个品种和1002个规格,为了更好地适应国民经济发展的要求,我国正逐步对旧水泵系列产品进行更新换代,改造旧系列,发展新系列,大力开发有发展前途的新泵型。叶片泵种类很多,每一种水泵又有许多规格。为了便于选用,把各种不同类型的水泵按其尺寸大小、扬程、流量、转速和结构型式等,分别编成不同的型号。

水泵型号都用汉语拼音字母和其前后一些数字来表示。一般用拼音字母表示水泵种类、结构型式。拼音字母前面的数字表示的水泵进口直径(井泵表示最小井管内径),用mm或英寸表示。拼音字母后面的数字表示该泵的性能参数,如比转速、扬程(m)、流量(m3/s)、叶轮级数等。有些型号后面还附有一些符号,如A、B、或S等,表示水泵叶轮车削的档次或改型设计等。

有些水泵由于型号不断改进,型号表示的意义和内容也随之改变。因此,在水泵选型、配套时要注意查清。

常用叶片泵主要分类如下。

3.1.1.1离心泵 (1)卧式泵:有单级式和多级式两种型式。在单级式泵中又可分为单吸式[如B(BA)型、IB、IS型]双吸式[如S(Sh)型、SA型]两种型式;
多级式泵一般表示为D(DA)型。

(2)立式泵:一般用L表示,如SLA型。

3。1。1。2混流泵 (1)卧式泵:如HB、HW型。

(2)立式泵:有蜗壳式[如HL型、HLB型、HLWB型] 和导叶式[如HL型、HD型、HLB型]两种型式。

3.1.1.3轴流泵 (1) 立式:如ZLB型、ZLQ型、ZL型。

(2) 卧式:如ZW型、ZWB型。

1分快3 (3) 斜式:如ZXB型、ZXQ型。

(4) 贯流式:如ZGB、ZGQ、GWB型。

(5) 轴伸式 (6) 圬工式:如WZL型。

1分快3 3.1.1.4深井泵 (1) 长轴泵:如JD型、J型。

1分快3 (2) 简易长轴泵:如J型、TJ型、NJ型 3.1.1.5潜水泵 (1) 小口径:如JQ型、NQ型、QSB型、QS型。

(2) 大口径:如QSZ型、QZ型。

3。1。1。6喷灌泵 (1)自吸泵:如BPZ型。

(2)离心泵:如BP型。

3.1.1.7水轮泵 (1)单级:如AT型。

(2)多级:如XW型、川型。

3.1.2离心泵 (1)单级单吸离心泵 单级单吸离心泵结构简单,操作方便、保护与检修容易。主要型号有B(BA)型、IS(IB)型,其口径为12.5~200mm(1/2~8英寸),流量为4.5 m3/h~360 m3/s,扬程自8m来98m。目前,B型离心泵已有17个基本型号和22种变型型号,具有小流量、高扬程特点,适用于丘陵山区等小型灌区提水之用。

(2)单级双吸离心泵 单级双吸离心泵是一种单级、双吸中开式离心泵,具有扬程较高、流量较大、检修方便的特点,是机电排灌中用得较多的泵型。

双吸离心泵有S(Sh)型和SA型,其口径范畴为150~1200mm(6~48英寸),大型湘江泵口径达1400mm(56英寸)。比转速范畴为60~300,扬程范畴10~140m,流量范畴0.03~6.5 m3/s。双吸离心泵规格品种比较齐全,每个品种又有不同车削直径的叶轮可以调换。因此,根据排灌流量、扬程的要求容易选型,广泛用于丘陵山区高地提水灌溉的需要。

双吸式离心泵的吸入口和吐出口都位于泵轴中心线的下方,成水平方向,与轴线呈垂直位置,泵盖用双头螺栓及圆锥定位螺钉固定在泵体上,无需拆卸进、出水管路及电动机即可进行检修。双吸泵由于叶轮对称布置,轴向力互相抵消,不需设置轴向力平稳装置。

S(Sh)型泵从传动方向看水泵是逆时针方向旋转,从水泵进水口向出水口方向看联轴器位于泵的右侧。如果在泵房布置时,需要将联轴器换至左侧,那么在泵站设计和水泵订货时必须加以说明,以便由生产厂进行调向。

S型泵是国家举荐的节能新产品,摘用了水力模型,与同样工作参数的Sh型泵相比,水泵效率提高了2~7%。轴功率下降了7~8%。目前,S型泵口径从150mm来500mm,共有21种42个规格,最高扬程达125m,最大流量达0。56 m3/s。

Sh型泵原为全国泵行业联合设计产品,现已被列为剔除产品,逐步为S型泵所替代。目前有一部分Sh型泵在国家尚未宣布S型泵替代产品前,仍连续生产和使用。除已剔除的Sh型泵外,尚有13种28个规格,其口径从200~1200mm(8~48英寸)。

SA型双吸泵结构与S型基本相似,效率较高,一般在80~92%之间。口径为250~800mm(10~32英寸),共有10种37个规格可供选用。

湘江型双吸泵是一种大型离心泵,口径为1400mm(56英寸)。比转速有230和280两种,最大流量达6.5 m3/s,设计扬程25~18m,是高扬程大型提水工程的泵型之一。

双吸式离心泵除卧式安装外,根据需要也可以设计立式安装的形式。目前主在有SLA型,其性能与相同规格的SA型泵相同。

(3)多级单吸离心泵 多级单吸离心泵适用扬程比较高的场合。口径50~200mm(2~8英寸),流量25~450 m3/h。根据需要,叶轮2~10级,扬程14~600m,也有高达1000m以上的。与单级单吸离心泵相比,多级单吸离心泵扬程高,结构复杂,保护困难。目前,最常见的品种有DA型 、D型、DG型,其中D型是DA型的改型泵,性能较好,可用于高扬程地区提水灌溉。

3。1。3混流泵 混流泵是介于离心泵和轴流泵之间的一种泵型。扬程适中,流量较大,高效区范畴宽,功率曲线较为平整。且结构简单,安装维修方便,复量轻,价格低。与轴流泵相比,泵房投资省,施工安装容易。因此是平原河网地区及浅丘地区的优选泵型。它的发展将部分取代离心泵和轴流泵,有着广阔的应用和发展前景。

混流泵按出水室的不同,有蜗壳式和导叶式两种,现分别介绍如下:
(1) 蜗壳式混流泵 蜗壳式混流泵为卧式、单级、单吸悬臂式结构。主要有HB、HBC和HW型等几种型号,泵的比转速范畴300~600。HBC型泵是HB型的改型泵,HW型泵经过改型设计,摘用了优秀的水力模型,具有效率高、流量大的特点,与HB型泵相比,平均流量增加了30%。

目前HBC和HB型泵口径从150~650mm(6~26英寸)。除26HB-30型泵扬程达14m外,其余泵型扬程大多在10m以下。HB(HBC)型泵中,150~300mm口径泵型为垂直出水型,350mm口径有垂直和水平出水两种型式,400~650mm口径泵型为水平出水型。

近年来,为了适应低扬程泵站的需要,研制开发了比转速500和600的HW型低扬程混流泵。目前HW型混流泵已有8种口径22个品种,口径300~700mm,扬程分为5m、8m、12m三个档次,供不同扬程地区选用。

丰产牌混流泵也是各地广泛使用的泵型,结构与HB型基本相同。有21个品种24种规格,口径从250~1500mm(10~60英寸),最大流最可达7 m3/s以上。

除卧式蜗壳式混流泵外,为了适应不同的安装需要,还开发HL型立式蜗壳混流泵。其口径从300~800mm。目前有10种规格可供选型。立式蜗壳式混流泵除保留了卧式泵的高效节能、结构简单、保护方便的优点外,又能适应特别条件的场合安装使用,拓阔了混流泵的使用范畴。

(2)导叶式混流泵(略) 3.1.4轴流泵(略) 3.1.5潜水电泵 3.1.5.1适用范畴 建设小型泵站时,下列场合可考虑使用潜水电泵:
(1)河流、湖泊取水口位置水位变幅大的场合。传统为解决在水位变化幅度较大的河流取水的泵站电机受淹问题,是将电机层设置在最高洪水位之上,通过长轴与安装在水泵层的泵轴联结,长轴及中间轴承易出故障,给运行治理带来诸多的不便。还要求建筑物有较高的防洪标准,才能保证泵房安全,工程造价比较高。潜水泵安装在水下,不受水位影响,适合在水位变幅大的地区应用。

(2)要求降低噪声影响的场合。潜水泵可以将泵站噪声级从85-90dB(A)下降来75dB(A)以下,特别适合建设在城市的排涝、污水泵站使用;

(3)需要保持地面风貌的场合。潜水泵在水底运行,可以有不建地面厂房的方式,泵房和控制室分离,噪声低,散热好,不影响周围环境,保持地面风貌;

(4)移动泵式泵站。潜水泵机电设备一体化,可摘用移动方式与水工结构衔接,水泵统一治理、调度,提高水泵利用率和完好率;
也可无配套的水工建筑物,摘用浮船或雪橇式安装,适用于防洪、抗旱及暂时抽水。

3.1.5.2建设原则 (1) 从高效节能、防洪能力、运行治理、安装保护方便以及土地利用、环境等方面进行综合评判,挑选合理的设计方案;

(2) 积极摘用经过试验和论证合理的新技术、新材料、新工艺和新设备;

(3) 根据泵站实际运行需要和泵站的规模、地位,摘用运算机监控技术,实现泵站综合自动化,积极推行化。

3。1。5。3安装形式 小型泵站潜水泵机组布置根据其安装形式可分为:固定式、移动式和闸站结合式潜水泵站。

(1) 固定式潜水泵站 固定式潜水泵站水泵机组与配套水工建筑物固定在一起,检修、保护时才将机组拆下。固定式潜水泵站的总体布置应按即将颁布的《潜水泵站设计规范》规定执行。固定式潜水泵站的配套水工建筑物与普通泵站结构方式类似,机组水泵与电机一体化,安装便利,配套的堤内水工建筑物的防洪标准可降低。

(2)移动式潜水泵站 移动式潜水泵站总体布置应根据泵站使用要求,以及机组与水工建筑物的关系确定。有水工建筑物的移动式潜水泵站,根据泵站水工建筑物功能,也分为两类。一类水工建筑物为泵站专用,水泵机组的安装方式为移动式;
另一类,泵站水工建筑物还有其它功能,移动式机组与水工建筑物结合,构成泵站。移动式潜水泵站一般为湿坑安装。

移动式潜水泵机组有专用配套的厂房及水工建筑物,其总体布置同固定式潜水泵站。移动式潜水泵机组有配套的厂房及水工建筑物,机组摘用可移动安装方式,摘用耦合、承插等方式安装,其配套水工建筑物与固定式潜水泵站一样。当机组长期不运行时,宜将机组吊出水面,放置在安装及检修车间或专门设置的置泵平台。

无配套水工建筑物的移动式潜水泵站,水泵机组摘用可移动安装方式,其总体布置应适应水工建筑物的布置,机组与固定水闸、管道、岸墙等水工建筑物结合运用,摘用耦合、承插等方式安装,泵站不设配套水工建筑物如进出水流道、前池、进水池等。泵站不运行时,可将机组吊出水面统一治理、保护。移动式潜水泵机组与固定的水闸、管道等水工建筑物结合布置的形式,泵站没有专门配套的进、出水流道及引水、输水建筑物,潜水泵摘用耦合、承插或法兰方式安装固定。泵站的布置应在满足原水工建筑物使用功能的同时,满足移动式潜水泵机组的运行条件。

双向抽水的潜水泵站灌溉排水相结合,泵站枢纽布置可以摘用单向叶轮配合贯流装置,通过泵体整体调头,实现双向抽水;
也可摘用带“S”型叶片的叶轮配贯流装置,通过改变叶轮正反转来实现双向抽水。对于平原湖区,通常通过同一泵站进行排水和灌溉。当外河水位较高,排水区内涝水不能自排时,必须通过泵站抽排。当区内出现旱情或区内缺水灌溉时,需要引水或提水灌溉。因此,泵站枢纽布置往往需要把两者结合起来,以充分发挥泵站的作用。

整体调头潜水泵装置的进出口尺寸相同,排水时水泵出水方向对着排涝方向,在需要灌溉时,泵整体调头,灌溉结束后复原排涝方向。机组掉头摘用吊机起吊,转动变换进出口方向,设计中,水泵机组的间距,不但要满足水力要求,还要满足调头的要求。

改变电机转向的双向提水,水泵叶轮用用“S”形叶片,无需改变泵装置,通过电气控制使水泵电机反向运转,实现双向抽水。摘用此方式的机组效率略低于整体调头潜水泵装置。

(3)闸站结合式潜水泵站:将潜水泵直接安装于小型圩口闸闸门上,这种型式的泵站无需另建机房,结构简单,大大节省了工程量,降低了工程投资。这种类型的泵站在设计时略加修改,使闸门可以作180°的旋转后,便可以达来排灌结合的目的。闸站结合式潜水泵站打破了传统的水泵结构与安装型式,无需另建机房和其它辅助设施,大大节省了工程投资。

大口径潜水泵是近年来开发的又一新泵型,它是将电机和水泵组合成一体,具有体积小、复量轻、移动安装方便的优点。它不需另建机房,可大大节省工程投资,其建站费用仅为同类泵站的50~60%。

潜水式电泵已有70多年的历史,但大口径、低扬程、大流量的潜水式轴流泵和混流泵只是近20年才发展起来的。由于近年来密封、绝缘、冷却、润滑、自动耦合以及自动监控等许多关键技术的解决为潜水电泵的大型化打下了基础。

在国外,大口径潜水泵应用甚广。瑞典、德国、日本、美国等均相继开发出各种型式的大口径潜水泵。最大口径已达1.6m以上,流量超过8.3 m3/s,而且还在不断增大。我国近年来在开发大口径潜水电泵方面作了大量工作。随着自动耦合问题的突破,使起吊复量大大减轻,有效地解决了安装检修的难题。目前,大口径潜水电泵的口径已从350~800mm发展来900、1000、1200、1400mm等各种规格。大口径潜水泵的流量范畴达0.2~6.0 m3/s,扬程范畴为1.5~9.0m,配套电机从7.5~400kW,使用电压除低压380V外,已开发出6kV、10kV高压潜水电泵。

摘用现代大口径潜水电泵的潜水泵站具有以下特点:
(1)工程投资对一些型式的泵站可以有所降低。潜水泵站因无需上部厂房结构,水工结构非常简单。即使需要建泵房,因潜水泵结构紧凑,占地面积小,也可使厂房跨度减小,高度降低,从而减少工程投资。由于整个泵房复量的减轻,对地基承载能力的要求相应降低,当在软土地基上建设泵站时有可能节省大量的桩基费用。另外,大口径潜水泵与常规立式轴流泵相比,由于无需中间传动,使结构大为简化,机组复量可减轻50%。一旦出现故障,可吊出检修。辅助设备的减少和自动化程序的简化,使电气设备、控制设备、自动化外表均有所减少,从而降低机电设备的投资。

(2)安装、拆卸、维修、保养非常方便。由于大口径潜水电泵为同轴整体结构,没有安装过程中的同心、摆度等问题。同时,大口径潜水泵均摘用自耦联接装置,水泵与管道连接不用螺栓,大大提高了装拆的效率。在非运行季节,可吊出维修保养延长使用寿命。

(3)运行条件大为改善。由于水下运行,无噪音,泵房在地下,对周围环境影响很小。

(4)便于自动化控制。大口径潜水泵起动过程简单,只要来了一定水位,水位控制开关动作,即可起动或停机。

(5)使用寿命长。随着密封技术、材料技术、绝缘技术的进步,大口径潜水泵寿命不断延长,与普通电机相差无几。即使对于含多泥沙的水流,摘用多孔口自耦装置,可减少泥沙进入泵内,提高了水泵的使用寿命。

(6) 设备可靠性不断提高。由于辅助设备的减少和绝缘密封技术的提高,故障发生的可能性也随之减少。即使一旦出现故障,可立刻吊出利用备用泵替换,不影响泵站正常运行。这一措施可使泵站省去备用泵的安装位置,从而节省土建投资。

1分快3 (7)由于大口径潜水泵设施简单,因此大大缩短了泵站施工工期,做来当年投资,当年受益。

鉴于以上的特点,推广应用大口径潜水泵具有一定的经济效益和社会效益。特别是近年来大中城市河道、湖泊污染越来越复,大中型排污泵站和城市供排水泵站必将得来快速发展。常规的水泵机组由于严复的噪音和土建、配套设施的占地很难适应城市发展的需要。摘用占地面积小、噪音污染轻的大口径潜水电泵应是首选的主要泵型。对于那些年运行时间较短的排涝泵站和低扬程泵站,也可以考虑摘用大口径潜水电泵。

由于大口径潜水电泵的叶型主要为轴流式,均摘用相同参数的普通轴流泵的叶型,因此大口径潜水电泵可以作为平原地区排灌用泵选用。其规格基本上与普通叶片泵相对应。

3.2水泵台数的确定 3.2.1主机组台数的确定 在泵站总流量确定后,水泵台数直接影响来泵型的挑选、泵站工程投资以及建成后的运行治理费用等。挑选水泵台数少,则所需的泵型就大;
反之泵型就小。大泵与小泵相比,效率高,能源消耗和运行费用较省。在选型时,如果挑选水泵台数太少,则难以适应排灌流量的变化,运行调度也不灵活。而且当水泵发生故障后,对排灌的影响很大,使效益降低。对于多级泵站,水泵台数太少时还会使梯级泵站之间难以配合,甚至造成弃水现象,浪费大量水量和能源。但是,台数太多时,在泵站流量一定的情况下所选的水泵较小,效率较低,能耗较高,治理也不方便。

泵站主机组的台数,应结合工程投资、机泵供货情况、治理水平、运行费用等因素综合考虑。一般对小型泵站,以2~3台为宜。对中型泵站,以3~7台为宜。在泵站总流量较大的情况下,有时为避免泵型和机组容量过大而造成治理维修不便,也可以选用较多的机组台数。对高扬程梯级泵站,为了适应流量的变化,一般机组台数不宜太少,同时要根据需要可选配1~3台小型调剂机组。

3.2.2备用机组台数的确定 备用机组是为了防止主机组出现故障或检修以及适应排灌流量的变化而设置的机组。备用机组的设置一般应遵循下列原则:
(1)备用机组不是在所有的灌排泵站中都需要设置。在多雨地区以排水为主的泵站,一般可不设备用机组;
在干旱地区多泥沙河流以灌溉为主的泵站,应设备有机组,但备用机组的流量不应超过灌溉设计流量的20 %。

(2)小型灌排站,以及年利用小时较低的中型泵站,可不设备用机组。

(3)对多泥沙水源,由于水泵磨损严复,检修频繁,备用机组可适当增加。在装机台数少于4台而又必须装设备用机组时,为满足检修和灌溉的要求,其备用量可超过20 %。

(4)凡泵站设计流量按最大一次灌水定额(泡田)进行运算时,可不再考虑备用机组。

泵站的机组台数,应为满足泵站设计流量所需的主机组台数与备用机组台数之和。

3。3水泵扬程的确定 3。3。1水泵口径的初步估算 在水泵台数初步确定后,根据泵站灌排总流量即可求得水泵的单台流量。

(3-1) 式中 Q—单台水泵的流量(m3/s);

Q总—泵站灌排总流量(m3/s);

n主—主机组台数。

根据单泵流量可按下式初步估算水泵的口径D:
(英寸) (3-2) 或 (mm) (3-3) 3.3.2 管路水头缺失的估量 在进行水泵选型时,由于管路布置尚未最后确定,因此只能根据水泵初估的口径和泵站管路布置的初步方案按表3-2进行估算。

表3-2 管路水头缺失估算表 净扬程 (m) 管路水头缺失相当于净扬程的百分数K(%) 水泵口径(mm) ≤200 250~300 350~500 ≤550 1~3 55~45 45~35 40~30 35~25 3~5 50~40 40~30 35~25 30~20 5~10 40~30 30~20 25~15 20~10 10~30 30~20 25~15 20~10 15~5 30以上 20~10 20~10 15~5 10~3 从表3-2中可以着出,在初估管路水头缺失时,其大小主要与净扬程和水泵口径有关。净扬程愈高,水泵口径愈大,管路水头缺失相当于净扬程的百分比就愈小。

根据表3-2管路水头缺失相当于净扬程的百分数,可以按下式初估管路水头缺失:
(3-4) 式中 hf—初估的管路水头缺失(m);

Ha—泵站设计净扬程(m);

K—管路水头缺失相当于净扬程的百分比,由表3-2查得。

3.3.3水泵设计扬程的确定 在初步确定了水泵管路水头缺失后,水泵设计扬程按下式确定:
H=H净+hf (3-5) 式中 H—水泵设计扬程(m)。

按上式确定的水泵设计扬程可用来作为水泵选型的依据。应当指出,在水泵选型时,由于泵站设计尚未进行来一定阶段,因此按式(3-5)所确定的水泵扬程并不是水泵在设计水位下的工作扬程,待泵站抽水装置设计确定后还需再进一步核定或修正。若复新运算的管路系统水头缺失与按式(3-4)所估算的值相差不大,就不必复新选型。如果复新运算的水泵管路水头缺失与所估算的值相差较大,则应按新运算的管路水头缺失复新运算水泵设计扬程,并以此作为泵型调整或工况挑选的依据。

3.4小型泵站水泵选型的基本原则 水泵选型是泵站设计的复要工作,应当根据泵站的设计扬程和受益范畴内所需的灌排流量,挑选合适的泵型,做来技术上先进,经济上合理。一般应优先选用当前国内可能提供的水泵及现有的水泵产品,并进行多种方案的技术经济比较,择优选定。小型泵站水泵选型应遵照以下一些基本原则。

(1)应满足泵站的设计流量、扬程及其工况的变化。

(2)在平均扬程时,水泵应在高效区运行,以保证水泵在长期运行中,多年平均装置效率最高,运行费用最省。在最高与最低扬程下,水泵应能安全稳固运行。

(3)优先选用国家颁布的水泵系列产品和经过鉴定的产品,并优选用效率高、抗汽蚀性能好的水泵。

(4)当定型产品(包括经过变角调剂、变径调剂器节或变速调剂)不能满足泵站设计要求时,可设计新水泵。新设计的水泵必须进行模型试验和装置试验,经鉴定合格后摘用。

(5)在多泥沙的河流或水源取水时,应考虑泥沙含量、粒径对水泵性能的影响。

(6)多级泵站的主泵,还要考虑来各级之间流量的配合。在正常情况下,不应弃水或用阀门调剂流量。各级泵站宜配备1~3台(包括在主机组总台套中)流量调剂水泵,并可兼作备用机组。

3.5水泵结构类型的挑选 3.5.1水泵结构形式的挑选 在泵型挑选时,应充分考虑来便于安装检修和操作治理。对各主要泵型进行综合比较如表3-3所示。

表3-3 各主要泵型综合比较表 项 目 离 心 泵 混 流 泵 轴 流 泵 多级泵 双吸泵 安 装 要求高 要求较高 安装简单,要求低 安装要求高,安装复杂 检 修 复 杂 检修方便 检修方便 水下部份,检修困难 结 构 复 杂 较复杂 结构简单 结构简单 占 地 占地大 占地大 占地适中 立式安装,占地小 起 动 抽真空 抽真空 抽真空 不需抽真空,直接起动 运 行 要求较高 要求较高 运行简单 叶轮易缠杂草、振动 汽蚀性能 一 般 一般 汽蚀性能较好 汽蚀性能较差 调 节 闸阀调剂 闸阀调剂 变速调剂方便 变角调剂较复杂 适用扬程` 大于100m 15~100m 5~15m 小于10m 从表3-3可见,在三种主要泵型中,混流泵具有结构简单、调剂容易、安装检修方便的特点。同时,混流泵高效区范畴宽,功率曲线平稳,汽蚀性能好,因此在可以使用混流泵的场合,应优先选用混流泵,而不要用离心泵或轴流泵代替。但是,在扬程较高,而超过或接近混流泵使用极限的场合,也不要因降低工程造价而牵强使用混流泵代替离心泵,在这种情况下,要优先选用双吸式离心泵。在低扬程地区,如要选用混流泵而又必须降速运行才能保证泵在高效区运行时,如降速范畴超过设计转速的40%(样本上提供混流泵两种设计转速时,较低的一档转速已经降速使用),则不宜选用该型混流泵,而应考虑选用合适的低扬程轴流泵。另外,在选用混流泵而必须降速使用时,还必须考虑来降速后泵流量的减少而必须增加机组台数才能满足灌排使用要求,从而可能导致建站投资增加的因素。

在泵的选型中,设计者往往片面追求泵的效率和流量指标,而忽略泵的汽蚀性能,特别在轴流泵的选型时,更应注意轴流泵的抗汽蚀性能,一般应使水泵的设计转速n(r/min)与水泵叶轮直径D(m)的乘积nD值不大于435。有些水泵产品为扩大使用范畴,给出较高转速的水泵性能参数,使泵nD值随之相应增加,汽蚀性能恶化。因此在水泵造型时,应进行综合考虑。

3。5。2水泵安装形式的挑选 根据水泵轴的位置,水泵安装形式有卧式、立式和斜式三种。在选型时,选用何种安装方式对泵站的运行治理、安装检修以及工程投资均有较大的影响。

(1)卧式泵 卧式泵要求的安装精度比立式泵低,同时便于检修。但卧式泵除非落井安装,叶轮浸没于设计进水位以下,一般在起动前都要进行排气充水。同时卧式泵房要求有较大的平面尺寸。考虑来水泵有效吸上高度的限制,卧式泵的安装适用于水源水位变幅不大的场合。

(2)立式泵 立式泵要求的泵房平面尺寸较小。水泵叶轮浸没于水下,起动方便。电动机安装在上层,有利于防潮和通风。但立式泵所要求的泵房结构较为复杂,泵房高度较高。立式泵适用于水源水位变幅相对较大的场合使用。

(3)斜式泵 斜式泵安装方便,可安装在岸边斜坡上,叶轮浸没于水下便于起动。近年来,我国开发了大型斜式轴流泵(包括导叶式混流泵),与立式泵相比,大大降低了泵房高度,减少了立式泵房的层次,同时斜式泵所配流道弯曲较少,减少了水力缺失。但斜式泵一般需配用齿轮传动,以摘用较小直径的高速电机。同时,对斜式泵的运行治理、安装检修尚缺乏体会,因此在中型泵站中摘用斜式泵必须进行充分的论证。

3。6水泵的选型方法 在水泵设计扬程和流量确定之后,便可利用《水泵性能表》、《水泵性能综合型谱图》以及《水泵快速选型表》进行水泵选型。

3.6.1利用《水泵性能表》挑选水泵 利用《水泵性能表》挑选水泵,通常适用于灌(排)区面积不大,需要流量较小,机组台数不多的小型泵站。其选型方法是第一根据设计扬程确定水泵结构形式,并根据设计流量初估水泵口径,然后从水泵性能表中直接查取与所要求的设计扬程和流量一致或接近的泵型。对轴流泵,应尽量选取用叶片角度为0°的工况。对离心泵,应尽量选用叶轮未经车削的泵型。如实在选不来合适的水泵,可以选取较接近设计要求的泵型,然后通过水泵性能调剂,如降速运行、变径调剂、变角调剂等方法,使所选水泵满足设计要求。

3.6.2利用《水泵系列综合型谱图》挑选水泵 当灌(排)区面积和泵站设计流量较大,机组台数两台以上时,常用《水泵系列综合型谱图》来进行选型。其选型方法是在泵的结构形式确定后,在该类结构形式水泵的型谱图上找出扬程符合要求,而流量不等的几种泵型,然后再根据泵站设计流量与所初选的几种泵型的单台流量,确定出几种泵型所需的水泵台数。为了进一步选定泵型,可根据上述初选的几种泵型从水泵性能的优劣、建站投资的大小、运行治理的方便与否等方面进行技术经济比较,最后选出水泵效率高、投资省、保护方便的水泵。必须指出,当水泵的设计扬程可以选用两种结构形式的水泵时,应分别在各自的型谱图或综合谱图上选出不同结构形式的几种泵型,再进行综合技术经济比较。

3。6。3利用《水泵快速选型表》挑选水泵 根据泵站设计扬程与流量,可以直接从《水泵快速选型表》中,确定所选用的泵型,小型泵站常用水泵快速选型表如表3-4所示。

1分快3 (1)快速选型表使用范畴 水泵快速选型表是根据扬程和流量范畴,作为初选水泵型号时的依据。该表中所列的泵型以中、低扬程,流量在6.0 m³/s以下的双吸离心泵、混流泵、轴流泵为主。并收集了近年来新研制的一些高效、节能水泵品种和一些低扬程水泵品种。表3-4中流量多以5的倍数分为若干级,各级可作为设计点或工作范畴内的任何一个工作点而被应用。泵的扬程在10m以上也以5的倍数分为若干级,并给出扬程范畴。选泵时,水泵扬程应在表中所列范畴之内。对扬程较低时,如选不来合适的水泵,可将泵降速后使用。在水泵工作范畴大于表3-4中的流量和扬程分等时,一台水泵可以在不同的等级中给出,此情况应再进一步查看该泵的高效点后,再作确定。

1分快3 (2)快速选型表的使用 ①泵的总扬程为吸水扬程和出水扬程之和时,在选型时一定注意有足够的吸程。

②表3-4中所列扬程为水泵总扬程的范畴,选型时应以设计净扬程加上初估的缺失扬程作为选型的依据。

③表3-4中的扬程、流量范畴与水泵本身的性能范畴有一定差别,经快速选出的水泵,还需通过水泵样本进一步查找该型号泵的性能参数,以衡量选型的合理性。

④在挑选轴流泵,特别是低扬程轴流泵时,应注意进一步比较轴流泵的汽蚀性能。轴流泵的临界汽蚀余量△h1愈小,转速与叶轮直径的乘积nD值愈小,则表明该泵抗汽蚀性能愈好。

表3-4 小型泵站常用水泵快速选型表 流 量 (L/s) 95 225ZL-2.0 10ZXB-70 (-2°) 10HB-30 10HB-30 8B18 10Sh19A 10Sh19 8B29 10Sh13A 10Sh13A 8Sh13 10Sh19A 90 10ZXB-70 (-2°) 8HB-35 10HB-30 8B 1 3 10HB-30 8B18 10Sh19A 10Sh19A 8B29 8B29 8Sh13 10Sh9A 8Sh9A 85 8HB-35 10ZXB-70 (-2°) 10HB-30 8B18A 8B13 8B18 8B29A 8B29 8Sh13A 8Sh9A 80 8HB-35 8HBC-35 10ZXB-70 (-2°) 8B 1 3A 10HB-30 8B18A 8B18 8B29 A 8B29 8Sh13A 8Sh9A 8Sh13 75 8HB-35 8B 1 3A 8B 1 3 8B18 8B29 8B29 8Sh13A 8Sh13 70 8HB-35 8B13A 8B18A 8B13 8B18 8B29A 8Sh13A 8Sh13 200S63A 65 8HB-35 8B 13A 8Bl8A 8Bl3 8B18 8B29A 8Sh13A 8Sh13 8Sh13A 60 8B13A 6HB-35 8Bl8A 8B13 8B18 8B29A 8B29A 8B29 6Sh9 8Sh13 8Sh13A 150S50 55 6B13 8Bl 3A 6B20 8Bl8A 6B33A 6B33 8B29A 6Sh9 6Sh9 8Sh13A 150S50 50 100HW-5 6HB-35 150HW-8 125HW-10 6B20A 6B13 150HW-12 6B33B 6B20 6B33A 6B33 150S50B 6B33 6Sh9A 6Sh9 150S50 扬 程 (m) 1~3 3~5 5~7 7~10 10~15 15~20 20~25 25~30 30~40 40~50 表3-4 小型泵站常用水泵快速选型表(续) 流 量 (L/s) 250 14ZXB-70 (980,0°,+4°) 350ZLB-6.2 (980,+4°) 14ZLB-70 (1460, -2°) 14ZLB-100(0°) 350ZLB-6.2 (1460,-2°) 12HBC 2-40 350HW-5 14ZLB-70 (1460,0°) 12Sh28 14HBC-40 14ZLB-70 12Shl9A 12Sh19 12Shl3 14Shl9A 12Sh9B 14Shl3A 225 350ZLB-6.2 (980,+2°) 14ZXB-100 (-2°) 8YZ-2.5 300HW-5 14ZXB-100 (0°) 12HB-40 12HBC 2-40 12Sh28 300HW-8 300HL-8 12Sh19A 300S12 300HW-12 12Sh19 12Shl3A 12Sh9B 12Sh13 14Shl3A 200 14ZXB-100 (-4°) 14ZLB-70 (980,+4°) 350ZLB-6.2 (980,0°) 12HB-40 12Sh28A 300S12A 12HB-40 12Sh28 10HB-40 (1450) 12Sh19A 12Sh19 12Shl3A 12Sh13 12Sh9B 300S58A 170 14ZLB-70 (980,+2°、0°) 350ZLB-6.2 (980,-2°) 250HW-4 300HW-4 14ZXB-100 10Shl9 12Sh28 12Sh19A 12Sh19 10Sh9A 10Sh9 12Sh13 12Sh9B 150 10HB-50 250ZL-2.0 14ZLB-70 (980,-2°) 6YZ-2.0 250ZL-2.0 12HBC 2-40 (730) 250HW-5 14ZXB-70 (-4°、-6°) 10Sh19A 250HW-8 10Shl9 12Sh28A 250HW-12 12Sh19A 10Sh9A 10Sh9 12Sh13A 12Sh9B 130 10ZXB-70 (0°) 14ZLB-70 (980,-4°) 10HB-50 10HB-40 10ZXB-70 (+2°) 10HB-30 10Sh-19A 10Sh19 250S14 10Shl3A 10Shl3 10SA-6E 10Sh9 10Sh9A 250S39 12Sh9B 110 10ZXB-70 (-2°) 10ZXB-70 (0°、+2°) 10HB-30 250S-14A 10Shl9A 10Shl9 10Sh13A 10Sh13 250S39A 10Sh9 10Sh9A 250S65A 100 200HW-5 10ZXB-70 (-2°) 10HB-30 10HB-30 200HW-8 8B1 8 10Shl9A 200HW-12 10Shl9 10Sh13A 10Sh13 10Sh9 10Sh9A 扬 程 (m) 1~3 3~5 5~7 7~10 10~15 15~20 20~25 25~30 30~40 40~50 表3-4 小型泵站常用水泵快速选型表 (续) 流 量 (L/s) 450 225 200 450 20Z LB-70 (730, -2°) 20Z LB-100(730,0°) 500Z LB-2(730,0°) 20ZLB-70 (730, 0°, +4°) 20ZL B-70 (980,-4°) 350HLB-12 16IBC-40, 20HL-50 600HLB-12 (980,-4°) 20Sh28 20Shl9A 20Shl9 20Shl3 400 20ZLB-70(730,-4°) 500ZLB-100 (730,0°) 400HW-5 (无锡) 14ZLB-70 (1460,+4°) 20ZLB-70 (730,0°) 14ZLB-70 (1460, +6°) 16HBC-30, 400HW-8 350ZLB-70(+4°) 20ZLB-70(980,-4°) 400HW-8(730) 14Sh28 400HW-12 14Sh28 14Sh19, 20Shl9A 14Sh13A 20Shl3 350 10ZXB-100 (+6°) 350ZL-160 400HW-5 (高邮) 14ZXB-100 (+8°) 20ZLB-70(730,-2°、-4°) 350QSZ-5, 350ZL-100 350ZLB-4(1470,0°) 16HB-40, 16HBC-40 14ZLB-70(1460,+4°) 350ZLB-70 350ZLB-6.2(1460,+4°) 400HL-7 14ZLB-70(1460,+6°) 350ZLB-70(0°、+2°) 350ZLB-7.3(0°、-2°) 250ZLB-8(1470,0°) 14Sh19A, 14Sh28 350S16, 350HD-18.5 20Shl9A 14Shl 9, 350S26 14Sh13A 14Sh13, 14Sh 9B 300 14ZXB-100((+2°) 350ZLB-100D (980,0°) 14Z LB-70(1460,0°) 14ZXB-100 (+4° 、+6°) 350ZLB-100 (1450,0°) 14HB-40 14ZLB-70(1460,0°) 14ZXB-100 350ZLB-6.2(1460,2°) 350ZLB-85 14HB-40 16HB-40 350ZLB-70 (1450,-2°、-4°) 350S16A 12HB-50T 14Sh28 14Sh19A, 350S26A 14Sh19 14Sh13A 14Sh13, 14SA-10B 275 350ZL-125 (1100,1180) 14ZLB-70 (980,+6°) 14ZLB-100 14ZLB-70 (1460,0°) 14ZLB-70 (1460,0°) 350ZLB-6.2 (1460,0°) 10ZXB-100 (+4°) 14HBC-40 14ZLB-70 (1460,+2°) 12HB-50T 12HBC2-40 12HL-50 14Sh28 14Sh19A 35OS26A 14Sh19 , 14Shl3A 14Sh13, 12Sh9 扬 程 (m) 1~3 3~5 5~7 7~10 10~15 15~20 20~25 25~30 30~40 40~50 表3-4 小型泵站常用水泵快速选型表(续) 流 量 (L/s) 900 600ZLB-100 (730,-4°) 32ZLB-100 32ZLB-100A (480,0°;

580,-4°) 600ZLB-160(580,0°) 20ZLB-100S(980,+4°) 28ZLB-70 (580,-4°) 32ZLB-100A (580, 0° 、-2°) 26HB-40, 26HB-50 650HL-5 700ZLB-100(730,-6°) 26HB-40 700HLWB-10 (730,0°) 24Sh28A 26HB-30 28ZLB-70 (730,-4°) 24Sh28 24Sh19A 24Sh19, 24SA18 24Sh13 800 500ZLB-100(730,-2°) 600ZLB-100(580,0°) 700ZLB-125(580,-6°) 800ZLB-125(485,-6°) 32ZLB-100 500ZLB-160 32ZLB-100A (480,+2°;
580,-4°) 20ZLB-100S(980,+2°) 32ZLB-100A (580,-2、-4°) 500ZLB-4.3(+2°) 500ZLBC-125(960,0°) 28ZLB-70(580,-2°) 600ZLB-5(730,0°) 600HLB-12(980,0°) 700HLWB-10(730,-4°) 600HLB-12 (980,+2°) 24Sh28A 24Sh28, 24SA18A 24Sh19A 24Sh19 24Sh13 700 500ZLB-125 (730,+2°) 500ZLB-160 600ZLB-100(580,-2°) 32ZLB-100 32ZLB-100A (480, -2°、-4°) 20ZLB-70(980,+4°) 500ZLB-100(980) 20ZLB-100S (980,0°、-2°) 32ZLB-100A(580,-4°) 500HW-7, 20HL-50 500ZLB-85, 500ZLB-7 20ZLB-70(980,+2°) 20HBC-40 600HLB-12(980,-2°) 500HW-11 600HLB-12(980,0°) 600HLB-12A 24Sh28A 24SA22B 24Sh28 24Sh19A 24Sh19 24SA10A 600 20ZLB-100S (730,0°、+2°、+4°) 500ZLB-125 (960,-4°;
730,0°) 600ZLB-100(580,-4°,-6°) 500ZLB-160(730,0°) 600ZLB-1.6(580,0°) 20ZLB-70 (980,-2°) 20ZLB-100S(980,-4°) 32ZLB-100A(480, -2°) 20ZLB-100 (980,0°) 500ZLB-4 (980,0°) 20HBC-40, 500HW-6 20ZLB-70 (980, 0°) 500ZLB-8.6(0°), 20HL-50 600HLB-12 (980,-4°) 20Sh28 500HL-12 600HLB-l2(980,-2°) 20Sh19 20SA22 24Sh28 20Shl3A 20Shl3 20Sh9A 500 20ZLB-100S (730,-2°、-4°) 500ZLB-125 (730, -2°) 20ZLB-70 (730,+2°,+4°) 500ZLB-100 (980, 0°, -2°) 20HBC-40 20ZLB-70 (980, -4°) 20ZLB-70 (980, -2°) 20Sh28 16HBC-40 20HL-50 20Sh19A 500S22A 16HBC-30 20Shl9、500S22 500S35 20Shl3, 20Shl3A 20Sh9B 扬 程 (m) 1~3 3~5 5~7 7~10 10~15 15~20 20~25 25~30 30~40 40~50 3.7水泵选型的技术经济分析 水泵选型时,除应保证水泵在设计扬程和设计流量下,泵在高效区运行外,还应使所挑选的泵在长期运行中,多年平均装置效率最高。这样才能保证选型在技术上先进,经济上合理。

1分快3 在工程设计中,通常按设计流量和节能要求来挑选泵型。这种方法是先按中等年份的扬程在综合型谱或快速选型表中选出几种泵型,并求出各种泵型在设计扬程下的流量,再以该流量和泵站的总设计流量为依据求出各种泵型所需的水泵台数,并对最大、最小扬程进行工况校核。然后,根据所选的水泵设计泵站,求出不同扬程时的装置效率,从而可以求出各种方案的总投资和多年平均的运行费用,经过技术经济分析,最后挑选出最经济合理的泵型。

这种方法既能满足设计年份下扬程、流量的要求,同时又能保证多年平均装置效率最高,运行费用最少。按这种方法进行水泵选型的具体步骤如下:
(1)根据当地的经济条件和工程的复要性确定设计标准。灌溉泵站和排涝泵站分别参照第2章2.1的设计标准中的灌溉设计标准和排水设计标准。

(2)通过频率运算,求出设计标准对应的泵站流量。对于较大的灌区或排水区,要根据灌排季节中流量的变化求出流量过程线。

(3)根据流量过程线定出流量变化梯级,再根据节省工程投资和运行费用等要求,初步确定所需水泵台数的范畴,从而定出所要求的单台水泵的设计流量范畴。

(4)用水量加权平均的方法运算出50%频率的中等年份的设计净扬程H均净。同时运算出按灌溉设计保证率或排涝设计频率相应年份的设计净扬程H设净、以及最大净扬程H大净 和最小净扬程和H小净。

(5)按表3-2初估管路水头缺失hf ,分别与上面所求出的各种净扬程值H均净、H设净、H大净、H小净相加,求出泵站在各种工况下的总扬程H均、H设、H大、H小。

(6)用中等年份的泵站总扬程H均和初步确定的单台水泵的流量,在水泵综合型谱或快速选型表中挑选几种效率较高的水泵,作为不同的选型方案。

(7)按所确定的设计扬程H设求出所选的几种水泵的设计流量Q设,并根据泵站的总设计流量Q站,求得该泵站的相应水泵台数。

(8)校核水泵在最大扬程、最小扬程等各种工况下是否发生汽蚀、振动、超载等现象。

(9)运算不同选型方案的泵站工程投资。

(10)根据不同方案的装置情况,求出不同工况下的泵站装置效率和多年平均运行费用。

(11)进行技术经济比较,最后挑选出最优方案。

1分快3 对于小型泵站工程,在工程投资相差不大的情况下,可以摘用多年平均泵站效率的高低作为水泵选型的主要依据。这样可以使水泵选型的运算工作大为简化。

第4章 动力机的选型配套 4.1 常用动力机 4.1.1动力机类型 小型泵站常用动力机类型主要有电动机和柴油机两种。少量的尚有汽油机和利用风能的风力机等。配套水泵的电动机多数为三相异步电机,仅有少数大功率的电机摘用同步电动机。配套水泵用柴油机小功率时多数用高速单缸二冲程卧式或立式机;
大功率时多数用多缸四冲程直列式柴油机。柴油机的缸径一般为95、110、135系列。

4.1.2动力机挑选 动力机的挑选应根据实际条件和配套要求来决定。在有电源的地方,尽量选用电动机。在无电源的地方,优先选用柴油机。在一些农村供电不正常的地区,为了保证及时灌排,在小型泵站中,有些摘取机电混装的方式,即一部分水泵用电动机挈动,另一部分水泵摘用柴油机挈动。还有些地方一台水泵配备机电两套动力,即使在停电时也能保证排灌,不失为目前解决一些农村地区用电紧张的办法之一。

4.2小型泵站常用电动机的结构型式 4.2.1小型泵站常用电动机的类型 小型泵站常用电动机主要摘用Y系列小型三相异步电动机。小型异步电动机是指功率在250kW以下,中心高在315mm以下的电动机,有两大基本系列,即Y(IP44) H80~315mm系列和Y(IP23)H160~315mm系列。前者为封闭式、铸铁外壳,壳上有散热筋,外风扇吹冷,替代原先的JO系列电动机。后者为防护式,铸铁外壳,替代原先的J系列电动机。中型异步电动机是指功率在220kW及以上,铁心中心高H355~630mm的电动机,结构型式为防护式、机座带底脚、径向通风,替代原先的JS、JSL等系列电动机。下面具体介绍在小型泵站中常用的Y系列电动机类型:
⑴Y系列IP-44三相笼型全封闭自扇冷式异步电动机:该系列电机定子绕组为铜线,绝缘等级B级。具有体积小、复量轻、噪声低、运行可靠的特点,适用于高防护及高起动转矩要求的中型泵站。全系列电机在75~100%负载范畴内有较平整的效率曲线。且噪声限值比举荐标准低5~15dB。电机功率等级有4、5.5、7.5、11、15、18.5、22、30、37、45、55、75、90、110、132、160、185、200 kW。

⑵Y系列IP-23三相笼型异步电动机:该系列电机为笼型转子一般用途电机。具有效率高、噪声低、振动小、堵转转矩大、结构合理的特点。该系列电机摘用端盖进风,机座出风的径向通风结构。适用于无特别防护要求的小型泵站。该系列电机平均效率达来88.26%,比JO型提高了0.413%,平均起动转矩比JO型增加了25%左右。该系列电机在负载为额定负载75%时,效率与Y系列(IP-44)相当,而且有效材料的消耗可节省23~27%。它在相同中心高时,输出功率比IP-44高1~2级,体积缩小20%,总复量减少10%左右。电机功率等级从4~250kW,与Y系列IP-44相比,增加了220、250kW两档功率。

(3)YR系列IP-23、44三相绕线式异步电动机:该系列电机为绕线式转子,电动机能在较小的起动电流下,提供较大的起动转矩,并能在一定范畴内调剂转速。因此适用于高起动转矩、频繁起动、需要小范畴调速的水泵配套使用。该系列电机额定电压380V,中心高H132~280mm,功率范畴3~75kW。中心高H280~355mm,功率范畴55~355kW。

(4)Y、YR系列中型高压三相异步电动机:该系列电机额定电压6000V(可制成3000V或其他电压等级),中心高H355~500mm,功率范畴为220~1400kW(220、250、280、315、 355、400、450、500、560、630、710、800、900、1000、1120、1250、1400kW),该系列电机效率高,可以替代JS、JRQ系列中型高压电机。用于大功率的中型水泵配套之用。

(5)YD系列变极多速异步电动机:该系列电机有双速、三速、四速三种类型和九种极比。适用于要求变速运行的水泵配套使用。

4.2.2异步电动机的性能指标 (1)转矩 异步电动机转子上的载流导体与定子旋转磁场作用,产生电磁转矩,使电动机转子旋转。这种电磁转矩,叫做电动机的转矩。电磁转矩减去摩擦转矩即为轴上的输出机械转矩。

①起动转矩:异步电动机在起动过程中所产生的电磁转矩称为起动转矩。起动转矩一般用额定转矩的倍数表示,普通鼠笼式电动机在起动瞬时起动转矩为额定转矩的1~1。8倍。电动机的起动矩是电动机的复要性能指标之一,如果电动机的起动转矩小于水泵机组的静阻转矩,电动机就无法起动,起动转矩大,则电动机的起动性能好。

②额定转矩:当转子输出功率等于额定功率时,转子受来的电磁转矩叫额定转矩。一般负载的阻转矩应等于或小于额定转矩,否则会产生过载运行。

③最大矩:是电动机所能挈动最大负载的转矩,也就是电动机所能产生的转矩极限值。如果负载阻转矩大于电动机的最大转矩,电动机就不能运转。为了使电动机在运行时不致于因偶尔的或暂时的过载而导致停机,保证电动机的稳固运行,要求电动机有一定的过载能力,过载能力用电动机的最大转矩Mm与额定转矩MN的比值KM表示。一般鼠笼式电动机的过载能力KM在1.8~2.2之间,过载能力越大,则表示电动机能承担短时过负荷的能力越强。

(2)电动机的损耗 电动机在传递功率过程中产生的总损耗为下列几种损耗之和。

①定子铜损:定子电流通过定子绕组时所发生的损耗,约占总损耗的25~40%。高速电机的定子铜损比低速电机的定子铜损大,导线电流密度越大,铜损越大。

②转子铜损:转子电流在转子导体中发生的损耗,约占总损耗的15~20%。小型电动机的转子铜损较大。

③定子铁损:交变磁通在定子铁芯中引起的磁滞、涡流损耗之和,约占总损耗的20~35%,低速电机的铁损比高速电机定子铁损大。

④机械损耗:摩擦、风阻等引起的机械损耗,约占总损耗的5~20%。小型电动机、高速电动机和封闭式电动机的机械损耗较大,有时高达30%。

⑤杂散损耗:由于磁通的高次谐波以及电流的集肤效应等引起的额外损耗,约占总损耗的5~20%。铸铝转子电动机、小型电动机和高速电动机的杂散损耗较大。

定子铁损,机械损耗和杂散损耗,在电机正常运行范畴内变化不大,称为电动机的不变损耗;
1分快3定子铜损和转子铜损都是随负荷电流的平方成正比变化,称为电动机的可变损耗。

(3)电动机的效率η 电动机的输出功率P2与输入功率P1之比叫做电动机的效率η,通常用百分数表示。即 由于电动机在运行时,有总损耗△P,故电动机的输出功率总比输入功率小,因此效率η是一个小于1的百分数。一般异步电动机的效率在额定负载附近达来最大值。

(4)功率因数cosφ 电动机总的功率(视在功率)S中包括两部份,一部份是有功功率P,它能使电动机旋转,并带动轴上机械负载做功,另一部份是无功功率Q,只能建立磁场,产生磁通,不能做功。有功功率P与总功率S之比称为电动机的功率因数。

即功率因数与它所带负载的大小有关,异步电动机空载时的功率因数很低,一般cosφ=0.2左右。当负载增加时,功率因数增大,接近额定负载时,功率因数最高。

4.2.3电动机的性能质量标准 异步电动机的起动电流、起动转矩、最大转矩、效率及功率因数都是衡量电动机性能的标准,国家标准中对三相异步电动机的性能、质量有如下规定:
(1)起动电流:起动电流与额定电流的比值,应低于5~7。

(2)起动转矩:起动转矩与额定转矩的比值,应达来0.9~1.8。

(3)最大转矩:最大转矩与额定转矩的比值即过载能力,对连续运行的电动机不应低于1.6。对断续运行的电动机不应低于2。

(4)额定效率:
10kW以下, ηN=75~87%;

10~100kW, ηN=80~92%;

100kW以上, ηN=90~95%。

(5)额定功率因数cosφN 10kw以下,cosφN=0.72~0.89;

10kw以上,cosφN=0.78~0.92。

4.2.4 Y系列电动机型号 Y系列电动机型号由四部分组成。以Y200L1–4为例,第一部分汉语拼音字母 Y表示异步电动机,YR表示异步绕线转子电动机,YD表示异步变极多速电动机;
第二部分数字表示机座中心高,200即中心高为200mm;
第三部分英文字母表示机座长度代号(S–短机座,M–中机座,L–长机座),字母后的数字为铁心长度代号;
第四部分横线后的数字表示电动机的极数,2即为电动机为2极。

4.2.5 Y系列电动机的安装方式 电动机的安装结构方式由英文字母和数字符号表示,以“B”代表卧式,以“V”代表立式,连同字母后面的数字一起组成安装结构方式的代号。电动机的安装结构一般分为卧式和立式两种,在小型泵站中带动水泵的机组型式有:
B3—两个端盖式,机座带底脚,端盖无凸缘。单轴伸,可直接安装于基础上,适用于水平安装的机组。

B5一两个端盖式,机座不带底脚,端盖上带大于机座的凸缘, 借凸缘安装。

B35一两个端盖式,机座带底脚,端盖上带大于机座的凸缘。结构型式与B3同,但端盖需旋转90°,借凸缘安装。

B6—两个端盖式,有底脚,单轴伸,结构型式与B3同,但端盖需旋转90°,借凸缘安装,适用于安装在倾斜的基础上。

V1—两个端盖式,无底脚,轴伸向下,端盖上带凸缘,凸缘有通孔,借凸缘在底部安装。适用于立式泵的传动机组。

V15—两个端盖式,有底脚,轴伸向下,端盖上带凸缘,凸缘有通孔,底脚可安装于基础上并附用凸缘在底部安装。适用于斜式泵的传动机组。

4.2.6 Y系列电动机技术条件 (1)防护等级: 由字母“IP”及后面的两个数字组成。第一位表示第一种防护(防触及和固体进入)等级,第二位表示第二种防护(防水进入)等级。中型泵站的电动机一般选用IP–44,可防止大于1mm的固体并可防水溅。小型泵站的电机可选用IP–23型,可防护大于12mm的固体并可防水淋。

(2)工作方式:连续工作制(S1)。

(3)接法:4kW以上均为△接法。

(4)绝缘等级:小型异步电动机一般选用B级绝缘,温升80K。

4.3小型泵站电动机的选型 在小型泵站中,电动机的选型主要包括电动机的型号、规格、容量和转速的挑选。所挑选的电动机除应满足容量和起动特性等要求外,电动机的功率、转速、转向及传动方式应符合水泵配套的要求,以保证机组工作安全。还应该高效、节能和便于维修治理。

4.3.1电动机容量的挑选 与水泵配套的电动机的输出功率应大于水泵轴功率。所具有的输出功率P配可按下式确定:
(kW) (4-1) 式中 H一水泵的最不利工作扬程,对于离心泵摘用设计最低扬程(m),对于轴流泵摘用设计最高扬程(m);

Q一水泵在最不利工作扬程下的流量(m³/s);

η泵一水泵在最不利工作扬程下的效率(%);

η传一传动效率(%),根据表4-5选用 ;

K1一功率备用系数。K1值的大小如表4-1所示;

K2一水泵工作条件系数。K2值的大小如表4-2所示。

表4-1 功 率 备 用 系 数 表 水泵轴功率(kW) 5~10 10~50 50~100 >100 K1(电动机) 1.3~1.15 1.15~1.1 1.1~1.05 1.05 表4-2 水泵工作条件系数表 水泵类型 离心泵 混流泵 轴流泵 K2 1.05~1.10 1.10~1.15 1.20~1.25 功率备用系数K1的考虑,包括以下一些因素:
⑴水泵由于制造误差,引起工作性能的改变,而使水泵轴功率有可能增加。

⑵运行范畴内最不利工况的影响。

⑶大功率动力机K1取小值,小功率动力机K1取大值。

⑷在电网电压波动较大及功率因数较低的网路中, 电动机往往要在低于额定电压下运行时,K1值建议取大值。

水泵工作条件系数K2的考虑,包括以下一些因素:
1分快3 ⑴水泵样本所提供的水泵效率是摘用模型泵在理想进水条件下的封闭流道内所获得的。实际一般为开敞式进水,水流条件要差得多。

1分快3 ⑵模型泵叶片多为铜质,表面光滑。而实际泵叶片的材料多数为铸铁或铸钢,叶片表面粗糙。

⑶实际水泵叶型经放大后存在着一定的型线误差, 考虑来强度已经适当加厚。

⑷水源含沙量的影响以及进水池前拦污栅污物增多的影响。

⑸进水池设计不良,特别在侧向进水时,漩涡的产生。

⑹水泵汽蚀的产生和发展,破坏了水泵的水流条件,加速了叶片表面的蚀坏。

⑺离心泵止漏环和轴流泵叶轮室与叶片间隙的增大影响。

以上一些因素,使得实际水泵的效率要比样本所提供的效率低得多,因此引入水泵工作条件系数是必要的。考虑来离心泵和混流泵一般具有较长的进水管道,进水池内不良的流态在经过进水管调整后,有一定改善。而轴流泵一般摘用喇叭口直接进水,进水池内不良的流态直接影响来转轮的进水条件。另一方面,轴流泵的汽蚀性能比离心泵要差得多。所以,在确定水泵工作条件系数K2的大小时,离心泵一般取小值,轴流泵取大值。进水条件好的取小值,进水条件差的取大值。

对于小型水泵配套电动机的容量一般可按水泵产品样本规定选配。对选型时进行工况调剂后的水泵应按式(4-1)选配。实际选用的电动机功率必须等于或大于所需配套功率,并按照电动机功率档次选配。在挑选电动机容量时,当电动机的平均负载在75%以上时,则所选容量是比较合适的。如果所选容量过大,不仅设备得不来充分利用,还因负载率低使电动机效率和功率因数下降,使电机能耗增大。但是电动机容量选得过小,会引起电动机长期过载运行,从而缩短了电机使用寿命,严复时会烧毁线圈。

1分快3 电动机的效率一般可以参考产品样本的数据,但所列数据为满负载时的值。在电动机不能满载时,电动机效率η与电动机本身的性能和负荷率β有关。在可能的情况下,应通过试验绘出电动机的效率曲线。在无实测资料的情况下,可根据表4-3估算出不同负荷率β下的电动机效率。表4-3中带下标N的符号表示满负荷时的数值,可由产品样本中查得。

表4-3 三相异步电动机负荷率与功率因数、效率的关系 负荷率β=P/PN 0 0.25 0.50 0.75 1.0 效率系数η/ηN 0 0.891 0.97 1 1.006 1.0 功率因数系数cosφ/cosφN 0.225 0.562 0.865 0.955 1.0 4.3.2电动机类型的挑选 电动机类型挑选主要考虑产品价格、建设费用和运行费用。80年代末期,J和JO系列因耗能大均己列入剔除产品。国家逐步在小型泵站中推行Y系列电动机。该系列电动机具有效率高、起动力矩大、噪音小、防护性能好的优点,因此,在电动机选型时应优先选用Y系列电动机。

1分快3 对一般小型水泵的配套电机,功率在250kW以下时,可以选用Y系列(IP-23)电机。对中型泵站及在潮湿环境下安装的电机可考虑选用Y(IP-44)类型。在相同容量、转速的情况下,“IP-23”的价格仅有“IP-44”的70%左右。对长期连续运行,水泵负载连续率高的泵站,应选用高效率的系列电机,以求降低能耗和提高综合经济效益。

对功率大于250kW的电机,可以选用中心高H355~500mm(电压6000V)或H355mm的中型异步电动机(电压380V)。对于要求起动转矩较大, 或因起动时电网电压降过大以及转速需在一定范畴内调剂的水泵,可选配YR系列电机。

考虑来目前尚缺少低压大功率、低转速Y系列电机产品,选型有一定困难,因此,小型泵站在配套电动机时,也可选用JS、JSL型三相异步电动机。对功率大于630kW,同时要求无功补偿的泵站,可以选用同步电动机。

4。3。3电动机型式的挑选 电动机的防护等级一般选用IP-23可满足要求,对工作环境恶劣的场合可选用IP-44,防护等级愈高,电机价格愈贵。

电动机的安装型式一般应与水泵的安装型式相一致。卧式水泵应选用卧式电机,水平安装时可选用B3、B35型。立式水泵选用立式电机,垂直安装时可选用V1型。钭式基础上安装的电机可选用B5、或V15型。

4.3.4电动机电压的挑选 小型水泵配套电机,一般功率在220kW以下,可选用380V等级的电机。当功率大于220kW时可选用的6kV电压等级。对部分315kW以下的系列电机也可选用380V电压等级。

4.3.5电动机转速的挑选 电动机在直接传动时,其转速应与水泵一致或接近(相差不超过2%)。在间接传动时,可选用高于水泵转速的高速电动机,以降低电机成本。

4.5.2小型泵站传动装置挑选 (1)联轴器直接传动 联轴器直接传动是直接摘用联轴器把水泵轴与动力机的轴连接起来。联轴器俗称靠背轮,有两个圆盘,分别用键固定在动力机和水泵的轴端上。当动力机与水泵直接连接时,两个圆盘对合在一起,销柱即插入圆孔中。这种传动方式的特点是,传递功率大,传动效率高,结构简单、紧凑,占地面积小,传动平稳,无噪音,运行可靠,维修方便。适用于水泵与动力机转速相等(相差不超过2%),转向相同的条件下摘用。

(2)平皮带传动 平皮带传动具有结构简单、中心距变化范畴大、带轮加工容易、安装调整方使的特点。应用范畴比较广泛,传动方向可以多处变换,有利于综合利用。但平皮带传动的传动比较小,一般在5以内,传递功率一般22~30kW。因此,在功率小于40kW的小型泵站,特别是柴油机站和暂时站中,广为应用。另外,平皮带传动占地较大,且易打滑,传动比不准确,使用中有一定振动,不够平稳,需经常保护,使用寿命不长。因此,平皮带传动一般仅用于小型泵站的变速传动或柴油机组的传动。

平皮带断面为矩形,是由数层橡胶和帆布粘结而成。根据使用条件,平皮传动可分为开口式、交叉式和半交叉式三种(图4-3)。开口式传动用于动力机和水泵轴线平行且转向一致的场合;
交叉传动用于二者转向相反的场合;
而半交叉传动用于卧式机带动立式泵的场合。平皮带在使用于交叉和半交叉传动时,一方面传动效率要降低,另一方面平皮带的使用寿命要缩短,应尽量避免使用。

①开口传动。这是常见的一种传动形式,布置简单,应用广泛。它适用于两轴互相平行,旋转方向一致的场合。皮带主动边(紧边)应在下面,从动边(松 边)应在上面,这样对传动有利。传递功率较大,常摘用的传动速度V=5~25m/s,传动比i=1/3~3,最大可达来1/5~5。在实际使用中受安装和治理条件的限制,平皮带传动效率往往低于三角皮带。目前平皮带有逐步被三角带所代替的趋势。

②交叉传动。这种传动型式适用于两轴互相平行,两个皮带轮旋转方向相反的场合。其优点是包角比开口传动大,对传动有利。缺点是皮带在交叉处容易磨损,使用寿命短。因此只适用于速度较低(V<15m/s),中心距较大(A>20b,b为皮带宽度)的情况,其传动比i=1/6~6,传递功率不超过开口传动的75~85%。

③半交叉传动。这种传动适用于两轴交叉成90°的定向旋转,皮带轮不能倒转,传动速度V<15m/s,其传动比i=1/3~3,传递功率不超过开口传动容许荷载的70~80%。为了防止皮带从皮带轮上脱落,主动轮与从动轮在垂直方向应有a=(0.1~0.2)b的距离。在水平方向应有c=(0.5~0.6)b(b为皮带宽度)的距离。皮带与皮带轮的折角α不大于15°。

(2)三角皮带传动 由于三角带具有梯形断面,两侧与轮槽能很好地接触,摩擦力比平皮带大,因此传动比较大,一般传动比为7,必要时可达10;
同时占地面积比平皮带小。但三角带轮加工比平皮带轮困难,使用也不如平皮带方便,不能交叉和半交叉传动。

三角皮带传动与平皮带传动相比,具有传动平稳、传动比和传递的功率较大,占地较小的优点。因此,三角皮带传动广泛用于小型泵站中作为间接传动的方式。

(3)齿轮传动 齿轮传动具有传动效率高、结构紧凑、占地小、传动比准确、传递的功率大、寿命长等优点。但由于齿轮传动制造工艺要求高,价格较贵,同时目前受来机械加工水平和材质的限制,所以使用尚不普通。

在动力机轴线和水泵轴线相互平行时,可摘用圆柱形齿轮传动。当两轴线相互垂直时,可摘用伞齿轮传动。当两轴线在同一直线上时,则应选用行星齿轮传动。

1分快3 传动方式的挑选与所挑选的泵型有很大关系。一般离心泵及S型双吸泵选用与电动机直联的方式。口径350mm以下混流泵一般选用平皮带传动,口径400mm及以上的混流泵多摘用三角皮带传动。立式轴流泵及其它立式泵一般多摘用直联传动。小型轴流泵也可选用皮带传动。在挑选柴油机传动时,因柴油机可进行转速调剂,可选用离合器与水泵直接联接。在挑选高速电动机带动低速轴流泵时,可以挑选齿轮箱间接传动。

1分快3 4。6小型泵站电动机起动方式 电动机的起动方式分全压直接起动和降压起动两种。能否直接起动主要取决于电网容量的大小,同时与电动机型式、起动次数和电网上其它用户答应电动机起动干扰的程度有关。摘用直接起动具有设备简单、起动时间短、起动转矩大等优点,在电源容量大的条件下,宜摘用直接起动方式。对小型泵站的电机,答应直接起动的最大容量(以kVA运算),一般不宜超过变压器容量的35%。

(1) 直接起动的设备挑选 电动机直接起动一般摘用磁力起动器、交流接触器或低压断路器等。

(2) 降压起动的设备挑选 常用降压起动的方式如表4-17所示。

表4-17 电动机常用降压起动方式比较 起动方式 电阻降压起动 自耦变压器降压起动 Y-△起动 起动电压 KUN KUN 0.58UN 起动电流 KIst K2Ist 0.33Ist 起动转矩 K2Mst K2Mst 0.33Mst 起动方式的特点及使用范畴 电动机定子回路中串联电阻降压起动,起动后把电阻短接。起动中电能损耗大,受电阻容量限制,起动次数不能频繁。仅适用于中等容量电动机起动。泵站中较少摘用。

电动机定子回路接入自耦变压器起动,起动后切除变压器。起动电流与电压平方成比例减小。可根据需要改变绕组抽头,来挑选起动电压。但体积大,价格高,不能频繁起动。适用于正常运行时接法为星形的较大容量的电动机起动,是小型泵站经常摘用的起动方式。

适用于正常运行时△接法的中小容量电动机起动。设备筒单,价格低,维修方便。可以频繁起动。起动电流小,起动转矩也小,而且起动转矩无法调整,是小型泵站经常摘用的起动方式。

* UN—电动机额定电压;
ISt—电动机全压起动时的起动电流;
MSt—电动机全压起动时的起动转矩;
K—起动电压/额定电压;
对自耦变压器K为变比。

(3) 电机软起动技术 水泵用驱动电机一般都摘用三相异步电动机,这种电动机起动电流约为(4~7)IN,起动转矩约为(1.2~2)MN (IN、 MN为电动机额定电流、额定转矩)。轻载情况下能在极短的时间内使转速由零升至额定转速。电动机起动过程虽然很短,但起动过程中存在许多问题,对整个系统安全稳固运行产生不利影响。

1)三相异步电动机起动和制动过程中存在的问题 三相异步电动机全压直接起动时, 由于起动电流大大高于正常工作电流,会引起电网电压下降, 导致其它设备低电压保护跳闸,或其它电机因驱动转矩下降而堵转。要保证电网正常工作,往往加大配电变压器的容量, 造成设备投资增加。电动机本身因为起动电流大,在频繁起动场合易使电机绕组过热受损。另一方面,突变的起动转矩对电机的轴承及减速齿轮产生冲击,使其机械寿命下降。对泵、风机类负载,会使皮带打滑,泵内管道水压变化大, 造成管道破裂。常规的降压起动方法仍旧存在着对电网和负载的冲击, 不能从根本上解决问题。

2) 软起动器的功用和性能 晶闸管软起动,是装置输出的电压按一定规律上升,被控负载的电压由零或一定值逐步地升来全电压,且其转速相应地由零平滑地加速来额定转速的过程。软起动装置是目前在电机挈动中应用效果较好值得广泛推广的一种新型装置。该装置特别是在水泵和转动惯量较大的挈动中具有广阔的前景。

软起动装置是一种先进的降压起动装置。具有软起动、脉冲起动、紧急起动、软制动、暂停、自由停机、直流能耗制动、节能运行、超温报警、运行检测等功能。还配有PC机插口,具有过载、缺相、短路等保护功能,还能对潜水泵的油箱温度探测、油箱浮球动作、定子温度及防潮动作、干运转、轴承超温等作出相应的保护计策。该装置结构紧凑,性能稳固、可靠,适合于长期运行和频繁起动的负载。该装置是自耦减压、星形-三角形等传统起动装置的一种理想换代产品。

软起动器具有优良的软起动特性,可靠性高、寿命长、无需维修。适用于各种机电一体化产品,但应注意的是:软起动器只能解决起动和制动短暂时间过程中的问题,不能用于调速。对于有调速要求的电力挈动系统,宜摘用变频调速,其调速性能好,能避免全压起动的所有缺点,且节能效果明显。

对不经常运行的小型排水泵站, 由于软起动器的电子元器件集成电路可能出现反常, 建议摘用干式补偿器控制。

第5章 辅助设备的选型配套 5.1充水设备的选型 当水泵安装高度高于进水池水位时,起动时必须充水。小型水泵多摘用水环式真空泵抽气充水。其抽气量Q气可按下式运算:
Q气=KK1V/T (5-1) 式中 V—离心泵出水管闸阀以下或混流泵出口拍门以下管道及泵内的空气总体积(L);

T—形成真空所需的时间,离心泵单泵抽气充水时间不宜超过5min;
混流泵不宜超过10min;

K—安全系数, K=1.5;

K1—变化系数系数, K1=10/(10-H吸);

H吸—水泵进水管中心至进水池水面的垂直高度(m)。

根据式5-1运算的抽气量挑选真空泵,小型泵站一般可选用SZB或SZG型水环式真空泵,根据Q气的大小,选用4L/s或8L/s的泵型。

对摘用虹吸式出水流道的泵站,为了减少起动时不稳固工况的影响,亦应配备抽真空系统。抽气管进口应布置在驼峰出水侧外壁且低于驼峰底部0.2~0.3m处。为了减少抽真空时间,可选用抽气量较大的SZ型真空泵,SZ-1型抽气量为25L/s,SZ-2型为60L/s。

对安装4台套机组以上的中型泵站,真空泵宜设2台,互为备用。一般在第一台泵充水起动投入运行后,即可利用己运行的泵内负压或虹吸式出水流道驼峰负压,作待起动机组抽真空之用。

5.2供水设备的选型 在技术供水中,常用卧式离心泵作供水泵,供水泵的流量Qp按下式运算:
Qp=QjZj/Zp (5-2) 式中 Qj—台机组用水量(m³/s);

Zj—机组台数;

1分快3 Zp—运转的供水泵台数(不包括备用供水泵)。小型泵站在需要时一般选用1~2台供水泵。

供水泵的扬程应按照在供水管中通过最大流量时,供水泵能保证相距最远的用水设备获得所需的工作压力和克服管路阻力来运算。

当摘用水塔或水池集中供水时,其有效容积应满足下列要求:
(1) 中型轴流泵站与混流泵站,全站30min的用水量;

(2) 小型泵站,全站2~4h的用水量;

(3) 干旱地区的多级泵站,应充分考虑运行和治理人员的生活用水。

供水系统中除供水泵外,还应正确挑选滤水器。滤水器的挑选主要取决于供水水源含泥沙和悬浮物的程度。滤水器的个数应满足清理滤水器时不中断机组的供水。摘用转筒式滤水器时,由于它能在工作过程中进行冲洗,所以同一管路上只需装一个即可。而摘用固定式滤水器时则要装两个。

5.3排水设备的选型 一般小型泵站中,除水泵中心在进水位以下的封闭式泵房外,可不设置排水泵。在中型泵站中,如水泵中心低于进水位,为排除生产用水、渗漏水及保证水泵检修的需要,应设置排水泵。一般排水泵不应少于2台,其容量应满足下列要求:
(1)无调相运行的泵站,按4~6h排除一条流道内积水和上、下游闸门漏水量之和确定。

(2)渗漏排水自成系统时,按15~20min排除集水井积水确定,并设一台备用泵。

(3)排水泵的净扬程按排水管出口最高水位与排水廊道或集水开的最低水位确定。

排水泵一般可选用B型离心泵或S型双吸离心泵。

5.4通风降温设备的选型 泵站内室温一般较高,特别在夏季运行时,温度更高,必须设法降低室内温度,以保证设备安全运行和治理人员正常工作。

当电动机功率较小,泵房摘用分基型结构时,可以摘用自然通风降温的方法。当电动机功率较大,而机房又是潜没式或落井式等干室型泵房,以及对于自然通风不能达来降温效果的中型泵站,就必须摘用机械通风的方式。

机械通风一般有下面四种方式:摘用机械抽风装置(敞进密排方式)。该方式是用通风管与电动机的排风口相连接,将热空气直接排至室外。其排出口的高度应在室外檐口以上,以免热风从门窗口倒灌。

摘用机械进风装置,用通风机和通风管送风至泵房下面,电动机冷却摘用自然排风。

摘用机械进风和机械抽风装置,用通风机和通风管送风至泵房下面,并另用管道与电动机的排风口相连接,将热空气直接排至室外。

自然通风与机械通风相结合,当自然通风不能满足机房内降温要求时,在机房墙壁或屋面上设置排风机,将室内热空气排至室外。

1分快3 适合泵站使用的通风机主要有离心式风机和轴流机风机两种。具体规格型号可参考有关《风机产品样本》。通风机的选型主要必须通过通风运算,确定机械通风所需的空气量和所需风压,并根据运算的风量和风压进行挑选。

5.5摘暖设备的选型 泵站主泵房内一般不设摘暖设备。当泵站必须在冬季运行时,电动机层优先考虑电动机热风摘暖,如电动机冷却进风温度低于5℃,应摘用电热器或在泵房内布置暖气等摘暖设备。对冬季不运行的泵站,当室内温度低于0℃时,对无法排干放空积水的设备,应第一考虑摘用局部保温措施,在仍达不来防冻要求时,应考虑局部取暖,以防止冻坏设备。

对中型泵站的蓄电池室、中控室、运算机房等室内的温度一般不宜低于15℃。在这些地方,必要时可装设密闭式电热器或空调设备,不得摘用火炉摘暖。

5.6起复设备的选型 起复设备的挑选主要是根据泵房内最复设备的复量确定。如设备为可拆卸起吊时,则应考虑其中最复部件。起复设备的提升高度应满足机组安装和检修的要求。

当设备或部件最大复量不超过1t,或机组数目不多时,一般不设置固定的起复设备,而摘用手拉葫芦与三角架相配合。其起复高度一般在2.5m以下。

当设备最大复量在5t以下;
或虽然最大复量在10t以下,但机组台数较少,起复设备利用率较低;
或设备复量虽不超过1t,而机组台数较多时,可在泵房内设置手动或电动单轨小车,其工字钢轨道固定于屋面大梁或屋架的下弦上,轨道宜布置在正对机组轴线的位置上。SG型手动单轨小车的起复量有1~30t各种档次,提升高度3~10m,各种型号的手动单轨小车技术规格如表5-1所示。

表5-1 SG型手动单轨小车技术规格 型 号 起复量 (t) 提升高度 (m) 手拉力 (kg) 工字钢型号 总复量 (kg) SG-1 SG-2 SG-3 SG-5 SG-10 1 2 3 5 10 3~10 3~10 3~10 3~10 3~10 10 15 16 25 25 14a~22a 24a~36a 30a~45a 36a~50a 45a~60a 45 58 96 117 322 对机组台数较多的中型泵站,由于起复量较大,起复频率较多,泵房的跨度一般也较大,所以在设置起复设备时多摘用电动单梁或双梁起复机。在选型时可根据起复量、行车跨度要求,参照有关产品样本挑选合适的定型产品。在小型泵站中,一般可选用JHH型环链式电动葫芦,与电动运行小车或手动小车配合使用。它是一种体积小、复量轻、价格低、使用方便的起复设备,能较大地提高工效、减轻劳动强度,比手拉葫芦和钢丝绳式电动葫芦具有更大的优越性。环链式电动葫芦共有三种规格:悬挂式环链电动葫芦、手拉链轮式环链电动葫芦及电动运行环链电动葫芦。在小型泵站以及机组台数较少的泵站可选用手拉式环链电动葫芦;
在机组台数2台以上的小型泵站可选用手拉链轮式电动葫芦;
对安装中型水泵的泵站,且机组台数在3台以上时,可选用电动式电动葫芦。表5-2为各种JHH型环链式电动葫芦的主要性能和技术参数。另外,在设计起复行车轨道时应注意,行车的跨度级差按0.5m选取,并按此来修正主机房的跨度。

在泵站中,除了以上机房内的主要起复设备外,根据泵站的规模以及安装、维修的需要,在泵房上、下游工作桥上还可配备固定式或移动式检修闸门的起复设备。在泵站的检修间内,并可适当配备汽车、手拉葫芦、千斤顶等专用起复运输设备。

表5-2 JHH型环链式电动葫芦的主要性能和技术参数 型号 JHH-250 JHH-500 JHH-1000 JHH-2000 JH-1600 JHH-3200 起复量(kg) 250 500 1000 2000 1600 3200 起升高度(m) 3 起升电机 功率 (kW) 0.2 0.3 0.4 0.5 0.8 1.1 起升速度m/min 2 1 2 1 2 1 运行电机 0.14 0.14 0.2 0.2 0.3 0.3 工字钢型号 14-28B 自复(kg) 55 60 5.7拦污设施与清污设备的选型 5.7.1小型泵站的拦污方式 小型泵站水泵的进水侧,一般为河流或明渠。中型排涝泵站,排区范畴内村镇密布,人口众多,交通船只繁忙,致使流入河道内的污物急剧增加。另外河道内水生植物繁育迅速,盘根错节, 加上人们抛弃的各种塑料物品、死牲畜、树木及各种各样的杂物随水流流向泵站进水池, 成为泵站安全运行的一大隐患。

泵站污物的积聚, 使拦污栅前后形成水位差。拦污栅前污物大量积聚时,使栅前后形成水位差,严复时高达1m 以上。一方面恶化了进水流态,减少了水泵浸没水深,加剧了水泵汽蚀振动。另一方面增大了水泵扬程,使流量减少、效率降低、能耗增加。试验表明,拦污栅污物严复,可使水泵效率下降5%,流量减少10%,功率增加15%以上。另外,当栅前后水位差过大时,还会造成拦污栅受力过大而变形,甚至造成拦污栅被吸入流道内的事故。另一方面,污物的积聚还会造成泵的损坏或停泵事故。当污物中的木棍等硬物吸入水泵时,可能导致打断叶片而损坏水泵。另外污物中的塑料布、尼龙袋及成团的杂草吸入水泵后,很容易缠绕在叶片上,轻则造成不平稳运行产生振动,复则使电动机过载或产生堵转的事故。另外,污物的增加也是造成水泵轴承、大轴磨损加剧的主要原因。

小型泵站的拦污设施按照结构形式可分为格栅式拦污栅和拦污网两种。根据它们设置的位置可以分为下列几种方式:
(1)进水池或流道进口拦污。在进水流道进口设有拦污栅槽,槽中放入拦污栅。这种拦污栅用角钢或槽钢制成框架,框架中插入扁钢。这种拦污栅强度低,过栅水流流速大,水流通过时阻力缺失也较大,杂草和污物堵塞后对水泵流态影响较大。这种格栅式拦污栅是目前小型泵站的主要拦污方式。

(2)引水闸口拦污。对一些中型泵站,在引水闸或排涝闸的闸口设置格栅式拦污栅。由于在机组全部运行时过闸流速比进水池进口流速要大,因此过栅缺失也大。

(3)在引河中设置拦污栅桥。在距泵站40~80m 范畴内设置专门的拦污栅桥。由于引河断面大,流速低,污物分散,因此过栅缺失小,拦污效果好。

(4)在引河中设置浮筒式拦污网。这种拦污网根据河道污物状况摘取上部拦污和全断面拦污两种方式。如主要是水面漂浮物,则可摘用浮筒式拦污网。如河道中杂草较多,往往随水底水流一起流动,这时可以将拦污网用复物沉至河底,实行全断面拦污。根据污物多少,在河道中可设置1~2道拦污网。

(5)几种拦污方式混合摘用,除在进水闸设置拦污栅或在河道中设置拦污网外,在进水池或进水流道口又设置第二道栏污栅。第二道栏污栅设置的目的,是在第一道作为主要拦污的拦污栅下游明渠内还有进渠污物时,不会将进渠污物吸入泵内。另外,为防止万一发生事故等保安目的而设置的第二道拦污栅栅距可适当增大来150~200mm。

5.7.2拦污栅设计 (1) 拦污栅的栅距设计 为了提高拦污效果,对拦污栅应摘用合适的栅距。栅距的大小直接影响拦污效果和拦污栅的阻力系数。应根据河道中污物的类型和多少来确定合理的栅距。一般拦污栅的有效栅距,需要根据水泵形式、叶轮过流面积、垃圾的性质和数量等来决定,但一般以水泵口径的1/10~1/30为标准。对小型轴流泵,叶轮间有较宽阔的通道和较强的过流能力,栅距不宜定得太小,以免增加水力缺失和形成污物过多的积聚。与水泵口径相对应的拦污栅标准有效栅距如表5-3所示。一般污物情况下,栅距可适当增大,以减少水流过栅缺失,其有效栅距以80~120mm为宜。

(2) 拦污栅的倾斜角度 在人工清污的情况下,一般拦污栅可垂直放置或设置60°~80°的倾角。在机械清污时,可取倾角70°左右。有时,根据不同的清污机械,拦污栅的倾角也可取90°。

表5-3 拦污栅标准有效栅距 水 泵 口 径 (mm) 拦污栅有效栅距 (mm) 200~300 350~500 600~800 ≥900 25~40 35~50 45~60 60~100 在小型泵站中,格栅式拦污栅均为平面式拦污栅,垂直或略倾斜放置。一旦污物积聚,均沿拦污栅宽度方向平均积聚于全部表面,造成过水断面减少,过流能力下降。对宽度在3m以下的栏污栅可考虑摘用人字形拦污栅,这种拦污栅的污物积聚于拦污栅两端,因此过水断面大,水流阻力小,同时污物也便于清除。但必须注意制作时,应保证栅条的放置方向并不与框架正交,而应平行于水流方向放置。

(3) 拦污栅栅前流速设计 在设计运行起始水位下通过设计流量时,拦污栅栅前平均流速,对人工清污方式,取V=0.3m/s;
对机械清污方式,取V=0.5m/s。即使在超过设计标准的大流量情况下,栅前最大流速亦不宜超过V=1m/s。

(4) 拦污栅的强度设计 拦污栅的框架多摘用角钢或槽钢制作,其强度按钢结构构件进行设计。应保证在栅前最高设计水位下,栅前后水位差超过1m时,保证拦污栅的强度不会出现问题。

5.7.3 小型泵站的清污设施 小型泵站的清污方式主要有人工清污和机械清污两种方式。对年运行时间短或污物不是十分严复的泵站,可考虑摘用人工清污。由于拦污栅前流速较大,在污物积聚较多时,往往人力清除十分困难,而且人力清除效果差,速度慢。因此对中型泵站可设置机械清污装置。目前主要的清污机械有回转式、移动挠斗式和挖掘式清污机三种,可供泵站设计时参考。

除了以上介绍的三种清污机以外,在泵站设计中,还可以考虑摘用切割式清污的方式。利用水泵叶轮头安装二片对称的不锈钢刀片。在水泵运转时,刀片一起转动,将吸入流道内的污物切碎随抽送的水流一起带走。摘用这种清污方式只需在流道进口安装栅距较大的简易拦污栅即可。这种安装于叶片下方的清污刀片实际上也起着前置导轮的作用,为叶片进口提供了一定的速度环量和能量,使叶片的汽蚀性能有很大提高。

1分快3 无论摘取何种清污方式和清污设施,在拦污栅与机房外墙之间均需设置一定的距离,以保证把垃圾捞上来所需的作业空间。在人工清污时,此距离应不小于1m。在机械清污时,此距离应不小于2m。另外,为了保证拦污栅和清污机的安装与检修,在拦污栅外侧应设置检修门槽和叠梁式闸门。

第6章 水泵管路设计 6.1水泵管路与水力缺失的关系 进出水管路是水泵装置的复要组成部分。水流在管路内流动时,为了克服管道沿程阻力和局部阻力,将消耗一部分能量,这部分能量消耗,即是管路的水力缺失。管路阻力越大,则管路缺失也越大,管道效率就越低。为了提高管道效率,就必须设法尽量减少管路的阻力及管路阻力所造成的水力缺失。管路水力缺失由沿程缺失h沿及局部缺失h局两部份组成。由水力学,可得管路阻力缺失hf为:
hf= h沿+h局=10.29 Q2 +0.083∑Q2 (6-1) 式中 n—管道内壁粗糙系数;

L—管道总长(m);

Q—通过管道的泵的设计流量(m³/s);

d—管道直径(m);

∑ξ局—管路局部阻力系数之和。

从式(6-1)可以看出,在一定流量的情况下,管道的沿程缺失与管道的长度、直径、管材内壁的糙率有关。而管道的局部缺失则与管路附件的形状、大小等因素有关。

因此管路设计的主要任务包括管路及管路附件的布置、管材的挑选和管径的确定等方面的内容。通过优化设计,可以保证在最少的投资下,获得最优的管路设置,其水力缺失最小。

管路布置与泵站实际扬程、水泵的类型、水泵安装高程、泵房及进出水池的结构形式等因素有关。一般轴流泵站的管路布置较为简单,主要考虑进出水流道的设计,而离心泵和混流泵站的管路布置则较为复杂。管路布置时,一般应遵循下列原则:
(1)管路长度要尽量缩短。由于管路沿程水头缺失与管道长度成正比,管路越长,则沿程水头缺失越大,管道效率越低。因此减少管路长度,不仅能节省管路投资,同时还可降低能耗。

(2)尽量减少不必要的管路附件,以降低局部水力缺失。管路附件是保证水泵和管路系统正常工作而不可缺少的设备。但管路附件越多,则管路的局部水头缺失越大,管道效率就越低。管路附件的配置原则应符合经济安全的要求,即既要设置简单需要的附件,使所造成的局部缺失最小,同时又能保证机组长期安全运行、治理方便。为了减少管路水力缺失,对离心泵和混流泵应尽量取消底阀和逆止阀,减少弯头。混流泵还可摘用斜装的方法,以缩短管路长度,减少弯头。同时应合理加大出水管道出口直径,减少出口水力缺失,并摘用轻质拍门,减少拍门水力缺失等。

1分快3 (3)增大管道直径。水力缺失与管道直径d的5次方成反比,因此,增大管道直径可显著地减少管路水力缺失。但是,管道直径的增大,又会使工程投资增加。特别在高扬程泵站中,管道费用在泵站总投资中占有很大比复。因此,在设计中,应进行技术经济比效,以确定合适的管径。

(4)增加管道内壁光滑度。在设计中,应根据工程情况选用内壁光滑的管材。同时,应保证管子接头优良光滑,以减少管路阻力系数,从而减少沿程缺失。

6.2小型泵站管道挑选 小型泵站中常用的管道有钢管、铸铁管、预应力混凝土管以及钢丝网水泥管等。在挑选管道时,不仅应保证管道内壁光滑和具有足够的耐压、抗拉等机械强度外,同时应挑选合适的管径,以减少水力缺失,降低使用成本。

6.2.1管道材料的挑选 (1)铸铁管 它的寿命长,一般不要保养,可埋设在地下,但复量大,易碎裂,一般适用于固定安装的泵站。小型泵站常用铸铁管规格如表6-1所示。

(2)钢管 钢管分无缝钢管、水煤气管(即白铁管和黑铁管)、对焊钢管三种。无缝钢管一般不用于机电排灌;
水煤气管适用于小口径泵站口径在150mm以下的吸水管和出水管或真空泵的抽气管道;
对焊钢管用薄板对焊制成,适合较大口径水泵(200mm以上)的吸水管或出水管,但钢板厚度在 3mm以下的对焊管一般只适用于300mm以下的流动机泵和低扬程地区的小型固定泵站。钢管与铸铁管相比,它复量轻,不易破裂,表面光滑,但容易生锈,需经常保养,寿命较短。小型泵站常用铁管和对焊钢管规格如表6-2、6-3所示。

(3)钢筋混凝土管 钢筋混凝土预制管一般口径较小。它的特点是寿命长,不需保养,但较笨复,运输困难,接头处止水不良,易漏水或漏气,较大型的轴流泵装置的进出水管可就地浇筑。预应力钢筋混凝土管承压力大,可用于作为高扬程离心泵长距离的出水管道。钢丝网水泥管是用钢丝网作骨架,配以水泥砂浆经离心机制成的一种压力管。其优点是管壁较薄,复量较轻,用筋量少,但使用中容易损坏及剥蚀露筋,且运输安装过程中容易损坏。因此一般适用于低扬程出水管道。小型泵站常用钢筋混凝土管规格如表6-4所示。

(4)胶管 胶管是一种可以屈折的柔性管道,可分为吸引胶管和压力胶管两种。吸引胶管承担压力小,适合做吸水管。压力胶管承担压力大,适合做出水管路。胶管价格贵,寿命较短,适用于流动泵使用。小型泵站常用吸引胶管和压力胶管规格如表6-5、6-6所示。

(5)塑料管 目前排灌上用的塑料管是用聚氯乙烯树脂加稳固剂、润滑剂,经制管机挤压加工成型,其优点是复量轻、内壁光滑、不受酸、碱、盐、油等介质的侵蚀;
缺点是比较脆,在露天及阳光曝晒下易老化,冬季天冷易冻坏。塑料管一般多用于小型泵站,其规格如表6-7所示。

(6)玻璃钢管 玻璃钢管是由玻璃纤维布、不饱和环氧树脂加固化剂、抗老化剂等材料制成。通过手糊成型或模压成型。玻璃钢管整体抗弯能力较强,输水时设计压力不低于0.25MPa,即能承担25m的水压力,因此适用于中等扬程泵站用进出水管道。玻璃钢管道内壁光滑,管道粗糙系数n<0.010,摩阻系数λ=0.0176,其阻力系数比铸铁管减少40%。玻璃钢管的使用寿命一般在10~15年左右。

表6-1 铸铁管(普通压力0.75MPa)规格表(mm) 公称通径 砂型离心铸铁管 砂型立式铸铁管 外径 壁厚 内径 外径 壁厚 内径 100 150 200 250 300 350 400 450 217.6 268.8 320.2 371.6 423.0 474.9 8.8 9.4 10.1 10.8 11.5 12.2 200 250 300 350 400 450 117.0 168.0 217.6 268.8 320.2 371.6 423.0 474.0 8.5 9.0 9.8 10.4 11.1 11.8 12.5 13.0 100 150 198 248 298 348 398 448 表6-2 白铁管、黑铁管规格表 公称通径(mm) 英寸 外径(mm) 壁厚(mm) 内径(mm) 100 150 4 6 114 165 4.0 4.5 106 156 表6-3 对焊铁管(熟铁管)规格表 公称通径 (mm) 壁厚 (mm) 每米复量 (kg/m) 法兰规格 法兰螺丝 (只) 法兰螺孔(mm) 厚度 (mm) 外径 (mm) 螺孔中心圆直径 螺孔直径 (mm) 100 2.0 2.2 2.5 5.33 5.91 6.79 9.0 220 8 150 2.0 2.5 3.0 7.99 10.18 12.80 9 260 8 225 18 200 2.5 3.0 3.5 13.57 16.91 19.68 9 315 8 280 18 250 2.5 3.0 3.5 16.96 21.33 24.60 10~12 370 12 335 18 300 2.5 3.0 3.5 20.35 25.60 29.52 14 435 12 395 23 350 2.5 3.0 3.5 23.75 29.86 34.44 14 485 16 445 23 表6-4 钢筋混凝土预制管规格表 公称内径 (mm) 壁 厚 (mm) 外 径 (mm) 管 长 (m) 理 论 复 量 (kg) 试 验 压 力 (MPa) 0.2 0.4 0.6 0.8 100 150 200 250 300 350 400 500 600 700 800 900 40 40 35 40 45 50 55 65 75 85 90 95 180 230 270 330 390 450 510 630 750 870 980 1090 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.43 2.43 2.43 2.43 2.43 2.43 86 116 126 178 238 307 469 687 952 1258 1525 1794 86 118 128 180 249 311 474 697 969 1271 1544 1834 88 120 131 185 252 320 493 726 1030 1359 1634 89 122 155 190 261 337 510 757 1063 表6-5 普通压力胶管规格表 公称内径(mm) 内径(mm) 头布层数 每根长度(m) 100 125 150 200 102 127 152 203 4 5 5 6 8 8 8 5 表6-6 吸引胶管规格表 公称内径(mm) 内径(mm) 头布层数 每根长度(m) 100 125 150 200 250 300 350 102 127 152 203 254 305 356 4 4 4 5 5 6 7 8 8 8 5 5 5 5 表6-7 塑料管规格表(mm) 公称内径(mm) 内径(mm) 外径 壁厚 100 125 150 200 100 124 150 198 114 140 166 218 7 8 8 10 6.2.3出水管道经济管径的确定 (1)根据年费用最小的原则确定管径 在高扬程泵站中,出水管道往往较长,在泵站总投资中,管道费用所占的比复也较大。另外,在长期运行中,长距离管道所引起的水力缺失要耗费大量的能源,又直接影响泵站的年运行费用。从节省泵站建设投资的角度出发,期望管道直径愈小愈好;
而从减少管路水力缺失,节省泵站年运行费用角度出发,则期望管道直径愈大愈好。因此,在确定长距离出水管道的管径时,通常根据年费用最小的原则来确定管径。如图6-4所示,第一根据不同的管径分别运算出管道的年费用Y1(管道总投资按动态分析法折算来每年的费用与管道年维修费、治理费之和)和年耗电费Y2(管道每年因摩擦阻力而损耗的电能费用),并绘出Y1~d和Y2~d曲线,再据此绘出(Y1+Y2)~d曲线,该曲线年费用最低点所对应的管径d,即为该水泵出水管道的经济管径。

(2)根据泵站的净扬程和管道的流量确定管径 根据泵站的净扬程和管道的流量,可按下列体会公式估算所需要的经济管径:
d= (6-8) 式中 d—经济管径(m);

Qmax—出水管道通过的最大流量(m³/s);

Ha—泵站净扬程(m)。

按式(6-8)运算的经济管径如表6-11所示。按表6-11所确定的出水管道直径对高扬程泵 站较为适合。对中低扬程泵站,表中所列管径偏大,建议按表6-8~6-10选用。

表6-8 离心泵配套管径表 型 号 流 量 (m³/s) 扬 程 (m) 进水管直径(mm) 出水管直径(mm) 泵进口 运算值 配用管径 泵出口 运算值 配用管径 250S-14 250S-14A 10Sh-13 10Sh-13A 12Sh-13 12Sh-13A 300S-19 300S-19A 300S-12 300S-12A 14Sh-13 14Sh-13A 350S-26 350S-26A 350S-16 350S-16A 20Sh-13 20Sh-13A 500S-22 500S-22A 0.1345 0.1165 0.135 0.115 0.220 0.200 0.219 0.1945 0.219 0.1945 0.350 0.310 0.350 0.314 0.350 0.314 0.560 0.520 0.561 0.500 14 10 23.5 20.3 32.2 26 19 15 12 10 43.8 36 26 21 16 12 35.1 31 22 17 250 250 250 250 300 300 300 300 300 300 350 350 350 350 350 350 500 500 500 500 239 235 226 214 269 264 285 279 304 297 319 308 336 329 359 358 398 391 424 419 250 250 250 250 300 300 300 300 300 300 350 350 350 350 400 400 500 500 500 500 200 200 200 200 250 250 250 250 300 300 300 300 300 300 350 350 350 350 400 400 239 235 226 214 269 264 285 279 304 297 329 308 336 329 359 358 398 391 424 419 250 250 250 250 300 300 300 300 300 300 350 300 350 350 350 350 400 400 450 450 表6-9 混流泵配套管径表 型 号 转速 (r/min) 流量 (m³/s) 扬程 (m) 进水管直径(mm) 出水管直径(mm) 泵进口 运算值 配用管径 泵出口 运算值 配用管径 10HB-30 12HB-40 12HBC2-40 12HB-50T 14HBC-40 16HBC-40 16HBC-30 20HBC-40 26HB-30 26HB-40 980 980 1450 1600 730 980 1300 1450 1600 730 980 730 980 730 980 580 730 490 590 450 0.125 0.125 0.180 0.200 0.161 0.217 0.288 0.283 0.317 0.207 0.278 0.350 0.470 0.383 0.512 0.550 0.692 0.923 1.111 0.944 7.0 4.8 11.6 14.3 3.9 7.0 142.3 10.6 12.8 4.4 8.0 6.8 12.3 10 18 6.2 9.8 9.7 14 6.5 250 250 250 250 300 300 300 300 300 350 350 400 400 400 400 500 500 650 650 650 265 283 290 295 333 342 355 360 368 366 375 430 443 418 434 544 553 635 646 699 300 300 300 300 350 350 350 400 400 400 400 450 450 450 450 550 550 650 650 700 250 250 250 250 300 300 300 300 300 350 350 400 400 400 400 500 500 650 650 650 265 283 290 295 333 342 355 360 368 366 375 430 443 418 434 544 553 635 646 699 300 300 300 300 350 350 350 400 400 400 400 450 450 450 450 550 550 650 650 700 26HB-50 250HW-4 250HW-5 250HW-8 250HW-12 300HW-4 300HW-5 300HW-8 300HW-12 350HW-5 400HW-5 400HW-8 400HW-12 500HW-7 500HW-11 700HW-7 700HW-11 470 580 485 590 970 1180 1180 1180 970 970 970 970 970 730 730 730 730 730 580 580 0.986 1.217 0.920 1.120 0.167 0.150 0.150 0.150 0.176 0.220 0.220 0.220 0.250 0.400 0.400 0.400 0.650 0.650 1.015 1.015 7.1 10.8 5.1 7.55 4.1 5.0 8.0 12.5 4.4 5.0 8.0 12.5 5.3 5.0 8.0 12.5 7.0 11.0 7.0 11.0 650 650 650 650 250 250 250 250 300 300 300 300 350 400 400 400 500 500 700 700 700 709 728 735 335 306 282 265 338 367 336 314 385 488 444 410 575 525 712 648 700 700 750 750 350 350 300 300 350 400 350 350 400 500 450 450 600 550 750 700 650 650 650 650 250 250 250 250 300 300 300 300 350 400 400 400 500 500 700 700 700 709 728 735 335 306 282 265 338 367 336 314 385 488 444 410 575 525 712 648 700 700 750 750 350 350 300 300 350 400 350 350 400 500 450 450 600 550 750 700 (3)根据经济流速确定经济管径 管径d(m)与管道内的流速V(m/s)和流量Q(m³/s)有下列关系:
(6-9) 管道中的经济流速对净扬程50m以下的泵站可取为1.5~2.0m/s;
净扬程50~100m的泵站,可取2.0~2.5m/s。因此经济管径可用下式估算:
Ha<50m, d=(0.923~0.799) 50m 当Q<30L/s时, d=26 当Q>30L/s时, d=23 式中 Q—通过管道的流量(L/s);

d—出水管道的直径(mm)。

6.3水泵管路水头缺失运算 水泵管路水头缺失包括因沿程摩阻所造成的沿程水头缺失以及因管路局部形状改变和管路附件等所造成的局部水头缺失。其缺失水头通常用ξ表示为速度水头的函数或用S表示成Q2的函数。

6.3.1管路沿程水头缺失的运算 (1)达西公式(用于小口径管道) (6-10) 式中 h沿—管路沿程水头缺失(m);

L—包括进出水管路在内的管道总长度(m);

d—管道内径(m),对直径小于300mm的管道,考虑锈蚀和沉垢影响,运算内径时应减去l mm;

V—管道内平均流速(m/s);

λ—摩阻系数,数值如表6-12所示。对于钢管和铸铁管道,也可按下式运算:
(6-11) 将(6-11)式的关系代入(6-10)式可得 (6-12) 表6-10 轴流泵配套管径表 型 号 转速 (r/min) 流量 (m³/s) 扬 程 (m) 出水管直径(mm) 泵出口 (mm) 装置效率达来50% 装置效率达来54.5% 运算值 配用管径 运算值 配用管径 14ZLB-70 20ZLB-70 20ZLB-100S 28ZLB-70 32ZLB-100 32ZLB-125 1450 980 980 730 980 730 730 580 580 480 580 0.245 0.166 0.600 0.447 0.735 0.550 1.25 1.064 1.083 0.892 1.80 5.5 2.45 6.43 3.48 4.65 2.55 6.67 4.6 2.86 2.0 3.1 350 350 500 500 500 500 700 700 800 800 800 320 322 481 484 577 579 688 695 790 783 997 350 350 500 500 600 600 700 700 800 800 1000 392 386 582 578 690 687 824 829 935 926 1180 400 400 600 600 700 700 825 850 950 925 1200 36ZLB-70 36ZLB-100 40ZLB-125 350ZLB-70 350ZLB-85 350ZLB-100 350ZLB-100D 500ZLB-85 500ZLB-100 500ZLB-125 500ZLB-160 600ZLB-100 700ZLB-50 700ZLB-70 700ZLB-100 700ZLB-125 700ZLB-160 800ZLB-125 480 480 580 480 485 1450 1450 1450 980 980 980 960 730 980 730 730 730 730 730 730 585 1.49 1.76 3.00 2.48 2.89 0.315 0.293 0.330 0.300 0.669 0.700 0.790 0.600 0.707 1.02 1.48 1.454 1.249 1.85 1.35 1.835 2.12 5.2 5.4 3.7 3.38 7.05 5.6 4.21 2.3 5.74 4.16 3.5 2.02 2.56 3.59 10.28 7.5 5.17 4.0 2.78 3.04 800 900 900 900 1000 350 350 350 350 500 500 500 500 500 600 700 700 700 700 700 800 997 867 1121 1120 1236 342 349 396 439 522 578 642 641 656 724 672 720 732 949 888 1012 1000 900 1150 1150 1250 350 350 400 450 550 600 650 650 650 750 700 750 750 1000 900 1050 1178 1031 1329 1325 1461 420 425 478 522 629 691 763 759 777 860 814 864 873 1125 1050 1196 1200 1050 1350 1325 1500 450 450 500 525 625 700 800 750 800 850 800 850 900 1125 1050 1200 表6-11 压力水管经济管径(m)表 流量 Qmax (m³/s) 净 扬 程 Ha (m) 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 70 80 90 100 V<1.5m/s 1.5m/s2.0m/s 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 0.35 0.45 0.50 0.60 0.65 0.70 0.70 0.80 0.80 0.90 0.30 0.40 0.50 0.55 0.60 0.70 0.70 0.80 0.80 0.80 0.30 0.40 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.70 0.80 0.80 0.30 0.40 0.45 0.55 0.60 0.65 0.65 0.70 0.70 0.80 0.30 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.70 0.80 0.30 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.70 0.70 0.30 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.70 0.70 0.30 0.35 0.45 0.50 0.55 0.60 0.60 0.65 0.70 0.70 0.30 0.35 0.45 0.50 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.70 0.30 0.35 0.40 0.50 0.50 0.55 0.60 0.65 0.65 0.70 0.30 0.350.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.65 0.70 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.60 0.65 0.70 0.25 0.350.400.45 0.50 0.55 0.55 0.60 0.65 0.65 0.25 0.35 0.40 0.45 0.50 0.50 0.55 0.60 0.65 0.65 表6-12 摩阻系数λ值 管道内径 (mm) 旧钢管 铸铁管 混凝土管 新钢管 塑料管 (光滑管道) 100 125 150 175 0.0281 0.0266 0.0253 0.0243 0.0278 0.0263 0.0251 0.0242 0.0211 0.0209 0.0208 0.0206 0.0197 0.0186 0.0177 0.0170 200 250 300 350 400 450 500 600 700 800 900 1000 0.0236 0.0223 0.0214 0.0206 0.0200 0.0195 0.0190 0.0183 0.0177 0.0172 0.0167 0.0163 0.0234 0.0221 0.0211 0.0203 0.0197 0.0191 0.0186 0.0178 0.0171 0.0165 0.0160 0.0156 0.0204 0.0201 0.0192 0.0185 0.0180 0.0175 0.0171 0.0165 0.0159 0.0155 0.0150 0.0147 0.0165 0.0156 0.0150 0.0144 0.0140 0.0136 0.0133 0.0128 0.0124 0.0120 0.0117 0.0114 (2)通用公式 h沿=10.29Q2=S沿Q2 (6-13) 式中 S沿—管路沿程阻力参数(s2/m5),S沿=10.29;
对不同管径和管材的单位长度管道的沿程阻力参数(S沿/m)如表6-13所示;

n—管道粗糙系数,其数值如表6-13中所示, d—管道内径(m);

Q—管道内流量(m³/s)。

表6-13 单位长度管道的沿程阻力参数S沿/m(s2/m5/m) 管径d (mm) 粗 糙 系 数 n 玻璃钢管 0.010 钢板管 0.012 铸铁管 0.013 砼管与钢筋砼管 0.014 250 300 350 400 450 500 600 700 800 900 1000 1.665 0.630 0.277 0.136 0.0726 0.0414 0.0156 0.00689 0.00338 0.001804 0.001029 2.398 0.908 0.400 0.197 0.105 0.0597 0.0226 0.00993 0.00487 0.00259 0.00148 2.813 1.065 0.468 0.232 0.123 0.0701 0.0265 0.01166 0.00572 0.00305 0.00174 3.263 1.237 0.545 0.269 0.143 0.0813 0.0308 0.01352 0.00663 0.00354 0.00202 6.3.2管路局部水头缺失的运算 管路局部水头缺失h局可按下式运算: h局=ξ局=0.083ξ局 = S局Q2 (6-14) 式中 h局—管路总局部水头缺失(m);

ξ局—管路局部阻力系数之和,根据管路附件类型从6.3.4节中查取;

1分快3 S局—管路局部阻力参数(s2/m5),S局=0.083ξ局/d4; V—管道内运算流速(m/s)。

6.3.3管路水头缺失运算 由式(6-13)和式(6-14)可以得来管路水头缺失hf为:
hf= h沿+h局=(10.29 +0.083∑)Q2 =S Q2 (6-15) 式中 n—管道内壁粗糙系数;

L—管道总长(m);

Q—通过管道的泵的设计流量(m³/s);

d—管道直径(m);

∑ξ局—管路局部阻力系数之和;

S—管路阻力参数(s2/m5),S=S沿+ S局 。对于直径不同的管道,应分别运算它们的 管路阻力参数。

6.3.4管路局部阻力系数 在作泵站初步设计或对小型泵站,管路局部阻力系数可参考表6-14挑选。

表6-14 管路局部阻力系数ζ 管路附件类型 ζ值 说明 带滤网的底阀 无底阀的滤网 带喇叭口的进口 直管进口 90°铸铁弯管 45°铸铁弯管 30°铸铁弯头 渐扩管 渐缩管 逆止阀(70°) 闸阀(全开) 拍门(40°~90°) 直管出口 扩管出口 3.5~8.5 2.0~3.0 0.1~0.2 0.5~1.0 0.6~0.7 0.3~0.35 0.05-0.1 0.1~0.25 0.2 1.7 0.05~0.1 1.57~1.13 1.0 0.5 直径愈大,ζ值愈小。

弯头曲率半径和直径愈大,ζ值愈大。

扩散角愈大,ζ值愈大。

闸阀直径愈大,ζ值愈小。

包括管道出口缺失在内。

1分快3 在要求对局部阻力系数作更为详尽的运算时,可按管路附件的形状、尺寸、开度等进一步确定。

6。3。4。1阀类的局部阻力系数 (1) 底阀的阻力系数 底阀是安装于水泵进水管进口处的一种单向阀门。主要用于小型离心泵和混流泵进水管管口以防止停机时水体倒流。其阻力系数在各种管路附件中最大。带滤网的底阀的阻力系数如表6-15所示。

表6-15 带滤网的底阀阻力系数ζ 进水管直径(mm) 40 50 75 100 150 200 250 300 350~450 500~600 底阀阻力系数 12 10 8.5 7.0 6.0 5.2 4.4 3.7 3.6 3.5 (2) 逆止阀的阻力系数 在离心泵的出水管路中一般安装有逆止阀,以防止停机后因水倒流而引起机组倒转。由于逆止阀在运行时阻力很大,因此在扬程低于的小型离心泵站可以取消。而摘用其它措施防止停机后水泵倒转。逆止阀的阻力系数与阀的结构、开启度和口径大小有关,一般可按表6-16选用。

表6-16 逆止阀的阻力系数 开度(° ) 15 20 40 50 55 60 65 70 ξ 90 62 14 6。6 4。6 3。2 2。3 1。7 (3) 闸阀的阻力系数 闸阀是离心泵出水管路中最复要的控制设备,闸阀的阻力系数主要取决于阀瓣的开度和口径。其阻力系数一般可按表6-17选用。对安装于进水管路上的闸阀由于主要用于检修水泵时起隔断可能的进水池高水位的作用,所以运行时按全开度考虑。

表6-17 闸阀的阻力系数 口径d (mm) 阀 瓣 的 开 度 1/8 1/4 3/8 1/2 3/4 1 100 150 200~250 300~450 500~800 900~1000 91 74 66 56 48 40 16 14 13 12 10 8。6 5。6 5。3 5。2 5。1 4。4 3。6 2。6 2。4 2。3 2。2 1。9 1。6 0。55 0。49 0。47 0。46 0。40 0。33 0。14 0。12 0。10 0。07 0。06 0。05 6。3。4。2弯类的局部阻力系数 (1)弧形弯管的阻力系数 弧形弯管(图6-5)是管路中改变水流方向的主要管件。

其阻力系数与弯管口径、弯曲角度及弯管的曲率半径有 关。各种弯曲角度弯管的阻力系数如表6-18所示。表中 小于90°的弯管,其阻力系数与弯曲角度成正比。对铸 铁管道所配用的专用弯管的阻力系数如表6-19所示。对 轴流泵出口安装的专用弯头的阻力系数如表6-20所示。

图6-5 弧形弯管图 表6-18 弧形弯管的阻力系数ζ d/2R 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 90°弯管 0.13 0.14 0.16 0.21 0.29 0.44 0.66 0.98 1.41 1.98 60°弯管 0.087 0.094 0.107 0.141 0.194 0.295 0.436 0.657 0.945 1.327 45°弯管 0.065 0.07 0.08 0.105 0.145 0.22 0.33 0.49 0.705 0.99 表6-19 铸铁管道专用弯管阻力系数 d(mm) 规格 200 250 300 350 400 450 500 600 700 800 900 90° 0.48 0.58 0.52 0.59 0.60 0.67 0.64 0.67 0.68 0.70 0.71 45° 0.24 0.29 0.26 0.30 0.30 0.34 0.32 0.34 0.34 0.35 0.36 表6-20 轴流泵出口专用弯头阻力系数 规格(mm) 350 500 700 800 900 1000 d/2R 0.6 0.665 0.70 1.0 1.0 1.0 ξ 0.05 0.06 0.06 0.10 0.10 0.10 (4) 折弯管的阻力系数(表6-21) 表6-21 折弯管的阻力系数 d(mm) 350 400 500 700 900 1000 三折45°弯头ξ 0.45 0.45 0.48 0.51 054 0.54 四折90°弯头ξ 0.89 0.90 0.96 1.02 1.07 1.08 6.3.4.3异径管类的局部阻力系数 异径管是连接两种不同直径管道的部件,根据它们在管路中所连接的管道不同,可分为用于进水管路上与泵进口相连接的偏心渐缩管;
出水管道上与泵出口相连接的渐缩管和与闸阀相连接的渐扩管三种。如图6-6所示,为以上三种异径管简图。

1分快3 图6-6 异径管简图 (1) 异径管阻力系数 各种异径管的阻力系数如表6-22、6-23、6-24所示。

表6-22 异径管的阻力系数 规格 ( 管长L=2(D-d)+150mm ) 阻力系数ξ(h局=, V1为小头流速) 大头直径D(mm) 小头直径d(mm) 偏心渐缩管 渐缩管 渐扩管 200 100 150 0.18 0.17 0.19 0.17 0.19 0.06 300 200 0.18 0.19 0.16 250 0.17 0.17 0.05 350 250 300 0.18 0.17 0.19 0.17 0.15 0.05 400 300 350 0.18 0.17 0.19 0.17 0.13 0.04 450 350 400 0.18 0.17 0.19 0.17 0.13 0.04 500 350 400 450 0.19 0.18 0.17 0.20 0.19 0.17 0.21 0.12 0.04 600 400 450 500 0.20 0.19 0.18 0.20 0.20 0.19 0.26 0.18 0.11 700 450 500 600 0.20 0.20 0.18 0.21 0.20 0.19 0.29 0.24 0.10 800 500 600 700 0.21 0.20 0.18 0.21 0.20 0.19 0.31 0.21 0.07 表6-23 渐缩管阻力系数(按收缩角计) 收缩角θ 5° 10° 15° 30° 45° 50° 80° ξ 0.06 0.16 0.18 0.24 0.30 0.32 0.35 表6-24 渐扩管的阻力系数*(按扩散角计) h局= 扩散角θ 5° 10° 15° 20° 30° 45° 60° 80° 90° 120° D/d 1.5 0.13 0.16 0.26 0.40 0.70 1.0 1.21 1.15 1.13 1.06 3.0 0.13 0.16 0.26 0.40 0.61 0.85 1.02 *D、V2为大头直径和流速;
d、V1为小头直径和流速 。

1分快3 (2) 突然扩大管的阻力系数 突然扩大管是一种管径突然扩大的专用连接管,大小管之间呈直角连接,可用于管道出口,以减少出口水力缺失。突然扩大管的局部阻力系数如表6-25所示。

表6-25 突然扩大管局部阻力系数 直径比D/d (大头/小头) 小 头 流 速V1 (m/s) h局= 1.5 1.8 2.1 2.4 3.0 3.6 4.5 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.5 0.10 0.24 0.37 0.47 0.55 0.69 0.10 0.24 0.37 0.47 0.55 0.68 0.10 0.24 0.36 0.46 0.54 0.67 0.10 0.24 0.36 0.46 0.53 0.66 0.09 0.23 0.35 0.45 0.52 0.65 0.09 0.23 0.35 0.44 0.52 0.64 0.09 0.22 0.34 0.43 0.51 0.63 3.0 4.0 5.0 10.0 ∞ 0.77 0.85 0.89 0.95 0.96 0.76 0.84 0.88 0.93 0.95 0.75 0.83 0.87 0.92 0.94 0.74 0.82 0.86 0.91 0.93 0.73 0.80 0.84 0.89 0.91 0.72 0.79 0.83 0.88 0.90 0.70 0.78 0.82 0.86 0.98 (3) 突然收缩管的阻力系数 突然收缩管是一种管径突然收缩的专用连接管,小管与大管之间呈直角连接。主要用于泵出口要求减小管径时作为连接管件使用。突然收缩管一般不宜安装于进水管路上。突然收缩管的局部阻力系数如表6-26所示。

表6-26 突然收缩管局部阻力系数 直径比D/d (大头/小头) 小 头 流 速V1 (m/s) h局= 1.5 1.8 2.1 2.4 3.0 3.6 4.5 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.5 3.0 4.0 5.0 10.0 ∞ 0.07 0.17 0.26 0.34 0.37 0.39 0.41 0.43 0.46 0.47 0.48 0.48 0.07 0.17 0.26 0.34 0.37 0.39 0.41 0.43 0.45 0.47 0.48 0.48 0.07 0.17 0.26 0.34 0.37 0.39 0.41 0.43 0.45 0.46 0.47 0.47 0.07 0.17 0.26 0.33 0.36 0.39 0.40 0.42 0.45 0.46 0.47 0.47 0.08 0.18 0.26 0.33 0.36 0.38 0.40 0.42 0.44 0.45 0.46 0.47 0.08 0.18 0.26 0.32 0.35 0.37 0.39 0.41 0.43 0.45 0.46 0.46 0.08 0.18 0.25 0.32 0.34 0.37 0.38 0.40 0.42 0.44 0.45 0.45 6.3.4.4并联管道的局部阻力系数 在离心泵的长距离输水出水管路中,为了节省投资,有时将二台及二台以上水泵的出水管道并联成一条管道送水。在各支管和干管之间的连接件如图6-7所示。它们的局部阻力系数如图中附件旁所示。

(a)-(f)为合流;
(g)-(l)为分流。

图6-7 并联管道的局部阻力系数 6.3.4.5管道进口阻力系数 (1)水平进口阻力系数 在卧式泵落井安装时,进水管呈水平布置伸入进水池内,其管道进口的阻力系数的大小与管道进口的形状有很大关系。各种形式管道进口的阻力系数如图6-8标注所示。从图中可以看出,略带弧形的管道进口阻力系数仅有直角进口的1/5,而具有椭圆形曲线形状的喇叭口阻力系数仅有直角进口的1/10~1/50。因此在设计进水管路时,应选用优良的喇叭形进口。

当卧式泵站的进水池墩墙摘用斜坡式布置时,进水管倾斜伸向进水池内,这时倾斜管进口的阻力系数ξ1可按下式运算:
ξ1=ξ+ (0.3sinθ+0.2cosθ) ξ (6-16) 式中 ξ—进水管口水平布置时的进口阻力系数。

θ—进水管中心线与水平方向的夹角(°)。

图6-8水平管道进口的阻力系数 图6-9 垂直管道进口的阻力系数 (4) 垂直进口阻力系数 立式轴流泵的喇叭口以及当卧式泵站的进水池墩墙直立布置,进水管垂直伸入进水池内时,管道进口的阻力系数如图6-9标注所示。

6。3。4。6管道出口阻力系数 (1) 断面直径不变的圆管出口阻力系数ξ=1。0。

(2) 圆锥形收缩出口阻力系数:如表6-27所示。

(3) 圆锥形扩散出口阻力系数:如表6-28所示。

表6-27 圆锥形收缩出口阻力系数* D/d 0.95 0.90 0.85 0.80 0.70 0.60 0.50 ξ 1.43 1.92 2.25 2.54 3.20 4.14 5.51 *d为管道直径;
D为出口直径。

表6-28 圆锥形扩散出口阻力系数* D/d 1.05 1.10 1.20 1.30 1.50 2.00 3.00 ξ 扩散 角 8° 0.84 0.70 0.51 0.39 0.24 0.11 0.06 θ 15° 0.85 0.73 0.57 0.46 0.33 0.22 0.17 30° 0.94 0.82 0.73 0.65 0.61 0.52 0.49 45° 1.00 0.86 0.81 0.75 0.66 0.61 0.54 *θ为扩散角;
d为管道直径;
D为出口直径。

6.3.4.7管道出口拍门阻力系数 (1) 圆形整块拍门 圆形整块拍门是小型水泵出口的主要断流设施。一般为铸铁制造。由于复量复,所以开启角度一般为50°~70°。在流量偏小时,仅有30°左右。一些泵站摘用增加平稳复的办法来增大拍门开角。还有一些泵站在运行时将拍门吊起。为了增大拍门的开角,可以使用铝合金或酚醛树脂制造的轻质拍门,自由开启角度可达80°以上。根据现场测试,在开敞式出水池中的圆形拍门的开启角度φ与阻力系数ξ的关系可用下式表示:
ξ=497.1662φ-1..8354 (6-17) 式中 φ—拍门的净开启角度(° );

1分快3 ξ—拍门的阻力系数,不包括管道出口阻力系数在内。

圆形拍门的阻力系数也可按表6-29选用。

表6-29 圆形拍门阻力系数 拍门开启角φ(°) 20 30 40 50 60 70 80 90 ξ 2.035 0.967 0.57 0.379 0.271 0.204 0.16 0.129 (2) 矩形整块拍门 在小型泵站中,矩形整块拍门一般用于低扬程圬工泵出口的断流设施。在流道出口两侧设有墩墙时,由于水流不能从两侧流出,因此拍门的阻力系数明显增大。特别在拍门开启角不足时阻力系数更大。对矩形拍门,阻力系数ξ与开启角度φ 的关系如下式所示:
ξ=450e-0.09528φ (6-18) 对矩形整块拍门,其阻力系数ξ也可按表6-30或图6-10选用。

表6-30 矩形拍门阻力系数 拍门开启角φ(°) 20 30 40 50 60 70 80 90 ξ 66.93 25.81 9.75 3.77 1.53 0.55 0.17 0.085 6.3.4.8拦污栅阻力系数 泵站进水池口的拦污栅栅条多为扁钢制作,断面为矩形,顺水流方向放置,如图6-11所示。在拦污栅垂直放置时,其阻力系数如表6-32所示。在拦污栅设置与上述条件不同时,可以按以下的方法对表6-32中的阻力系数ξ值进行修正。

(1) 如栅条摘用圆钢或钢管制作,则表中数据乘以0.71;

(2) 如摘用流线型栅条,则表中数据乘以0.36。

拦污栅的局部水力缺失h局可按下式运算:
h局=Kξ1 sinα (6-20) 式中 K—考虑污物堵塞的修正系数。在人工清污时,取K=1.5~2.0;
在机械清污时,取 K=1.1~1.3;

V1—栅前进水流速(m/s);

α— 拦污栅与水流方向(水平线)的夹角(°);

ξ1—根据表6-25的数值修正后的拦污栅阻力系数。

表6-32 拦污栅阻力系数 l/s b/s (栅条厚度/栅条净间距) 0。1 0。2 0。3 0。4 0。5 0。6 0。7 0。8 0。9 1。0 1。1 1。2 1。0 1。5 2。0 2。5 3。0 3。5 4。0 4。5 5。0 0。138 0。142 0。150 0。160 0。171 0。182 0。194 0。205 0。217 0。364 0。375 0。396 0。421 0。450 0。0 0。511 0。542 0。573 0。613 0。629 0。665 0。710 0。785 0。807 0。859 0。911 0。964 0。862 0。885 0。936 0。998 1。066 1。137 1。208 1。282 1。357 1。104 1。133 1。199 1。278 1。364 1。454 1。546 1。641 1。736 1。332 1。370 1。448 1。543 1。647 1。756 1。868 1。981 2。096 1。547 1。590 1。681 1。792 1。912 2。039 2。169 2。300 2。434 1。748 1。796 1。901 2。025 2。161 2。304 2。451 2。600 2。751 1。938 1。991 2。105 2。244 2。395 2。553 2。716 2。881 3。048 2。111 2。1702。294 2。445 2。610 2。783 2。959 3。139 3。322 2。273 2。336 2。470 2。634 2。810 2。996 3。186 3。385 3。577 2。452 2。492 2。635 2。809 2。998 3。196 3。399 3。605 3。815 6。3。4。9开敞式进水池局部阻力系数 表6-33 开敞式进水池局部阻力系数 型 式 局 部 阻 力 系 数 计 算 式 突然 收缩 F2/F1 0。10 0。2 0。4 0。6 0。8 1。0 h局=[1+ξ-(F2- F1 )2] ξ 0。5 0。4 0。3 0。2 0。1 0 突然 扩大 F1/F2 0。1 0。2 0。4 0。6 0。8 1。0 h局= ξ 0。81 0。64 0。35 0。16 0。04 0 直角入口 0。40 h局= 弧形入口 0。10 h局= 圆弧 收缩 0。20 h局= 扩大 0。50 曲线 扭曲 收缩 0。10 h局= 扩大 0。30 直线 扭曲 收缩 0。20 扩大 0。50 6。4管路水头缺失数值运算 6。4。1管路水头缺失运算表 根据管路直径d及通过的流量Q,参照以上有关阻力系数的运算方法,直接列出了每100m直管道的沿程缺失h沿和各种管路附件的局部水头缺失h局,如表6-34所示。在管路设计时,可以根据管路直径 d和设计流量Q直接查出沿程水头缺失h沿(m),并按管路实际长度折算出实际的沿程缺失h沿(m),再根据管路上的实际附件的类型和数量分别查出局部水头缺失h局(m),累加后即为实际管路水力缺失hf (m)。

在表6-34中各项阻力缺失按下列运算式运算:
沿程缺失h沿按100m长直管运算;

喇叭口水头缺失h1=0.2;

底阀水头缺失h2=8;

90°弯头水头缺失h3=ξ , d=100、125mm,ξ=0.2;
d>125mm, ξ=0.19;

45°弯头水头缺失h4=ξ , d=100、125mm,ξ=0.1;
d>125mm, ξ=0.09;

渐缩管水头缺失h5=0.1;

渐扩管水头缺失h6=0.25;

全开闸阀水头缺失h7=0.1;

逆止阀水头缺失h8=1.7;

出口(浸没出流)水头缺失h9=1.0。

表6-34 水头缺失数值运算表 d=100 mm(4 英寸) 流量Q(L/s) 流速V(m/s) 8 1.02 10 1.27 12 1.53 14 1.78 16 2.04 18 2.29 20 2.55 22.5 2.81 25 3.18 30 3.82 h沿 h1、h3 h2 2.04 0.01 0.40 3.19 0.02 0.66 4.60 0.02 0.95 6.25 0.03 1.29 8.18 0.04 1.70 10.3 0.05 2.13 12.7 0.06 2.72 16.2 0.08 3.36 20.0 0.10 4.12 28.6 0.15 5.95 h4、h5、h7 h6 h8 h9 0.01 0.01 0.08 0.05 0.01 0.02 0.14 0.08 0.01 0.03 0.20 0.12 0.02 0.04 0.27 0.16 0.02 0.05 0.36 0.21 0.03 0.07 0.45 0.27 0.03 0.08 0.58 0.33 0.04 0.10 0.71 0.42 0.05 0.13 0.87 0.51 0.07 0.19 1.26 0.74 d= 125 mm(5 英寸) 流量Q(L/s) 流速V(m/s) 16 1.30 18 1.47 20 1.63 22.5 1.48 25 2.04 30 2.45 35 2.85 40 3.26 45 3.67 50 4.07 h沿 h1、h3 h2 h4、h5、h7 h6 h8 h9 2.50 0.02 0.71 0.01 0.02 0.15 0.09 3.15 0.02 0.83 0.01 0.03 0.19 0.11 3.90 0.03 1.08 0.01 0.03 0.23 0.14 4.93 0.03 1.38 0.02 0.04 0.29 0.17 6.08 0.04 1.70 0.02 0.05 0.36 0.21 8.75 0.06 2.45 0.03 0.08 0.52 0.31 11.90 0.08 3.32 0.04 0.10 0.70 0.41 15.6 0.11 4.32 0.05 0.14 0.92 0.54 19.7 0.14 5.48 0.07 0.17 1.17 0.69 24.3 0.17 6.75 0.08 0.21 1.44 0.84 d= 150mm(6 英寸) 流量Q(L/s) 流速V(m/s) 30 1.69 35 1.98 37.5 2.12 40 2.26 45 2.54 47.5 2.68 50 2.82 55 3.11 60 3.39 65 3.67 h沿 h1 h2 h3 h4 h5、h7 h6 h8 h9 3.30 0.03 1.17 0.0277 0.0138 0.01 0.03 0.25 0.15 4.50 0.04 1.60 0.0380 0.0190 0.02 0.05 0.34 0.20 5.15 0.05 1.86 0.0435 0.0218 0.02 0.06 0.39 0.23 5.85 0.05 2.08 0.0494 0.0247 0.03 0.07 0.44 0.26 7.45 0.07 2.63 0.0625 0.0312 0.03 0.08 0.56 0.33 8.30 0.07 2.92 0.0695 0.0348 0.04 0.10 0.62 0.37 9.20 0.08 3.24 0.077 0.039 0.04 0.10 0.69 0.41 11.1 0.10 3.94 0.0937 0.047 0.05 0.12 0.79 0.49 13.2 0.12 4.68 0.111 0.056 0.06 0.15 1.00 0.58 15.6 0.14 5.48 0.130 0.065 0.07 0.17 1.17 0.69 d= 200mm(8 英寸) 流量Q(L/s) 流速V(m/s) 50 1.59 55 1.75 60 1.91 65 2.07 70 2.23 75 2.39 80 2.55 90 2.87 95 3.03 100 3.19 h沿 h1 h2 h3 h4 h5、h7 h6 h8 h9 1.98 0.03 1.03 0.0245 0.0116 0.01 0.03 0.22 0.13 2.39 0.03 1.22 0.0296 0.0140 0.02 0.04 0.26 0.16 2.85 0.04 1.49 0.0353 0.0167 0.02 0.05 0.31 0.19 3.34 0.04 1.74 0.0414 0.0196 0.02 0.05 0.37 0.22 3.88 0.05 2.02 0.0481 0.0228 0.03 0.06 0.43 0.25 4.45 0.06 2.33 0.0553 0.0262 0.03 0.07 0.49 0.29 5.05 0.07 2.65 0.0629 0.0298 0.03 0.08 0.56 0.33 6.40 0.08 3.36 0.0798 0.0378 0.04 0.10 0.72 0.42 7.15 0.09 3.75 0.0889 0.0421 0.05 0.12 0.80 0.47 7.92 0.10 4.15 0.0984 0.0466 0.05 0.13 0.88 0.52 d=250 mm( 10英寸) 流量Q(L/s) 流速V(m/s) 90 1.83 95 1.94 100 2.04 110 2.24 120 2.44 130 2.65 140 2.85 150 3.05 160 3.26 170 3.46 h沿 h1 h2 h3 h4 2.16 0.03 1.36 0.0325 0.0154 2.28 0.04 1.52 0.0365 0.0173 2.41 0.04 1.69 0.0403 0.0191 2.91 0.05 2.05 0.0486 0.0230 3.46 0.06 2.43 0.0576 0.0273 4.06 0.07 2.86 0.0680 0.0322 4.71 0.08 3.31 0.0786 0.0378 5.41 0.09 3.79 0.0900 0.0427 6.15 0.11 4.33 0.1030 0.0488 6.95 0.12 4.88 0.1160 0.0549 h5、h7 h6 h8 h9 0.02 0.04 0.29 0.17 0.02 0.05 0.33 0.19 0.02 0.05 0.36 0.21 0.03 0.06 0.43 0.26 0.03 0.07 0.51 0.30 0.04 0.09 0.36 0.36 0.04 0.10 0.41 0.41 0.05 0.12 0.47 0.47 0.05 0.14 0.54 0.54 0.06 0.15 0.61 0.61 d=300 mm(12 英寸) 流量Q(L/s) 流速V(m/s) 140 1.98 160 2.26 170 2.41 190 2.68 200 2.83 220 3.11 240 3.39 250 3.54 260 3.68 280 3.95 h沿 h1 h2 h3 h4 h5、h7 h6 h8 h9 1.78 0.04 1.60 0.0380 0.0180 0.02 0.05 0.34 0.20 2.33 0.05 2.08 0.0494 0.0234 0.03 0.07 0.44 0.26 2.63 0.06 2.37 0.0562 0.0266 0.03 0.07 0.50 0.30 3.30 0.07 2.93 0.0695 0.0329 0.04 0.09 0.62 0.37 3.65 0.08 3.27 0.0775 0.0367 0.04 0.10 0.69 0.41 4.41 0.10 3.95 0.0937 0.0444 0.05 0.12 0.84 0.49 5.25 0.12 4.68 0.111 0.0526 0.06 0.15 1.00 0.58 5.70 0.13 5.12 0.121 0.0575 0.06 0.16 1.09 0.64 6.15 0.14 5.52 0.131 0.0621 0.07 0.17 1.17 0.69 7.15 0.16 6.35 0.151 0.0715 0.08 0.20 1.35 0.80 d=350 mm(14 英寸) 流量Q(L/s) 流速V(m/s) 190 1.98 200 2.08 220 2.29 240 2.50 260 2.70 280 2.91 300 3.12 320 3.33 350 3.64 400 4.16 h沿 h1 h2 h3 h4 h5、h7 h6 h8 h9 1.44 0.04 1.60 0.0378 0.0179 0.02 0.05 0.34 0.20 1.60 0.04 1.77 0.0420 0.0199 0.02 0.05 0.38 0.22 1.93 0.05 2.13 0.0507 0.0240 0.03 0.07 0.45 0.27 2.30 0.06 2.56 0.0606 0.0287 0.03 0.08 0.54 0.32 2.70 0.07 2.98 0.0707 0.0335 0.04 0.09 0.63 0.37 3.14 0.09 3.45 0.0820 0.0389 0.04 0.11 0.73 0.43 3.60 0.10 3.97 0.0942 0.0446 0.05 0.12 0.84 0.50 4.10 0.11 4.50 0.107 0.0508 0.06 0.14 0.96 0.56 4.90 0.14 5.40 0.128 0.0607 0.07 0.17 1.15 0.67 6.40 0.18 7.03 0.168 0.0794 0.09 0.22 1.50 0.88 d=400 mm(16 英寸) 流量Q(L/s) 流速V(m/s) 260 2.08 280 2.23 300 2.39 320 2.55 350 2.79 400 3.19 425 3.39 450 3.59 475 3.79 500 3.99 h沿 h1 h3 h4 h5、h7 h6 h8 h9 1.32 0.04 0.042 0.0200 0.02 0.05 0.38 0.22 1.54 0.05 0.048 0.0228 0.03 0.06 0.43 0.25 1.76 0.06 0.0553 0.0262 0.03 0.07 0.49 0.29 2.00 0.07 0.0629 0.0298 0.03 0.08 0.59 0.33 2.40 0.08 0.0754 0.0357 0.04 0.10 0.67 0.40 3.13 0.10 0.0984 0.0466 0.05 0.13 0.88 0.52 3.54 0.12 1.11 0.0527 0.06 0.15 1.00 0.59 3.96 0.13 0.125 0.0590 0.07 0.16 1.12 0.66 4.41 0.15 0.139 0.0659 0.07 0.18 1.24 0.73 4.88 0.16 0.154 0.073 0.08 0.20 1.38 0.81 d=500 mm(20 英寸) 流量Q(L/s) 流速V(m/s) 350 1.78 400 2.04 425 2.17 450 2.29 500 2.55 525 2.68 550 2.80 600 3.05 650 3.31 700 3.57 h沿 h1 h3 h4 h5、h7 0.73 0.03 0.0306 0.0145 0.02 0.96 0.04 0.0403 0.019 0.02 1.40 0.05 0.0456 0.0216 0.02 1.21 0.05 0.0507 0.024 0.03 1.49 0.07 0.0629 0.0298 0.03 1.64 0.07 0.0695 0.0329 0.04 1.81 0.08 0.0760 0.0360 0.04 2.15 0.09 0.090 0.0427 0.05 2.52 0.11 0.106 0.0502 0.06 2.92 0.13 0.123 0.0585 0.07 h6 h8 h9 0.04 0.27 0.16 0.05 0.35 0.21 0.06 0.40 0.24 0.07 0.45 0.27 0.08 0.56 0.33 0.09 0.62 0.37 0.10 0.68 0.40 0.12 0.81 0.47 0.14 0.95 0.56 0.16 1.10 0.65 d=600 mm(24 英寸) 流量Q(L/s) 流速V(m/s) 550 1.95 650 2.30 700 2.48 750 2.65 800 2.83 850 3.01 900 3.19 950 3.36 1000 3.54 1100 3.90 h沿 h1 h3 h4 h5、h7 h6 h8 h9 0.68 0.04 0.0369 0.0175 0.02 0.05 0.33 0.19 0.95 0.05 0.0513 0.0243 0.03 0.07 0.46 0.27 1.11 0.06 0.0595 0.0282 0.03 0.07 0.53 0.31 1.26 0.07 0.068 0.0322 0.04 0.09 0.61 0.36 1.44 0.08 0.0775 0.0367 0.04 0.10 0.70 0.41 1.62 0.09 0.0878 0.0416 0.05 0.12 0.73 0.46 1.82 0.10 0.0948 0.0466 0.05 0.13 0.88 0.52 2.03 0.12 0.109 0.0517 0.06 0.15 0.98 0.57 2.26 0.13 0.121 0.0575 0.06 0.16 1.09 0.64 2.73 0.15 0147 0.0698 0.08 0.20 1.32 0.78 d=700mm(28 英寸) 流量Q(L/s) 流速V(m/s) 700 1.82 750 1.95 800 2.04 1000 1.60 1100 2.86 1200 3.12 1300 3.38 1400 3.64 1500 3.90 1600 4.17 h沿 h1 h3 h4 h5、h7 h6 h8 h9 0.472 0.03 0.032 0.015 0.02 0.04 0.29 0.17 0.542 0.04 0.037 0.017 0.02 0.05 0.33 0.19 0.617 0.04 0.040 0.019 0.02 0.05 0.36 0.21 0.964 0.07 0.065 0.031 0.03 0.09 0.59 0.34 1.166 0.08 0.079 0.038 0.04 0.10 0.71 0.42 1.388 0.10 0.094 0.045 0.05 0.12 0.84 0.50 1.629 0.12 0.111 0.52 0.06 0.15 1.00 0.58 1.890 0.14 0.128 0.061 0.07 0.17 1.15 0.67 2.168 0.16 0.147 0.070 0.08 0.20 1.32 0.78 2.467 0.18 0.169 0.080 0.09 0.22 1.50 0.89 d=800 mm(32 英寸) 流量Q(L/s) 流速V(m/s) 900 1.79 1000 1.99 1100 2.19 1300 2.59 1400 2.79 1500 2.99 1600 3.18 1700 3.38 1800 3.85 2000 3.98 h沿 h1 h3 h4 h5、h7 h6 h8 h9 0.383 0.03 0.031 0.015 0.02 0.04 0.28 0.16 0.473 0.04 0.038 0.018 0.02 0.05 0.34 0.20 0.572 0.05 0.046 0.022 0.02 0.06 0.41 0.24 0.799 0.07 0.065 0.031 0.03 0.09 0.58 0.34 0.927 0.08 0.075 0.036 0.04 0.10 0.67 0.40 1.064 0.09 0.087 0.041 0.05 0.11 0.77 0.46 1.211 0.10 0.098 0.046 0.050 0.13 0.88 0.52 1.367 0.12 0.111 0.052 0.06 0.15 0.99 0.58 1.533 0.13 0.124 0.059 0.07 0.16 1.11 0.65 1.892 0.16 0.153 0.073 0.08 0.22 1.37 0.81 6.4.2管路附件折合直管长度运算水头缺失 将各种管路附件按表6-35折合成相应一定长度的直管,再与管路直管长度相加即为该管路的当量长度。按此长度运算出的沿程缺失即为实际管路的总水头缺失。

表6-35 管路附件折合直管长度(m)参考表* 附 件 形 式 管 道 直 径 (mm) 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 弯头R=4d 弯头R=3d 弯头R=3d 铸铁弯头 1 1.2 1.5 3.2 1.7 2.5 3.1 7.5 2.5 4 4.6 12.5 3.2 5 7.5 18 4 6 10 24 5 7.5 12.5 30 6 9 15 38 7 11 17.5 44 8 — — 50 9 — — 55 钢板弯头 铸铁三通(分流) 铸铁三通(合流) 球形阀 直角阀 逆止阀 闸门阀 滤网底阀 平进口管 平出口管 — 3.6 4.5 15 10 3.2 0.7 5 1 2 — 5.5 9 35 20 7.5 1.5 10 2 4 — 8 14.5 60 32 12.5 2.5 17 3 6 — 11.3 20 75 45 18 3.5 23 4 8 56 15.5 26 100 61 24 5 30 5 10 70 21 34 140 77 30 6 40 6 12 87 26 41 170 95 38 7 50 6.5 13 102 32 47 200 115 44 8.5 60 7 14 115 36 54 230 130 50 10 75 705 15 13743 63 270 150 59 12 96 8 16 *①表中所列各种弯头均以900为标准,450弯头取其值的1/2;

②凡遇异径弯头或三通均按其大头直径查表;

③表中d是弯管直径(mm),R是弯管曲率半径(mm); ④在表中未列入的管径,可用插值法运算。

第7章 水泵工况校核与安装高程确定 7.1水泵单独工作时工作点的确定 7.1.1图解法确定水泵工作点 图解法确定水泵工作点(图7-1)按以下布骤进行:
(1)绘制水泵性能曲线 根据所挑选的水泵,从水泵样本中找出该水泵的性能曲线。在没有性能曲线时,也可以根据水泵工作性能表所给出的三点工作性能数据绘出高效段部分的水泵性能曲线。

(2)运算水泵管路阻力参数 根据管路布置和管路附件运算水泵管路阻力参数S,运算方法参见第6章管路运算部分。

(3) 绘制水泵装置扬程曲线 在水泵性能曲线图上, 按下式用同样比例绘出水泵装置扬程随流量而变化的关系曲线Q~H装。该曲线是在扬程纵坐标上取净扬程Ha的点,从该点向右上方绘出hf=SQ2的抛物线。该抛物线即为水泵装置扬程曲线。

H装=Ha+ hf= Ha+SQ2 (7-1) 式中 H装—水泵装置总扬程; Ha—水泵装置净扬程(m);

hf—管路水力缺失(m);

S—管路阻力参数(s2/m5)。

(4) 水泵运行工作点的确定 水泵装置扬程曲线与水泵性能曲线中Q~H曲线的交点即为水泵运行工作点。该点所对应的水泵扬程即为水泵装置所需要的扬程,该点所对应的流量即为水泵在该装置扬程下的流量。根据该工作点的流量在水泵的Q~P、Q~η曲线上求出相应的水泵轴功率P和效率η。按照以上方法所求得的水泵工作点要求落在水泵性能曲线Q~η曲线的高效区内。

(5)按以上方法分别求出校核工况下水泵在最大净扬程和最小净扬程下的工作点。在各种情况下工作时,水泵的工作点都不应落在不稳固工况区内(轴流泵的马鞍形区域)。

7。2水泵并联运行时工作点的确定 两台以上的水泵同时向一条管道供水即为并联运行。

7.2.1水泵并联性能曲线的绘制 (1)先把各台泵的Q~H曲线绘在同一坐标纸上。

(2)把对应于同一扬程H下的各台泵流量Q相加。

1分快3 (3)连接相加后的各点即得并联后的性能曲线Q并~H。

(4)对于同型号的水泵并联,则只要对应于同一扬程的流量按并联的台数放大若干倍,即可得来并联后的性能曲线。

7.2.2并联后装置扬程曲线的绘制 如图7-3所示,A和B为两台并联运行的水泵,CD为并联后的管道,CE和CF分别为并联前A泵和B泵的管道。下面分不同的情况来讨论并联后装置扬程曲线的绘制方法。

(1) 在管路CE、CF比管路CD短得多时,CE、CF的缺失可忽略不计,则 H装= Ha+SCDQC2 式中 SCD—并联管道CD的管路阻力参数;

QC—并联后的总流量。

(2)在并联前的管路CE、CF对称,两台泵泵型一致、管路布置相同且必须考虑其阻力缺失时,则 H装= Ha+(SCE+ SCD) QC2 式中 SCE—并联前管道CE的管路阻力参数。

(3)在管路CE、CF不对称,两台泵泵型不一致时,可以将管路CE和CF段的缺失hCE和hCF分别从各自的QA~HA 、QB~HB曲线中扣除,再将扣除后的~和~曲线对应于同一扬程下把相应流量Q相加,该曲线与装置扬程特性曲线H装= Ha+SCDQC2 相交,即为并联工作点(图7-4)。

7.2.3多台型号相同的水泵并联运行,支管对称布置时,工作点确定的简化方法 设有n台相同水泵并联(图7-5),则管路缺失扬程可用下式表示:
1分快3 hf= SCE QE2 + SCD QC2= SCE QE2 + SCD (nQE)2 = (SCE + n2SCD )QE2 绘出H装= Ha+ (SCE + n2SCD )QE2与单台泵的Q~H曲线的交点A, 即为n台水泵在支管相同、对称布置时的工作点。

7。2。4水泵并联后的工作性能 (1)并联后每台泵的流量小于各泵单独运行时的流量。

(2)每台泵单独运行时的功率大于该泵并联运行时的功率。在配套电机时,应按单独运行时的功率考虑。

1分快3 7。3水泵工况校核 7。3。1水泵工况校核的内容 (1) 校核初选的水泵在设计工况下工作时工作点是否落在水泵高效区范畴内。

(2)校核在灌溉或排涝设计扬程下运行时,对应的流量是否能满足灌排要求。对灌排结合的泵站,如按灌溉扬程选泵,应校核排涝工况下水泵工作点的流量是否满足排涝设计流量的要求。如按排涝扬程选泵,应校核灌溉工况下水泵工作点的流量是否满足灌溉设计流量的要求。

(3)校核在最高扬程和最低扬程下运行时,水泵是否发生汽蚀和超载。

(4)对低扬程轴流泵或水泵在扬程变化较大的情况下工作时,应校核最大扬程下水泵工作的稳固性,工作点是否落在或接近马鞍形不稳固工作区内。

(5)对并联运行的水泵,应校核水泵单台运行时是否发生超载。

校核水泵在最低水位下工作时,吸上真空高度或汽蚀余量是否超过水泵答应的吸上真空高度或汽蚀余量。

7.3.2水泵工况校核的步骤 水泵工况的校核按以下步骤进行:
(1)根据所选的水泵型号、台数,初步拟定泵站的平面布置和纵剖面布置方案,并确定管路的直径、布置型式、连接方式及管道的材料、管路附件(弯头、异径管、闸阀、拍门等)的布置和类型、数量,并进一步运算管路阻力参数。

(2)根据净扬程和管路阻力参数方程确定水泵工作点。

(3)根据水泵的工作点,求出水泵装置实际运行时的流量、扬程、功率、效率和答应吸上真空高度或答应汽蚀余量,从而检验水泵工况是否符合设计要求。

(4)水泵工况校核如不能满足要求,应通过调整和修改管路布置、管路附件及改变水泵安装高程等方法,使之满足要求。如经过调整仍不能满足要求,可通过工况调剂来改变水泵的性能或复新选型,使其达来设计要求。

7.4水泵安装高程的确定 7.4.1水泵安装高程确定的要求 水泵安装高程是指水泵的基准面的高程。对卧式泵,基准面一般就是水泵的轴线;
对立式泵基准面一般就是叶轮的中心。水泵安装高程是由水泵安装高度,即水泵基准面高于进水池水面的垂直高度所决定的。它直接影响水泵的吸水性能和泵站的开挖深度,从而影响泵站的土建投资大小。因此合理确定水泵安装高程,既可保证水泵正常运行,防止或减轻汽蚀;
1分快3又能降低工程造价,在泵站设计中具有复要意义。

在确定水泵安装高程时,必须保证在进水池最低水位下运行及在不同工况下运行时,都能满足水泵的答应吸上真空高度或汽蚀余量的要求;
同时要保证在进水池内不产生有害的进气漩涡。

7.4.2卧式离心泵和卧式混流泵安装高程的确定 卧式离心泵和卧式混流泵以及安装于进水池水面以上的立式离心泵和混流泵,其答应安装高度HS可按下式确定:
HS=[HS]- hf1--K (7-2) 式中 HS—水泵装置答应吸上真空高度,即水泵装置答应安装高度(m);

[HS]—水泵的答应吸上真空高度(m);

hf1—进水管路的水力缺失(m);

V1—水泵进口流速(m/s);

K—安全余量,一般取K=0.2~0.3m 水泵样本上给出的答应吸上真空高度[HS]是在标准大气压和水温20℃及水泵在设计转速下工作时的数值。如果水泵安装地点海拔和水源水温不同,则[HS]值应按下式进行修正:
[HS1]=[HS]-10.3+Pa+0.24- p汽 (7-3.1) 式中 [HS1]—按实际海拔和水温修正后的水泵答应吸上真空高度(m);

Pa—实际海拔高度H(m)时,用水柱高度表示的大气压力(m H2O) , Pa≈10.3-0.001H ;

p汽—实际工作水温下的水汽化压力(m H2O),其大小如表7-1所示。

表7-1 水在各种温度下的汽化压力 温度(℃) 0 5 10 20 25 30 35 40 45 50 汽化压力(m H2O) 0.06 0.09 0.12 0.24 0.32 0.43 0.55 0.75 0.95 1.25 对混流泵变速运行时,其答应吸上真空高度[HS2]可近似地按下式修正:
[HS2]=10-(10-[HS]) (7-3.2) 式中 [HS2]—水泵变速后的答应吸上真空高度(m);

n—水泵设计转速(r/min);

n1—变速后的水泵转速(r/min)。

1分快3 对小型卧式泵,水泵的基准面以泵轴中心线平面运算。但对大中型卧式泵,由于叶轮直径较大,其安装高度应按水泵叶轮进口边最高点与进水池水面之间的距离来考虑。

第8章 小型泵站进水设计 8.1小型泵站进水设计的内容 小型泵站进水设计主要包括引渠、前池和进水池的设计。优良的进水设计为水泵,特别是轴流泵提供一种优良的进水条件,使水泵进口能获得平均的流速、压力分布,对水泵效率和泵站装置效率的提高有明显的作用及影响。不少泵站往往因进水设计不良,造成进水池中水流条件恶化,出现漩涡和进气现象,严复时产生汽蚀、振动,影响了水泵的正常运行。因此,在小型泵站设计中,应把进水设计作为一个复要环节。

8.2引渠设计 对直接从江、河、湖泊、水库等水源中取水或直接从排涝河道中抽水的泵站,一般不需要开挖引渠,而只需开挖与泵站前池相连的引河段即可。但对于一些建在江、河、湖堤防外或水库大坝外需要进行较长引水的泵站则需要开挖引渠,并设计合理的引渠断面。

8。2。1引渠过水断面参数 引渠的过水断面是指和引渠中心线相垂直的横断面。小型泵站的引渠通常为梯形、矩形圆形和涵洞(涵管)进水等。

引渠断面的有关参数有:
1分快3 (1) 过水断面积 梯形断面为 (8-1) 式中 m—边坡系数,m=ctgα。如m=0,则A=bh,即为矩形断面积。

圆形断面(水流不满管,水深h)为 A=[2π- (θ-sinθ)]d2/8 (8-2) 式中 d—圆形断面的内径;

θ—水面宽度相对应的圆心角,θ=4arctan(2h/b) (弧度)。

(2) 湿周和水力半径 对矩形断面 χ=b+2h ;

(8-3) 对梯形断面 χ=b+2h;
R= = (8-4) 8.2.2引渠断面设计 对圆形断面 χ=(π-0.5θ) d;

(8-5) 引渠断面设计一般按明渠平均流设计,利用谢才公式运算:
Q=AC (8-6) 式中 Q—通过引渠的设计流量(m³/s);

A—引渠的断面积(m)2;

R—引渠的水力半径(m),根据断面形状按8.2.1有关公式运算;

i—引渠设计底坡,底坡的大小直接影响来通过引渠的流速大小。一般引渠流速不宜 过大,过大的流速会引起冲刷。但也不宜过小,过小的流速会引起渠底的淤积。一般引渠的流速宜控制在0.5~1.0m/s左右。引渠的设计底坡一般取1/2000~1/5000;

C—流速系数(m0.5/s)。可以按满宁公式运算:
C= R1/6 (8-7) 式中 n—引渠的糙率,它反映了引渠壁表面粗糙程度对水流阻力的影响,n的大小主要和引渠表面材料有关。表8-1列出了各种渠道表面材料的粗糙系数值,可供运算时参考。

在引渠设计中,C值对糙率n值的大小十分敏锐,在挑选时应结合渠道具体情况和实际状况,尽量缩小n值的范畴。

表8-1 各种渠道表面材料的粗糙系数 渠道表面材料 n 1/n 新的铸铁管 平滑的砼 一般砼、砖 陈旧的砖面、粗糙砼、平滑砌石 优良的浆砌石 粘土渠 大土渠、一般砌石 较坏的土渠、有杂草的河流 坏的土渠 0.011 0.012 0.014 0.017 0.02 0.0225 0.025 0.03 0.035 90 83.3 71.4 58.8 50 44.4 40 33.3 28.6 对糙率n=0.025的一般土渠,流速系数C的运算也可以按照水力半径R的大小直接从表8-2中选用。

1分快3 表8-2 流速系数C (糙率n=0.025的一般土渠) 水力半径(m) 流速系数 水力半径(m) 流速系数 水力半径(m) 流速系数 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 22.4 26.9 29.9 32.2 34.0 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 35.5 36.9 38.0 38.9 40.0 1.2 1.5 2.0 2.5 3.0 41.6 43.6 46.0 47.9 49.3 引渠断面的设计一般摘用试算法运算。先按照设计流量 Q的大小,根据体会初步选取引渠断面尺寸b、h和引渠的底坡i,按照有关公式运算水力半径R,按满宁公式或表8-2确定流速系数C。再按照式(8-6)运算出引渠能通过的流量,并与要求通过的设计流量相比较。如两者相差不大,即认为假定值合适。并按此尺寸设计引渠。

【例】某小型泵站选用20ZLB-70轴流泵1台,该泵设计流量Q=0。545 m³/s,试设计引渠断面。

1分快3 【解】设计引渠拟摘用梯形断面土渠,引渠底坡取i=1/2000,引渠底宽b=1.0m,设计水深h=0.7m,引渠边坡1:1,即m=1。

引渠断面积A=(b+mh)h=1。19m2 断面湿周χ=χ=b+2h=2。98m , 水力半径R=A/χ=1。19/2。98=0。4m , 查表8-2得C=32。2 m0。5/s , 设计断面能通过的流量Q=AC=1。19×32。2×=0。543m³/s,满足设计要求。

8.3前池设计 8.3.1前池的类型 前池是衔接引渠与进水池的渐变段。一般前池的底部平面呈梯形,其短边等于引渠底宽,长边等于进水池宽度。纵剖面为一逐步下降的斜坡与进水池池底衔接。因此,前池为一具有扩散型断面的水池。

前池的作用主要是平顺地扩散引渠的来流,使水流平均地进入进水池,避免主流脱壁、偏折、回流和漩涡等现象,为水泵提供优良吸水条件。前池按照来流方向可分为正向进水和侧向进水两种。来流方向与前池进水方向一致或者夹角小于30°的为正向进水前池。来流方向与前池进水方向正交或斜交大于30°的为侧向进水前池。

8.3.2正向进水前池主要尺寸的确定 (1)前池扩散角α 前池扩散角α是影响前池流态及其尺寸大小的主要因素,一般应使α小于或等于水流的固有扩散角,则不会产生水流脱壁现象。从水力学角度分析,边壁产生脱流的锥角α≈20°。应当指出,前池扩散角α过小会增加前池长度和工程量。但前池扩散角过大也会使水流易产生脱壁,在前池边壁产生回流和漩涡。因此,一般取前池扩散角α=20°~40°为宜。

(2)前池长度L(图8-3) 在扩散角α确定后,则前池长度 L= (8-8) 式中 L—前池长度;

B—进水池的总宽度;

b—引渠底的宽度;

α—前池的扩散角。

(3) 前池底坡i 在引渠末端底部高程高于进水池底高程时,前池应做成斜坡,其底坡 i= (8-9) 式中 △H—引渠底与进水池底的高差。

前池底坡的大小对进水池的水流状态有很大影响,前池底坡太陡,则水流.易产生纵向回流;
底坡太缓,则又会增加前池的工程量。

有关试验结果表明,当i<0.2时,进水管进口阻力系数变化很小。当 i>0.3时,进水管的阻力系数增加很快。综合水力条件和工程造价,在前池不太长时,可取i=0.2~0.3。如前池较长,亦可将此纵坡设置在靠近进水池的一段长度内,使这部分的纵坡i不超过0.3。

(4)前池翼墙型式 小型泵站中主要摘用的翼墙型式有直线型翼墙与圆弧型翼墙。试验表明,摘用直立式直线翼墙与前池中心线成45°角可以得来优良的吸水条件,达种型式翼墙结构简单,便于施工。

8.4进水池的类型 泵站进水有很多型式,大体上可分为开敞式进水池(无压式)和封闭式进水流道(有压式)两大类。尽管进水型式各异,但都是为了连接泵站前池和水泵进口之间的一过渡段,使水流平稳地转向和加速,给水泵提供优良的进水流态,以尽量满足水泵进口的设计条件。进水型式对水泵装置性能的影响主要表现在提供的进水流态对水泵工作状态的影响,进水流态不好不仅使水泵工作性能下降,而且还会使汽蚀性能恶化,加速汽蚀侵蚀的破坏。开敞式进水池的作用在于进一步改善前池来流的流态,为水泵提供优良的工作条件。

按照水泵的不同类型和布置要求,在小型泵站中有不同的进水池型式。其分类型式如图8-9所示。

1分快3 8.4.1按进水池水面分类 进水池按照有无自由水面,可分为封闭式和开敞式两大类。封闭式进水池即通常所说的进水流道。

8.4.2按进水池的进水方向分类 开敞式进水池按照前池来流方向可分为正向进水池和侧向进水池两种。在来流方向与进水池中心线之间的夹角α≤30°时,为正向进水池。且α>30°时,则为侧向进水池。

对正向进水池,又可根据前池与进水池底面间有无跌坎,分为直线型、跌坎型和弯折型三种。在跌坎高度M≤1.0D(D为水泵喇叭口直径)时,为一般跌坎型进水池。在跌坎高度M>1.0D时,称为特别跌坎型进水池。

8.4.3按进水流平面形状分类 按照进水池的平面形状,进水池又可分为矩形、半圆形、圆形、多角形以及平面蜗形等多种型式。

1分快3 8.4.4按进水池边壁型式分类 按进水池边壁型式,进水池可分为直立边壁式(轴流泵)和斜坡边壁式(离心泵、混流泵)两种。

8.5开敞式进水池的设计要求 开敞式进水池具有结构简单、施工方便、投资节省的特点,广泛应用于小型泵站。国内外对这种流道的水力设计做了大量的研究工作。开敞式进水池的优化设计对水泵的安全、高效运行和泵站的土建投资都有很大的影响。合理的进水池水力设计应满足下面一些主要条件:
(1)不论喇叭口是立式或是卧式安装,在水流接近水泵入口的断面上应保证整个池宽为平均流。池内水流平顺、无有害漩涡;
保证提供水泵进口断面流速分布平均且垂直于该断面,以保证水泵装置达来最佳水力性能和汽蚀性能。

(2)不论进水池摘取何种形式,同边界形状或水位相联系的动能应设法在远离水泵之前排除或减弱。

(3)在整个进水系统中,象柱、墩之类的障碍物应为流线型,以防止脱流。

(4) 可能发生滞水的地方都应填平。

(5) 进水池内的平均流速一定要低,进入进水池的最大流速应不大于0.6m/s。

(6) 用于阻挡杂物的拦污栅,尽量能兼起整流栅的作用。

8。6进水池尺寸的设计 进水池的尺寸设计包括,进水池宽度B、水泵或吸水管的喇叭口至池底的距离即悬空高Z、喇叭口至进水池最低水位的垂直距离即最小浸没深度HS、水泵中心或吸水管中心至进水池后墙的距离即后壁距X以及进水池长度L等,通常用它们与水泵或吸水管喇叭口的直径之间的关系来表示。如图8-10所示。开敞式进水池的流态好坏主要由进水池几何尺寸的配置所决定。其中尤以悬空高和后壁距对流态影响最为显著。泵站开敞式进水池各部分尺寸目前尚无理论运算的方法,一般都靠试验资料来确定。

8.7进水池的综合尺寸 进水池的各部分尺寸对进水池的水流条件和水泵工作性能均有不同程度的影响,而各部尺寸之间又相互影响、相互制约,因此,在确定进水池尺寸时要根据具体情况综合考虑。

8.7.1国内外试验资料举荐的正向进水直线型进水池几何尺寸 根据国内外试验资料和现场测试结果,对正向进水的直线型进水池最佳几何尺寸建议如表8-4所示。

表8-4 正向进水直线型进水池最佳几何尺寸 进水池 几何尺寸 日本机械学 会 英国流体工程学会 美国水力研究所 水利部 试验点 建议取值 使 用 条 件 池宽 B/D 2.0~2.5 2~3 2.6~2.8 2.0~2.5 2.0~2.5 离心泵、小泵取小值,轴流泵、 大泵取大值。

1分快3 悬空高 Z/D 0。5~0。75 0。5~0。75 0。52~0。59 0。5~0。7 0。5~0。7 小泵取小值,大泵取大值。

后壁距 X/D 0.8~1.0 0.75 1.2~1.4 0.5~0.75 平面蜗形后壁取其它形式取 浸没水深 HS/D 1.3~1.4 1.5 2.48~2.81 1.0~1.2 1.0~1.4 排涝站取小值;
灌溉站取大值。

池 长 L/D 4.0 8.0 5.0~8.0 8.7.3不同泵型进水池设计尺寸参考表 水泵厂一般都在泵产品使用说明书中规定了进水池的各项设计尺寸,但使用和试验结果表明,这些尺寸不尽合理,在设计中建议摘用表8-6的数值。

表8-6 不同泵型开敞式进水池设计参考尺寸表(单位mm) 泵 型 规 格 (英寸) 喇叭口直径 池 宽 池 长 悬空高度 最低浸没 水 深 离 心 泵 10 12 14 20 24 32 350 500 550 700 900 1150 700 1000 1100 1400 1800 2300 2100 2400 2700 4200 5400 6900 300 320 350 375 450 580 420 600 660 840 1080 1380 混 流 泵 12 14 16 20 26 500 550 600 750 850 1000 1100 1200 1500 1700 2500 3000 3500 4500 5100 320 350 380 400 480 600 660 720 900 1190 轴 流 泵 14 20 24 28 32 36 40 550 750 875 1000 1150 1280 1325 1150 1600 1925 2200 2650 3000 3300 3000 4500 5500 6000 6900 7700 8000 350 375 450 500 580 700 800 600 825 960 1100 1270 1410 1500 8。8开敞式进水池的平面形状设计 8。8。1开敞式进水池的平面形状 小型泵站中,通常摘用的进水池后壁平面形状有矩形、半圆形、圆形、多角形以及平面蜗形等。

(1) 矩形进水池 矩形进水池结构简单,施工方便,所以在小型泵站中应用较多。但矩形进水池在两角易形成回流和漩涡,造成水泵进水条件较差,而使水泵效率下降。

(2) 多角形进水池 多角形进水池是在矩形进水池的基础上改成的。试验观测表明,矩形改成多角形进水池后,两角的回流、漩涡消逝。

1分快3 (3) 半圆形进水池 半圆形后壁的进水池也是小型泵站中常用的一种进水池型式。在工程中,一些设计人员习惯于将水泵安装于半圆形的圆心处,这种安装型式不仅使进水水力缺失增加,还易造成进水池的表面漩涡和回流,应引起设计者的注意。为了改善半圆形进水池的水流条件,可在水泵与后壁之间安装竖向防涡板,板底部与喇叭口齐平,顶部与设计水位齐平。在设计半圆形进水池时,应使水泵靠近后壁,使水泵中心距后墙的后壁距等于0。75 D(D为喇叭口直径)左右。这样,在半圆形后壁与水泵之间形成一条逐步收敛的流道,防止了水流自管壁脱离,从而避免了漩涡和回流的发生。在摘用予制拱圈作为进水池后壁时,使拱圈的矢跨比f/B<0。5(图8-25),也可以达来上述的目的。

(4) 平面蜗形进水池 在各种形状的进水池中,平面蜗形的后壁形状比较符合流线形状,水流条件好。由于蜗形后壁的隔舌靠近水泵进口,可以起来限制水流环绕水泵旋转的作用,漩涡和环流都不易发生,具有优良的水力条件,可获得满意的进水流态。与其它几种平面形状的进水池相比,平面蜗形后壁的进水池进水缺失最小,。比较各种平面形状的进水池,矩形进水池的阻力系数为0.259;
半圆形进水池为0.273;
对称平面蜗形进水池为0.250;
不对称平面蜗形进水池仅0.236。但不对称平面蜗形进水池型线复杂,施工难度大,在小型泵站中应用较少。另外,现场测试表明,摘用平面蜗形后壁的进水池水泵效率明显高于其它型式的进水池,与矩形后壁的进水池相比,在其它参数相同时,水泵效率提高了3~5%,流量增加了2~3%, 泵站装置效率提高2~4%。由于具有对称平面蜗形型线后壁的进水池水力缺失小,进水条件好,且施工不太复杂,因此是小型泵站中比较好的后壁形式。在泵站进水池设计中,应优先选用平面蜗形后壁形状,并使蜗舌与水泵喇叭口相接。

8.8.2平面蜗形进水池后壁轮廓线的设计 表8-7 开敞式进水池平面蜗形后壁轮廓线极坐标参考尺寸(mm) 泵型 (英寸) 喇 叭口直径 池宽 OS OA1 OA2 OA3 OA4 OA5 OA6 OA7 OA8 OA9 OA 12 14 16 20 24 28 32 36 40 500 550 600 750 875 1000 1150 1280 1325 1000 1150 1250 1600 1925 2200 2650 3000 3300 250 275 300 375 488 500 575 640 662 275 305 332 418 490 560 650 726 761 300 335 365 460 542 620 725 812 860 325 365 398 502 595 680 800 898 959 350 395 430 545 648 740 875 984 1058 375 425 462 588 700 800 950 1070 1156 400 455 495 640 752 860 1025 1156 1255 425 485 528 672 805 920 1100 1242 1354 450 515 560 715 858 980 1175 1328 1452 475 545 592 758 910 1040 1250 1414 1551 500 575 625 800 962 1100 1325 1500 1650 表8-8 开敞式进水池平面蜗形后壁轮廓线直角坐标参考尺寸(mm) 泵型 (英寸) 喇叭口直径 进水池宽 坐标 S A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A 12 500 1000 X 0 43 93 148 206 265 324 379 428 469 500 Y 250 272 285 290 283 265 235 193 139 74 0 14 550 1150 X 0 48 104 166 232 300 400 432 490 538 575 Y 275 301 319 325 320 300 267 220 159 85 0 16 600 1250 X 0 52 113 180 253 327 400 470 533 585 625 Y 300 328 347 354 348 327 291 240 173 93 0 20 750 1600 X 0 65 142 228 320 415 510 599 680 748 800 Y 375 412 438 448 441 415 370 305 221 118 0 24 875 1925 X 0 77 168 270 381 495 609 717 816 899 962 Y 438 484 516 530 524 495 442 366 265 142 0 28 1000 2200 X 0 88 192 309 435 566 696 820 932 1027 1100 Y 500 553 590 606 599 566 506 418 303 163 0 32 1150 2650 X 0 102 224 363 514 672 829 980 1118 1235 1325 Y 575 642 690 713 708 672 602 499 363 196 0 36 1280 3000 X 0 114 251 408 578 757 935 1107 1263 1397 1500 Y 640 717 772 800 796 757 680 564 410 221 0 40 1325 3300 X 0 119 266 435 622 818 1015 1206 1381 1532 1650 Y 662 752 818 854 856 818 738 615 449 243 0 第9章 中小型泵站出水设计 9.1中小型泵站的出水设计的主要内容 中小型泵站的出水设计主要包括出水池(或压力水箱)、出水流道、输水渠和出水管道出口拍门的设计。合理的出水设计不仅可以获得优良的流态,使出口动能可以更好地回收,从而减少对输水渠或容泄区的冲刷。同时,泵站的出水设计也直接关系来泵站站身的安全和工程投资的大小。因此,在中小型泵站的设计中,应对出水设计给予高度复视。

9。2 出水池的类型 出水池是衔接出水管与灌溉(或排水)干渠或容泄区的建筑物。其主要作用是集合出水管道的来流,排除压出水流的能量,顺畅地将水引入干渠或容泄区。在要求向几条干渠送水时,出水池还起着分流的作用。在机组停止工作后,必须及时而可靠地切断水流,防止水流倒流。

出水池按池中有无自由水面可分为开敞式出水池和封闭式压力水箱两大类。按池中水流相对于泵站中心线的方向的不同,可分为正向出水式和侧向出水式两种。

9。3开敞式出水池尺寸设计 出水池的尺寸主要包括池宽B、池长LK、池深H和底坎倾角θ等(图9-2)。设计合理的出水池,池中流态平均,出水管的水流动能进一步转化为势能,减少了水力缺失。设计不良的出水池,池内水流紊乱,水位壅高,水力缺失增加,降低了泵站装置效率。结构合理的出水池应水流平稳,节省投资,便于施工和运行治理。

对于出水池尺寸的确定,目前主要是以射流扩散理论为依据而给出一些理论公式或体会公式。依据这些公式所运算的尺寸,特别是池长往往偏大。从工程角度出发,一方面要尽量减小出水池尺寸,以节省工程投资;
1分快3另一方面必须尽量提高装置效率,以达来节能的目的。

9.4浸没出流出水池设计参考尺寸 9.4.1正向出水式出水池尺寸 对于正向出水的出水池可根据出水管出口直径的大小参考表9-4挑选各部分尺寸(图9-2)。

表9-4 正向出水式出水池参考尺寸表(除注明外,单位:cm) 出口 直径 D0 (mm) 管 中 心 距 b1 管中 心距边墙 b2 管距池底 P 管顶浸没深度 h淹 出水池长LK 衔 接 段 尺 寸 一 台 二 台 三 台 B α(°) Ln B α(°) Ln B α(°) Ln 250 300 350 400 500 600 700 800 900 1000 1200 80 80 90 100 130 150 180 200 220 250 300 40 40 45 50 65 75 90 100 110 125 150 20 20 25 30 30 40 40 50 50 60 60 50 50 55 60 60 60 65 75 75 80 80 150 180 210 240 300 350 400 480 600 650 750 80 80 90 100 130 150 180 200 220 250 300 30 30 30 30 30 30 30 35 35 40 40 75 75 100 110 140 170 180 190 210 230 280 160 160 180 200 260 300 360 400 440 500 600 30 30 30 30 35 35 35 40 40 40 40 240 240 260 280 330 350 430 430 480 550 660 240 240 270 300 390 450 540 600 660 750 900 35 35 35 35 35 40 40 40 40 40 40 285 285 330 380 520 520 540 600 700 800 950 9。4。2侧向出水式出水池尺寸 对于侧向出水的出水池可根据出水管出口直径的大小参考表9-5挑选各部分尺寸。表中各部分尺寸符号参考图9-11所示。

表9-5 侧向出水式出水池尺寸参考表(单位:cm) 出水口直径 D0(mm) 管中心距 b1 管中心距边墙b2 管距池底 p 管顶浸没深度 h淹 出水池长LK 收缩角 α 收缩段长Ln 出水池宽度B 一台机组 二台机组 三台机组 200 250 300 350 400 500 600 700 800 1000 70 80 100 110 120 150 170 200 220 270 35 40 50 55 60 75 85 100 110 135 20 20 20 25 30 30 40 40 50 50 50 50 50 50 60 60 60 65 75 80 200 250 300 350 350 400 450 550 640 800 30° 30° 35° 35° 35° 35° 35° 40° 40° 40° 300 370 400 430 460 500 550 620 650 750 70 80 100 110 120 150 170 200 220 270 140 160 200 220 240 300 340 400 440 540 210 240 300 330 360 450 510 600 660 810 9.5压力水箱 9.5.1压力水箱的类型 压力水箱与出水池一样,都是连接压力水管和泄水区之间的连接建筑物。它们的不同之处仅在于出水池为开敞式,而压力水箱为封闭式。在灌溉泵站中,将若干台水泵的出水管汇流于压力水箱,这时压力水箱相当于并联管路的扩大段接头。在排涝泵站中,如果外河水位变幅很大,则建筑开敞式出水池势必很高,对于排灌结合的泵站,在排涝水位与灌溉渠首水位相差较大时,同样会增加出水池工程量。在这种情况下,摘用封闭式的压力水箱代替开敞式出水池来集合水流,再经压力涵洞输水排入外河往往是比较经济的。由于压力水箱多为封闭式钢筋混凝土结构,尺寸小,工程量省。压力水箱可紧靠泵房布置,也可建在泵房内,从而可以缩短压力水管的长度,还可以在上面布置配电设备等。由于压力水箱为封闭式输水,因此水力缺失较开敞式出水池大,且施工要求较高。

在中小型泵站中,摘用的压力水箱通常有下列几种类型:
(1)按出流方向分:有正向出水和侧向出水两种。

(2)按平面几何形状分:有梯形、矩形、圆形等。

(3)按水箱的结构分:可分为箱中有隔墩和箱中无隔墩两种。

9.5.2压力水箱的结构尺寸 压力水箱设计的好坏,对出水影响很大。设计不合理的压力水箱水流互相干扰,产生较大的阻力,使装置效率下降。一般说正向梯形、有隔墩的压力水箱具有较好的出流条件。而矩形无隔墩的侧向出水压力水箱出流条件很差,各管口出流相互冲击,减少了拍门开启角度,增加了管路和压力水箱的水力缺失。

压力水箱与泵房分开建造时,如果建在填方上,应单独设置建于原状土上的支墩以支撑压力水箱。压力水箱的箱体一般为钢筋混凝土结构,壁厚300~400mm,隔墩厚200mm左右。设计和施工中,应把隔墩钢筋伸入底板和顶板。这样,隔墩不仅起分水导流的作用,还起着压力水箱的整体连接作用。

对正向梯形压力水箱的大边宽度B可由下式决定:
B=n(D0+2δ)+(n-l)a (9-13) 式中 n—水泵出水管数;

D0—出水管直径;

δ—出水管边缘与隔墩或箱壁的距离,该距离应满足安装和检修的要求。一般取δ=250~ 300mm;

a—隔墩厚度,一般取a=200~300mm,隔墩的长度可取(2~3)D0 。

梯形压力水箱小边的宽度b等于与之连接的出水涵洞宽度。水箱的收缩角α不宜大于30°~45°。按此运算,压力水箱的长度L为 :
L= (9-14) 压力水箱的高度应基本保证工作人员进入压力水箱后进行安装及维修管道和拍门的需要。为便于工作人员进入压力水箱维修,水箱顶部应设有进人孔,并加有密封盖板。设计时要保证盖板本身及盖板与压力水箱之间的连接强度和盖板与箱体之间的密封。

在突然停机时,压力水箱内承担很大的由间接水锤所产生的压力,在设计时应予注意。并必须按最大水锤压力进行结构强度校核。

9.7中小型泵站拍门的挑选 泵站的断流方式主要有虹吸管真空破坏阀断流、快速闸门断流和管道拍门断流等三种,其中虹吸式和快速闸门式多用于大型泵站出水流道的出口作为断流措施。而拍门断流因其结构简单、安装方便、运行可靠而普通应用于中小型泵站水泵出水管口作为停机切断水流的装置。但拍门大都为铸铁制造,复量复,使怕门运行时开启角度小,水力缺失大,且停机时造成较大的撞击力。据溧阳市双桥泵站在20ZLB-100S型轴流泵出口拍门所进行的现场测试表明,在流量从0.29m³/s至0.538m³/s变化范畴内,出口流速为0.87m/s~1.62m/s,所安装的铸铁拍门开启角度为16°~35°。其水力缺失为0.2~0.4m。在水泵额定工况下,水泵总扬程为2.9~3.0m,流量为0.5 m³/s,铸铁拍门的水头缺失约占水泵总扬程的12.7%。在扬程增加,流量减小时,拍门开启角度减小,阻力系数增加,但流量减小出口流速变小,拍门水力缺失随流量减小总的呈下降趋势。在水泵流量减少至额定流量的75%时,扬程增加了近30%,此时,铸铁拍门水头缺失约占水泵总扬程的6.15%。因此,在中、高扬程的泵站中,拍门的水力缺失在总扬程中所占的比复较小,对装置效率影响不大。但是,在低扬程泵站,特别是3 m以下扬程的泵站中,由于扬程较低,拍门所造成的水力缺失在总扬程中所占比复较大,对泵站装置效率有较大影响。

为减少拍门水力缺失,应改进拍门的制造材料。在中小型泵站中可以摘用用铝合金、玻璃钢、酚醛树脂等轻质材料制作的拍门或摘用侧开式拍门。

1分快3 9.11输水渠道断面设计 9.11.1渠道设计应满足的条件 在任何情况下,渠道的结构都应满足稳固条件。它包括纵向稳固和平面稳固两个方面。纵向稳固是指渠道在设计条件下工作时, 渠道既不发生冲刷, 也不发生淤积,或在一定时期内冲淤平稳。平面稳固是指渠道在设计条件下工作时,渠道不发生左右摆动,渠床和两岸不会局部冲刷或淤积。

9.11.2渠道的水力运算 渠道横断面尺寸要根据渠道设汁流量等参数通过水力运算加以确定。一般情况下可以利用平均流公式运算, 即 Q=AC (9-23) 式中 Q—渠道设计流量(m³/s);

A—渠道过水断面面积(m2);

R—水力半径(m);

i—水力坡降,在平均流中与渠底比降一致;

C—谢才系数(m0.5/s),一般摘用公式C=进行运算,其中,n为渠床糙率。

在进行渠道水力运算之前,应当第一确定渠道的设计依据, 如渠底比降、糙率、边坡系数、渠道断面宽深比以及渠道不冲、不淤流速等。

9。11。3渠底比降的挑选 渠底比降挑选是否合理,关系来渠道输水能力的大小及其冲淤问题,也关系来控制面积的大小和工程造价。例如,加大渠道比降,可以增大流速,但可能减少泵站设计灌溉面积和引起水流冲刷。所以究竟摘用多大的比降应该进行经济比较。灌区地势、土壤条件、水源含沙量和渠道设计流量等都影响渠道比降的挑选,在不同情况下,其主要影响因素各有不同。例如,在山丘地区。地势坡度较陡,虽然有时可以摘用较陡的比降,但经常由于灌区要求的水位控制高程较高,干渠常需摘取较缓的比降。在平原和三角洲地区,由于地势平整,摘用较大的渠道比降比较困难。但由于汛期水源含沙量大,也应在地势条件答应的情况下,尽可能将渠道比降放陡一些。水源含沙量大,应取较陡的比降,以防止泥沙在渠中淤积。干渠比降一般可取1/2000~1/5000。在水源含沙量较少的泵站灌区,如没有泥沙进入渠道,则要防止冲刷,干渠比降宜缓些。一般干渠比降<1/5000。干渠以下各级渠道,往往更紧密结合灌区的地面坡度,同时随着流量的逐级减少,比降也相应地逐级增大。除特别平整的地区外,支渠和斗、农渠的渠底比降,其选用范畴分别为1/1000~1/3000和1/200~1/1000。在地势十分平整的平原地区,灌溉渠道有时还摘用平底渠道,即渠底比降i=0。表9-18所列数字,可作为挑选渠底比降的参考。

表9-18 渠底比降参考表 渠道类型 流量范畴(m³/s) 渠底比降 土渠 >10 1~10 <1 1/5000~1/1000 1/2000~1/5000 1/200~1/2000 9。11。4渠床糙率的挑选 渠床糙率与渠道土壤、地质条件、施工质量及维修养护有关。还与通过的流量和含沙量等因素有关。

糙率的选定,一定要尽量符合实际。如果选定的渠床糙率小于实际的数值,渠道实际输水能力就会比设计值偏小,满足不了灌溉需要,并由于水流挟沙能力不足,会发生淤积。反之,如果选定的渠床糙率大于实际的数值,不仅增加了渠道工程量,而在渠道建成后,还可能引起渠床的冲刷以及渠水位降低,减少了灌溉面积。

对于清水渠道的糙率,如无试验资料,可参考表8-1中的数值选用。

9.11.5渠道边坡系数m的挑选 渠道边坡系数m应根据土壤、地质、水文地质条件、挖方深度和渠道水深等因素来确定。如选用过大,则不仅对工程量有影响,且占地较多;
如选用太小,则边坡不稳固,容易坍塌。一般可按表9-19和表9-20中体会数值选用。但当渠道挖方深度大于5m,水深大于3m,或填方高度大于3m时,边坡系数应通过稳固分析决定。

表9-19 挖方渠道最小边坡系数 土 壤 种 类 最 小 边 坡 系 数 m 水深h<1m 水深h=1~2m 水深h=2~3m 粘土、复粘壤土、中粘壤土 轻粘壤土 砂壤土 砂土 1.00 1.25 1.50 1.75 1.00 1.25 1.50 2.00 1.25 1.50 1.75 2.25 表9-20 填方渠道最小边坡系数 土 壤 种 类 最 小 边 坡 系 数 m Q>10m³/s Q=10~2m³/s Q=2~0.5m³/s Q≤0.5m³/s 内坡 外坡 内坡 外坡 内坡 外坡 内坡 外坡 粘土、复粘壤土、中粘壤土 轻粘壤土 砂壤土 砂土 1.25 1.50 1.75 2.25 1.00 1.25 1.50 2.00 1.00 1.25 1.50 2.00 1.00 1.00 1.25 1.75 1.00 1.25 1.50 1.75 0.75 1.00 1.25 1.50 1.00 1.00 1.25 1.50 0.75 1.00 1.00 1.25 9.11.7渠道的答应不冲不淤流速 在设计流量情况下,渠道的实际流速大于答应不冲流速(V不冲),渠道就会发生冲刷。小于答应不淤流速(V不淤),渠道便会淤积。从而破坏了渠道的纵向稳固,影响渠道正常工作。因此渠道的设计流速(V设计)应符合以下条件:
V不淤<V设计<V不冲 (1) 渠道的答应不冲流速 水在渠道中流动具有一定的能量,这种能量随水流速度的增加而加大,当流速增加使水流开始破坏渠床土壤结构时,渠床上的土粒便会随水流移动,在渠床土粒将要移动而尚未移动时的水流流速即为渠道的答应不冲流速。

影响渠道答应不冲流速的因素主要有;

①渠床土壤性质,如土壤机械成分、结构及密实度等。一般答应不冲流速随粘土含量、土壤容复的增加而增加;

②渠道过水断丽水力要素,如水深、水力半径,糙率等。R愈大,n愈小时,答应不冲流速愈大;

③水流中的含沙量及其性质。含沙量愈大,含沙愈细,则答应不冲流速愈大。

渠道不冲流速应根据渠床上质、水力要素和泥沙等因素通过试验确定。在中小型泵站的灌区设计中,对于流量小于50 m³/s的一般渠道,当水力半径R=1.0m,含沙量小于0.1lL/m3时,答应不冲流速可按表9-22选用。

表9-22 渠道答应不冲流速 土壤种类 答应不冲流速(m³/s) 轻粘壤土 中粘壤土 复粘壤土 粘 土 0.6~0.8 0.65~0.65 0.7~0.9 0.75~0.96 (2) 渠道的答应不淤流速 渠道挟沙能力主要随流速的减小而减小。当渠道中水流的流速小来一定程度(也就是水流挟沙能力小于渠道中实际的含沙量)时,余外的泥沙就会在渠道内淤积下来,在这些泥沙将要沉积而尚未沉积时的渠水流速,即为渠道的答应不淤流速。

渠道的答应不淤流速决定于渠道水流的挟沙能力,一般可根据渠道中的泥沙性质按下式运算:
V不淤=C1 (9-25) 式中 V不淤—渠道的答应不淤流速(m/s);

R—水力半径(m);

C1—根据渠道中的泥沙性质确定的系数,如表9-23所示。

表9-23 系数C1 泥沙性质 系数C1 泥沙性质 系数C1 粗砂质粘土 中砂质粘土 0.65~0.77 0.58~0.64 细砂质粘土 极细的砂质粘土 0.41~0.54 0.37~0.41 【例】某泵站安装2台20ZLB-70型轴流泵,设计出水流量Q=1.0 m³/s,从多泥沙河流上抽水,设计渠道土质为粘土,比降i=1/1000,试运算该渠道的断面。

【解】 查表8-1,取输水渠道n=0.025,取边坡系数m=1.0,渠道水力运算如下:
(1)初算水深h h=βQ=0.85×1.0=0.85(m) (2)初算宽深比α 因Q<1.5 m³/s,故α=2.8Q-m =2.8×1.0-1.0=1.8 (3)初算底宽b b=αh=1.8×0.85=1.53(m) (4)校核输水能力 Q=AC 式中 渠道过水断面面积 A=bh+mh2=1.53×0.85+1.0×0.852=2.02(m2);

湿周 =1.53+2×0.85=3.93(m) 水力半径 R===0.51(m);

谢才系数 C==×=35.75(m0.5/s) 流量 Q=2.02×35.75×=1.63(m³/s);

由于初算的Q值大于渠道设计流量过多,故应调整水深底宽值,另取h=0.7m,b=1.4m,则 A= 1.4×0.7+1.0×0.72=1.47(m2);

χ=1.4+2×0.7=3.38(m) R==0.435(m);

C=×=34.8(m0.5/s) Q=1.47×34.8×=1.065≈1.0(m³/s);

故摘用渠道断面 h=0.7m,b=1.4m。

(5)校核渠道流速V设计,应满足下式 V不淤<V设计<V不冲 V设计===0.725(m/s) 查表9-22,取V不冲= 0.8 m/s,V不淤 按下式运算,即 V不淤= C1= 0.5=0.33(m/s) 因为设计流速V设计符合以下条件:
V不淤(0.8m/s) <V设计<V不冲(0.33m/s) 故满足设计要求。

第10章 中小型泵站泵房尺寸确定 10。1中小型泵站常用泵房型式 泵房是安装水泵、动力机及其辅助设备的建筑物,是泵站枢纽中的主体工程。其主要作用是为水泵机组的安装、运行、维修及运行人员提供优良的工作条件。

泵站的泵房结构型式有很多种,在中小型泵站中,常用的泵房型式有分基型、干室型和湿室型等。摘用何种结构型式主要取决于水泵的类型和水源水位的变化。对于卧式泵,如果最高水位不超过泵房地面,且水源水位变幅不太大,这时泵房不需要水下结构部分,可以摘用分基型泵房。随着水源水位变幅的加大,泵房就需要水下结构部分,从分基型向干室型变化。对于立式轴流泵,叶轮一般均浸没于水中,所以进水池就移来泵房下部,成为湿室型泵房。常用的各种结构型式的泵房比较如表10-1所示。

10.2分基型泵房的尺寸确定 10.2.1分基型泵房的结构型式 分基型泵房根据进水侧的岸边形式,通常分为下列几种型式:
斜坡式泵房正面为一斜坡,斜坡上摘用浆砌块石护砌或砼护坡,适用于地基较好的小型泵站。这种型式岸边型式施工简单,挖土量较少,但为保证泵房稳固,泵进口距岸边通常要保证(3~5)D (D为泵喇叭口直径)的距离,所以进水管路较长,增加了水力缺失。

表10-1 各种结构型式的泵房比较 类 型 总 流量 (m³/s) 单机流量 (m³/s) 水源 水位 变幅 最高 水位 地质 条件 进水 条件 结构 条件 检修条件 通风 条件 泵 型 适 用 场 合 分 基 型 <4 <1.0 不大 低于 地面 较好 一般 简单 容易 优良 离心泵、 混流泵 中小型泵站, 暂时泵站, 高、中扬程泵站 干 室 型 4~10 <1.5 一般 可高 于地面 一般 优良 较复杂 容易 不良 立、卧式离心泵 落井、半落井站, 高扬程站 湿 室 型 4~10 <4.0 较大 低于 地面 一般 较好 较简单 不方便 优良 立、卧式轴流泵 低扬程站, 口径<1000mm 块 基 型 >10 >4.0 较大 较高 较差 优良 复杂 不方便 机械通风 大中型轴流泵、立式混流泵 低扬程站, 口径>1000mm 10.2.2分基型泵房主机组的布置型式 分基型泵房主机组布置通常有下列几种型式:
(1)一列式布置 在摘用一列式布置型式时,各机组的轴线位于一条直线上,机组轴线与泵房纵轴线平行,且与进水方向相垂直。这种布置型式比较简单,在安装双吸离心泵的中小型泵站中经常摘用。在机组台数较多时,会增加泵房长度,使前池和进水池宽度增加。

(2)双列交错排列布量 在机组台的台数较多或者在机组的间距大于按进水要求所确定的间距时,通常把机组布置成二列,相互交错。这种型式缩短了泵房长度,但增加了泵房的跨度,且治理不便。因此一般多用于机组台数较多的双吸式离心泵泵房。

(3)平行一列布置 在电动机与水泵之间摘用皮带传动时,电动机轴线与水泵轴线互相平行,但在泵房长度方向又分别成一列布置。这种型式的泵房机组间距较小,缩短了泵房长度及进水池宽度。在安装混流泵的中小型泵站中经常摘用。

(4)圆弧形布置 在机组台数较多时,为了减少前池和进水池的宽度,节省土方开挖量,可以把机组按弧线布置。这种布置又可分为外圆弧式(图10-5)和内圆弧式(图10-6)两种型式。圆心在进水侧而向着出水方向弯曲的外圆弧式布置时,进水池尺寸较小,由于各台机组的进水管均一起向着圆心,所以在布置时必须注意进水喇叭口之间的距离,避免相互夺水。要求两只喇叭口之间的净间距不能小于1。0D(D为喇叭口的直径)。与外圆弧式布置相反,圆心在出水侧而向着进水方向弯曲的内圆弧式泵房布置,由于两侧机组呈侧向进水,因此在布置时应注意边侧机组的进水条件,前池与进水池的连结应摘取过渡渐扩的形式。

1分快3 10。2。3分基型泵房主机组的布置尺寸 分基型泵房在主机组布置时,机组(电动机、水泵)之间以及机组与泵房墙壁之间所要求的净间距如表10-2、10-3所示。

表10-2 泵房内设备间最小净间距(m) 类 别 单 机 流 量 (m³/s) Q≤0.3 0.3<Q≤0.5 0.5<Q≤1.5 Q<1.5 机组顶端与墙 0.5 0.7 1.0 1.2 机组与机组顶端 0.6~0.8 0.8~1.0 1.0~1.2 1.2~1.5 机组侧面与墙 0.7 1.0 1.25 1.5 平行布置的机组之间 0.8~1.0 1.0~1.2 1.2~1.5 1.5~2.0 立式电机之间 <1.2 1.2~1.5 1.5~1.8 2.0~2.5 表10-3 分基形泵房机组布置间距表 布 置 情 况 最 小 间 距 两台水泵或机组基础间通道的净间距 (1) 电动机容量 20~55kW (2) 电动机容量>55kW ≮0.8m ≮1.2m 相邻两台水泵机组突出基础外的部分的净距及机组突出部分与墙壁的净距 (1)电动机容量≤55kW (2)电动机容量>55kW 应保证水泵轴或电动机转子在检修时能够拆卸;

满足以上要求,并不小于0.8m。

满足以上要求,并不小于1.2m。

1分快3 设有检修间时 应根据机组外形尺寸决定,并应在周围设有不小于0.7m的通道 就地检修时 每个机组的一侧应有一条大于水泵机组宽度0.5m的通道,并符合本表第一项的要求。

泵房主要通道宽度 1.0~1.2 配电盘前面通道宽度 (1) 低压 (2) 高压 不小于1.5m 不小于2.0m 辅助泵(排水泵、真空泵) 一般利用泵房内空地,不增加泵房尺寸,靠墙布置,并在一侧留有通道 10.2.4分基型泵房辅助设备的布置 分基型泵房的辅助设备布置一般在满足主机组要求的条件下,适当布置辅助设备,以不增加泵房面积为原则来确定。

(1) 配电设备的布置 在中小型泵站中, 配电设备的布置一般分为集中布置与分散布置两种型式。在集中布置时,在机组台数较少时,一般集中于泵房一端;
在机组台数较多时,则可集中布置于泵房靠近出水的一侧。在分散布置时,配电盘布置于靠近泵房出水一侧两台电机中间靠墙的空地上,在配电盘与机组之间留有足够的通道,可以不增加泵房宽度。

1分快3 在中小型泵站中,为了使主泵房更加广阔,有时在主泵房一端另建有单独的控制室。将电气控制屏或配电盘全部或部分置于控制室内,进行集中控制。

(2) 检修间的布置 小型泵站以及机组台数较少时,一般不设专用检修间,利用泵房内空地就地检修。机组台数在3台以上的中型泵站,可在靠大门的一端布置检修间,检修间大小应能放下泵房内最大的设备。

(3) 辅助设备的布置 中小型泵站的辅助设备主要有真空泵、排水泵等。在布置时一般以不影响检修、不增加泵房面积为原则进行布置。一般靠近泵房的一端设置。在机组台数较多时,需要布置2台及2台以上的真空泵、排水泵时,可以布置于泵房的两端及机组之间的适当位置。

10.2.5分基型泵房主要尺寸的确定 (1) 泵房长度 如图10-9所示,分基型泵房的长度L可按下式确定:
(10-1) 式中 n—机组台数;

—机组在泵房长度方向的净宽度;

—机组间的净间距,应保证泵轴、电机转子的拆卸;
同时,管道中心线的间距还应满足进水管之间的最小距离,即l1+l2≥2.0D(D为进水管喇叭口直径);

—当卧式泵安于泵室内时,机组与墙之间的距离;

—检修间要求的长度;

—配电间或其它辅助设备所要求的长度。

(2)泵房宽度 泵房宽度主要取决于机组的平面尺寸、排列方式和配电板的布置方式。小型泵站一般宽4~5m,中型泵站一般宽6~8m可满足布置要求。在泵房内布置起复行车时,应结合行车的标准跨度来确定泵房的宽度。

泵房的宽度(图10-10)可按下式确定:
(10-2) 式中 —机组在泵房宽度方向的净宽,对S型泵,该宽度还包括泵吐出锥管、闸阀的尺寸;

—水泵吸入口与墙之间的距离,应保证拆装的需要, —工作过道尺寸,中小型泵站应不小于1.5m, —配电盘靠墙布置时所要求的安装尺寸。

(3)泵房高度 小型泵站中一般不设行车,泵房高度取3。5~5m,可满足通风、摘光的要求。在安装行车的中型泵站泵房内,泵房的高度应保证所起吊的设备在己安装的机组和管道上通行。

分基型泵房的高度(图10-11)可按下式确定:
(10-3) 式中 —屋面粱底来起复钩的距离(m),与起复设备的种类和规格有关;

—起复绳的垂直长度(m),对水泵为 0.85X,对电动机为1.2X (X为起复部件宽度);

—水泵或电机高度(m);

—吊起部件底部和最高一台机组顶部距离,一般取0.3~0.5m;

—设备安装高度(m)。当汽车可进入泵房时,还应考虑汽车车箱底板来地面的距离,设计时取两者之大值。

10.3分基型泵站各部分高程的确定 分基型泵站各部分高程标示于图10-12中,确定的方法如下所示。

(1) 进水池最低水位▽H1 根据水源分析资料, ▽H1=▽H水源-(h闸+) 式中 ▽H水源—水源最低水位;

h闸—引水闸过闸缺失;

i—引河底坡;

—引河长度。

(2) 进水管口位置▽H2 ▽H2=▽H1-HS 式中 HS—最小浸没深度,HS =(1.0~1.4)D;

D—进水管喇叭口直径。

(3) 进水池底高程▽H3 ▽H3=▽H2-Z 式中 Z—喇叭口悬空高度,Z=(0.5~0.7)D, 且Z>0.3m (4) 泵轴线安装高程▽H4 ▽H4≤▽H1+h允吸 式中 h允吸—水泵的答应吸上高度(m),h允吸=H允真- hf1- H允真—水泵产品说明书中给定的答应吸上真空高度(m);

hf1—吸水管路沿程缺失和局部缺失之和(m);

V1—吸水管内平均流速。

(5) 出水管口上缘高程▽H5 ▽H5=▽H出min - 式中 ▽H出min —出水池最低水位;

—出水管最小浸没水深,>,且≮0.1m;

—出水管口流速(m/s)。

(6) 出水池底板高程▽H6 ▽H6= ▽H5-D出口cosβ-P 式中 D出口—出水管出口拍门座法兰边外径(m);

β—出水管仰角,如水平安装,则β=0°;

P—出水管拍门底座下缘距出水池底的距离,P≥0.2~0.5m,小泵取小值,大泵取大值。

(7)出水池墙顶高程▽H7 ▽H7= ▽H出max +a ▽H出max—出水池最高水位;

a—安全超高,对中小型泵站,可取a=0.4~0.5m。

(8)水泵基础高程▽H8 ▽H8=▽H4-S 式中 S—泵轴线至底脚高度(m)。

(9)泵房室内地坪高程▽H9 ▽H9=▽H8+h沟,同时必须满足▽H9≥▽H进max+a′ 式中 h沟—出水管管沟深度(m);

▽H进max—进水池最高洪水位;

a′—安全超高,对中小型泵站,可取a′=0.5~0.6m。

(10)屋架下缘高程▽H10 ▽H10= ▽H9+H 式中 H—泵房高度(m)。

10。4分基型泵房的主要尺寸 对安装S(Sh)型双吸离心泵(图10-13)和HB(HW)型混流泵(图10-14)的分基型泵房,其主要尺寸可参考表10-4、10-5确定。

图10-13 双吸离心泵泵房主要尺寸 表10-4 双吸离心泵泵房参考尺寸表(单位cm) 水泵型号 机 房 尺 寸 250S-14 250S-14A 10Sh-13 10Sh-13A 12Sh-13 12Sh-13A 300S-19 300S-19A 300S-12 170 160 200 190 230 230 190 180 190 60 60 60 60 80 80 80 80 80 60 60 60 60 80 80 80 80 80 250 250 250 250 260 260 260 260 260 80 80 100 100 110 110 90 90 100 60 60 60 60 80 80 80 80 80 220 220 220 220 250 250 240 240 240 100 100 400 400 450 450 400 400 400 60 60 60 60 90 90 80 80 80 50 50 50 50 70 70 70 70 70 100 100 100 100 100 100 100 100 100 300S-12A 14Sh-13 14Sh-13A 250S-26 350S-26A 350S-16 350S-16A 20Sh-13 20Sh-13A 500S-22 500S-22A 180 260 250 250 230 240 300 320 310 280 270 80 100 100 90 90 90 120 100 100 100 100 80 90 90 90 90 100 100 100 100 100 100 260 300 300 300 300 280 350 360 350 350 350 100 120 120 110 110 120 120 145 145 150 150 80 80 80 80 80 90 90 90 90 90 90 240 280 280 270 270 250 250 300 300 300 300 400 450 450 450 450 450 450 450 450 450 450 80 120 100 120 120 110 110 150 150 140 140 70 80 80 80 80 80 80 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 表10-5 混流泵泵房参考尺寸表(单位cm) 水泵型号 机 房 尺 寸 10HB-40 12HBC-40 14HBC-40 14-HBC40(垂直出水) 16HBC-40(水平出水) 20HB-40 150 150 160 160 180 200 50 60 60 60 70 80 60 70 70 70 70 100 250 250 280 280 300 350 150 160 180 160 170 200 60 60 60 80 80 100 200 200 210 210 230 250 400 400 420 420 460 480 350 350 350 350 400 400 80 90 100 100 100 120 80 80 90 80 80 100 10.5干室型泵房的结构型式和设备布置 10.5.1干室型泵房的结构型式 干室型泵房是在水源水位变幅较大时,双吸离心泵常摘用的一种泵房型式。在混流泵要落井安装时,也必须摘用干室型泵房。在中小型泵站中,干室型泵房通常摘用的平面形状为矩形泵房。在机组台数少于4台时,也可以摘用圆筒形结构,其受力条件较好,但泵房内布置较困难,运行治理不便,通风及摘光条件均较差。

10.5.2设备布置 干室型泵房主机组的布置与分基型泵房基本相同。但由于干室型泵房所特有的结构型式,在设备布置时必须做来:
(1) 注意室内排水及泵室的防渗处理。

(2) 加强通风措施,在干室较深时,应设置机械通风设备。

(3) 充分利用泵房上部空间。

(4) 泵室内主机组布置时,应考虑来一定的检修空间。

(5)在主机组的高程低于进水池设计水位时,应考虑来设备的检修。为保证机组检修时室内无水,在布置时应考虑在进水管道上安装闸阀或者在进水池外修建节制闸。

10.6干室型泵房的主要平面尺寸确定 干室型泵房主要平面尺寸的确定方法与分基型泵房基本相同,各部分尺寸的确定可参考分基型泵房的尺寸确定方法来确定。

10.7干室型泵站各部分高程的确定 水泵轴线安装高程▽H1 对于全落井式,水泵中心应低于进水池最低水位, ▽H1=▽H进min-HS 对于半落井式,水泵中心应低于进水池设计水位, ▽H1=▽H进设-(h+0.2) 式中 h—水泵中心线至泵壳顶端的高度(m);

HS—吸水管口浸没深度(m),HS=(1.0~1.4)D(D为喇叭口直径);

▽H进min—进水池最低水位(m);

▽H进设—进水池设计水位(m)。

(1) 进水管口高程▽H2 对于全落井式,进水管口的高程取决于水泵中心高程。

对于半落井式,▽H2=▽H进min-HS ,HS的大小与进口型式有关。

对垂直吸入的喇叭口,HS=(1.0~1.4)D;

对水平吸入的喇叭口,HS=(1.5~2.0)D;

对倾斜安装的喇叭口,HS≥1.5D。

(2) 进水池底高程▽H3 喇叭口垂直吸入时,▽H3=▽H2-Z ;

喇叭口水平吸入时,▽H3=▽H2-Z –D;

喇叭口倾斜吸入时,▽H3=▽H2-Z -Dcosθ。

式中 Z—喇叭口悬空高度,其大小与进口型式有关, 对垂直吸入的喇叭口,Z=(0.5~ 0.7)D;

对水平吸入的喇叭口,Z=0.75D;

对倾斜吸入的喇叭口,Z=(0.5 ~1.0)D 。

θ—进水管倾斜段中心线与水平线的夹角。

(3) 水泵墩高程▽H4 ▽H4=▽H1-S 式中 S—泵轴线至底脚高度。

(5)泵房底板高程▽H5 对于全落井式泵房,▽H5=▽H4-k ,k为全落井时水泵墩高度,k=(0.3~0.5)m;

对于半落井式泵房,▽H5=▽H4-k ,k为半落井时水泵墩高度,k=(0.l~0.3)m。

(6)闸阀操作台高程▽H6 ▽H6根据所选闸伐种类和闸伐手柄高度决定,应便于操作。

(7)检修间地面高程▽H7 ▽H7=▽H进max+a ,同时应高于室外地面高程, 式中 ▽H进max—进水池最高低水位(m);

a—安全超高,中小型泵站可取a=(0.5~0.6)m。

(8)屋架下缘高程▽H8 ▽H8=▽H5+H 式中 H—泵房高度(m)。在不设吊车时,应保证泵房地面以上部分不小于3.5m,以保证通风、摘光的要求。在泵房内设置吊车时,如地下部分高度H2>h4+h5(参看图10-11),则泵房高度H为H=H1+H2 H1—泵房地上部分高度(m),H1=h1+h2+h3+0.2m ;

H2—泵房地下部分高度(m)。

如泵房地下部分高度H2<h4+h5+0。2m时,则地上部分高度H1为 H1=( h1+h2+h3+h4+h5)- H2 (9)出水池各部分高程 出水池各部分高程的确定方法参见分基型泵房的相关部分进行确定。

10.8湿室型泵房的结构型式和设备布置 10.8.1湿室型泵房的结构型式 湿室型泵房是轴流泵机组摘用的一种主要泵房型式。根据地势、地质及建筑材料等条件的不同,可分为以下几种型式:
(1)墩墙式 墩墙式是中小型轴流泵站中最常用的一种型式。这种型式的泵房下部三面有挡土墙,摘用浆砌块石砌筑。每台泵均设置有单独的进水室和检修门,便于检修。墩墙式泵房结构简单,施工方便,进水不受干扰,因此进水条件较好。但这种型式的泵房由于下部结构较复,因此要求地基承载力较大。为减轻复量,在中小型泵站的设计中,可将后侧挡土墙改用予制混凝土拱圈砌筑,这样既减轻了复量,又可加快施工进度。

1分快3 (2)排架式 排架式泵房的水下部分为钢筋混凝土梁柱,泵房建于梁柱组成的排架上。这种结构型式较轻,不受横向推力,抗滑、抗倾稳固性均较好。但这种型式的泵房进水条件较差,且检修不便。一些小型泵站,将排架简化为独立的井柱,其结构更为简单。

(3)圆筒式 这种型式的泵房受力条件较好,圆筒的直径取决于机组台数的多少。在圆筒直径小于4m时,可摘用沉井法施工。圆筒型泵房的机组布置较为紧凑,但进水条件较差,水泵之间互相干扰。在机组台数5台以上时,在布置时可与汇水箱结合,将汇水箱布置于圆筒中央,则可大大节省土建投资。

(4)箱形结构式 这种型式是介于墩墙式与排架式之间的一种结构型式。通常将进水室封闭,用涵管与进水池相连。由于涵管进入进水室时,水流突然扩散,易引起漩涡,水流条件较差。

(5)圬工泵房 圬工泵房是安装圬工泵的一种特别型式。下层为水泵进水室,中层为出水室,上层为电机层。圬工泵结构简单,无出水弯管。圬工泵站一般适用于扬程在2m以下的低扬程泵摘用。只要设计合理,圬工泵仍可取得大于50%的装置效率。同时由于这种型式结构简单,工程投资节省,在低扬程泵站中不失为一种较好的结构型式。

(6)封闭式泵房型式 对于口径400mm以上的轴流泵,水泵厂生产一种封闭式的泵座。水泵安装在封闭式的泵室内,泵座以下部分伸入进水池,泵座以上部分为干室结构,方便水泵的安装、检修和运行治理。在水位高于泵座时,进水为有压进水,进水条件相对要差一些。

10.8.2湿室型泵房的设备布置 湿室型泵房一般用于安装立式轴流泵,机组一般摘用一列式布置。这种布置方式进水条件较好。但有些中小型泵站,机组台数较多,也摘用双列布置,以缩小泵房长度。在摘用双列布置时,往往后侧机组进水条件较差,二列机组易形成夺水现象,这在设计时是应值得注意的问题。由于湿室型泵房分为上、下两层,下层安装水泵,上层安装电机。轴流泵不需要设置真空泵、排水泵等辅助设备。因此泵房内较为广阔。电机层除电机外,还在泵房的一端设置检修间,另一端设置控制室。在机组台数较多时,电动机控制盘可设置在泵房靠近出水的一侧,方便操作。

第十一章 小型泵站低成本智能化监控技术 11。1泵站自动化监控技术概述 上世纪80年代开始在泵站应用泵站自动化监控技术, 最初自动化主要摘用单板机或单片机作主控单元的继电接触式控制方式,这种控制方式只能用于简单的控制系统,而且连线复杂、结构庞大、可靠性低、动作时间长(一般在几十毫秒数量级)。上世纪90年代以后,随着电子运算机技术的普及和电力电子技术的飞速发展,泵站自动化监控技术获得快速发展, 出现了功能强大,并已在工业控制中得以成功应用的各种控制装置,如可编程序控制器(PLC)、软起停装置、遥控起停装置、变频调速装置等,使泵站自动化技术跃上了一个新台阶。而变频调速技术, 软起动、软停机技术,遥控技术以及PLC装置等亦在一些小型排灌泵站中得以应用。

由于小型泵站设备安全技术不完善,小型泵站的运行安全问题一直都未能很好的解决,特别是排水期的运行安全。在小型泵站,电气安全是主要的安全问题,没有改造的泵站其电气设计和所用的电气设备大都存在安全隐患,主要表现在低压一次裸露在外的带电部分太多,缺乏必要的防护措施;
控制屏多摘用无防护的屏型,危及运行人员的生命安全。改造后的泵站除控制屏的防护等级有所提高外,但在其他方面没有大的改观,由于控制屏散热设计不合理,在运行时大都是敞开柜门,留下很大的安全隐患。在小型泵站, 自动化水平十分低下,新改造的泵站还必须有人值班,操作基本还是靠人工完成。在自动控制和继电保护的配置上,没有改造的泵站基本就没有自动控制和保护,改造过的泵站在自动控制方面也没有大的改善,保护的配置仍旧十分简单。虽然有些小型泵站摘用了运算机监控设备,由于不是专门为泵站研制,应用效果不是十分理想,在有的地方实际就是摆设。

小型泵站运行成本偏高, 人才匮乏,基本没有技术水平高的工人,更谈不上高素质的技术人员。人才的匮乏是制约小型泵站自动化技术应用的瓶颈,也是制约泵站现代化建设的瓶颈。

在小型泵站, 启动方式上类型很多。有自耦降压启动、晶闸管软启动,摘用绕线式电动机的多用水阻启动方式,摘用鼠笼式电动机的多用自耦降压启动和晶闸管软启动方式,还有的泵站摘用直接启动方式。

小型泵站由于功率很小,泵站自动化在设计上基本没有考虑,泵站的控制操作都是以手动为主。在以人为本的今天,要解决小型泵站长期存在的安全问题,必须研制开发低成本小型泵站自动化控制、保护设备。小型泵站值班人员的技术水平都不太高,现在很多乡镇治理的泵站都是请老年人治理。要在小型泵站实现自动化,操作简单,运行无需人工干预是基本要求,价格低廉也是必须考虑的主要因素。

如果仍旧沿用大中型泵站的控制系统模式,要在小型泵站实现自动监测、控制、保护、温度检测等功能,现行的运算机监控系统方案是无法满足价格低廉和操作简单要求的,过去的控制系统模式过于复杂,投资大、保护成本高,且功能不适用,操作复杂,使用率低,缺少实用的信息功能和安防功能。因此研发小型泵站一体化低成本智能化监控技术是当前急需解决的问题。

11.2小型泵站智能化监控技术基本要求 在现在的小型泵站中,多为手动操作,既复杂又极易造成误操作,对设备和操作人员都构成很大的安全威逼。在突发事件发生时,要求操作人员给出紧急的判定和应急处理,操作人员往往不能满足要求。同时,对上级治理人员而言,在不来现场的情况下,缺乏对现场的直观了解。

针对现有小型泵站的问题,智能化监控技术应该具备下列基本要求:
(1)集中组屏,一、二次设备布置在一块具备一定防护等级的屏内;

(2)能完成监测、控制、保护、温巡等功能;

(3)无需人工的干预,自动按设定的逻辑顺序进行操作、调剂;

(4)能实时自动摘集、处理和储备数据;

(5)能对越限自动报警,并可根据用户需求进行自动处理;

(6)能完成事件顺序自动记录;

(7)具有一定的故障录波功能;

(8)具有通信接口;

(9)可实现设备故障自诊断;

(10)挑选可靠的操作电源方式;

(11)售价低廉;

(12)设备互换性好。

现在国内低成本自动化技术已十分成熟,低成本小型泵站智能化监控设备既不需现场保护,还可大量减少泵站的运行费用。小型泵站智能化设备的配置是以保证泵站的主要设备和运行人员不会受来伤害为前提,在小型泵站实施安全智能化技术是十分有效的。

担负排灌任务的小型泵站,特别是排涝泵站,运行时间很短。运行期间的治理一般比较容易,最令人头疼的是非运行期的治理。所以,满足免保护和互换性好是十分必要的,对于那些长期不使用会影响设备使用的高技术电子设备应尽量少用,如晶闸管软启动器,一般是需要经常使用,如长期不用, 往往会发生在需要使用时无法正常使用的问题。

在小型泵站推广低成本智能化监控技术可以加快实现泵站无人值班的进程, 应在小型泵站大力推广无人值班技术,不管是从减少运行成本还是从技术人员匮乏等诸多方面来考虑,在小型泵站推广无人值班技术都是十分必要的。虽然目前泵站无人值班技术并不十分完善。

在无人值班泵站,除要完善安保设计外,一定还要进行防盗设计,在电缆的敷设、设备的安装和设备的治理,都要按防盗的要求进行处理,远程视频监控和语音报警都是十分需要的。

考虑来泵站微机监控系统只是泵站自动化的一部分, 高配置的监控系统并不能实现高度的自动化, 而且高档次的设备需要高水平的人员治理。加上高产品的生命脆弱性, IT产品的生命周期越来越短。在小型泵站应用高配置的运算机监控系统没有必要, 低成本智能化监控技术的实现就是要通过工厂设计,在满足规范要求的情况下,达来设计紧凑、功能完整、可用性优良,其功能投入率应在90%以上。同时还必须易于保护,且保护费用较低。泵站低成本自动化的本质就是精打细算,本着可靠、经济的原则,从功能、系统结构、硬件、软件、经济效益等几个方面综合考虑来进行设计集成。

11.3小型泵站智能化监控实施方案 根据我国小型泵站站区偏远交通不便、技术人员匮乏、自动化水平低、运行环境恶劣等特点,小型泵站自动化实施方案具有电动机保护,自动监测,一键开、停机,免现场保护,远程监视和防盗功能。增加泵站设备防盗功能与预防犯罪措施,简化泵站日常操作,免保护,降低运行保护成本。其安装、保护简单,性价比高,可以降低运行、保护成本。

小型泵站智能化监控设备可实现电气量、温度量、水位、闸门等信号的摘集,完成泵站多泵的顺序自动控制功能。该系统由进线启动柜、控制柜、配电柜和无功补偿柜组成,主要功能如下:
(1)完善的进线保护及电动机保护功能;

(2)全站泵组集中控制,实现一键顺序开、停机功能,可自动完成多台机组按预置的顺序和间隔时间启动及停机;

(3)可根据水位自动开停机和自动控制阀门、闸门、真空泵等辅助设备;

(4)泵组启动摘用晶闸管软起动方式开机,以减少对电网的冲击;

(5)无功自动补偿功能;

(6)进出水池水位的实时监测和报警;

(7)故障停机时,备用机泵的自动接入;

(8)特别情况下,可手动开机,可以直接摘用手动降压起动或全压起动;

(9)完善的红外-微波安防功能;

(10)完善的视频安防功能;

(11)完善的泵站视频监视系统; (12)通过GSM/CDMA/3G网络连接手机或监控主站; (13)手机短信报警、安防彩信报警、拨打电话报警、E-mail报警及信息记录功能;

(14)泵站水位、电气量、机组运行状态、安防设备状态及视频等手机查询和控制功能。

小型泵站自动化设备的控制功能包括:
(1)自动功能:由泵站自动化控制中心(后述)根据水位自动开启泵组;
泵站治理人员可自己挑选设置泵组开启数量及组合方式,一键操作即可完成被挑选泵组的开机过程(软起动开机或自耦变压器降压起动);

(2)半自动功能:泵站治理人员独立控制各台泵,每台泵实现一键开停机(软起动或自耦变压器降压起动开机);

(3)手动功能:站内智能化系统出现故障,由泵站治理人员直接合旁路接触器,启动泵组。泵站内各泵控制回路均有软件闭锁及硬件闭锁。

小型泵站智能化监控技术实施方案摘用电动机专用控制保护装置,电动机智能测控装置是集电动机测量、保护、控制、通讯等功能于一体的泵站专用产品。产品与接触器、软起动器、塑壳断路器配合为低压交流电动机回路提供了一整套控制、保护、监测和通讯与一体的专业化的解决方案。

低压交流电动机回路中使用智能测控装置可以完全取代传统的热保护器、漏电保护器、欠电压保护器等多种分列保护器,同时,回路中也省去了时间继电器、中间继电器、辅助继电器、控制开关、指示灯、变送器等多种附件元件。

装置通过交流电流、交流电压、漏电流、热电阻值、4~20mA模拟量、多路开关量等信的摘集,通过信号处理电路后由CPU进行运算、处理,按各种保护特性、测量数据、控制逻辑、数据传输等要求,通过指示灯、显示端口、通讯端口、控制与保护输出接口、信号报警输出接口等多种方式实现电动机应用所需要的智能化保护测控功能,控制器的逻辑框图如下:
装置对电动机运行过程中的各种运行状况和摘集的电量数据进行判定和运算处理,可实现过载,堵转(过流),欠流,电流不平稳(缺相),接地/漏电,起动过流(起动堵转),过压、欠压等多种可靠精确的保护,保证生产的安全和运行的连续性。

(1)过载保护:实时监视电机发热情况,具有热功能;
提供16种反时限过载电流-时间特性;
可设置自动或手动过载故障复位;

(2)电机堵转保护(过流);

(3)欠流保护 (4)电流不平稳保护 (5)接地保护 (6)起动加速超时保护 (7)过压/欠压保护 (8)欠功率保护 (8)外部故障保护 (9)过热保护(PT100热电阻) (10)装置可提供实时的状态信息参数,故障分析参数,丰富的电动机日常保护治理信息,便于了解电动机的运行情况,统计生产效能,协助治理人员实现更经济合理的保护治理。

鉴于目前移动网络的普及和手机功能强大, 摘用手机作为小型泵站智能化监控系统的载体是非常合适而可行。

利用手机发出开机、停机的指令;

利用手机短信息收发泵站各项数据、图像;

利用手机监控机组运行状况;

利用手机实施设备故障报警;

利用手机实施泵站内外及周边环境监控;

利用手机实施机组调剂。

11.4控制功能 泵控制有三种方式:
(1)全泵站一键启动方式。由泵站自动化控制中心指挥,实现进线开关控制、闸门控制、电机控制。控制人员可以通过启动屏按预置电机启动顺序一键启动泵站所有电机,并可实现自动无功补偿控制。

1分快3 (2)单泵自动启动方式。不通过控制中心一键控制方式,控制人员在电机控制柜上操作“启动”按钮启动该电机(方式把手挑选在“自动”方式),由电机自动控制与保护装置实现电机降压启动并将电机自动切换来运行回路。在自动启动过程中,控制器监视电机电流变化情况,一旦出现堵转等反常情况,发出告警信号或跳闸,避免电机烧坏。

(3)单泵手动启动方式。不通过电机自动控制和保护装置启机该电机(方式把手挑选为“手动”工作方式),控制人员在电机控制柜上操作“启动”按钮启动该电机,待电机降压启动成后,操作人员按“运行”按钮,将电机切换来主供电回路运行。如果降压启动回路故障,在紧急情况下,操作人员可将电机全压启动。

11.5泵站智能化监控系统关键设备 泵站自动化系统的关键设备包括泵站总控装置、电机自动控制和保护装置、安防设备。

装置功能如下:
(1)进线保护 实现三段式电流保护;
反时限保护(可选);
零序电流保护;
零序电流反时限保护(可选);
失压保护;
非电量保护等;

(2)全站自动控制 实现一键开机功能,将投入自动方式的电机按顺序自动启动。

(3)自动无功补偿控制 根据功率因子,控制电容器自动投切,实现站内自动无功补偿,具有电容器循环使用功能,有效地延长了电容器的使用寿命。

(4)水位监视与报警 (5)水位越限强制开机 (6)安防功能 (7)三遥功能 通过GSM、GPRS/CDMA/3G实现三遥(遥测、遥信、遥控)功能。具有短信查询实时数据、GSM短信查询状态、GSM短信控制、GSM电气量越限和状态量变化主动报警、GSM安防报警等功能。

11。6电机自动控制与保护装置 (1)电机启停的自动控制:检测开泵条件(如真空泵抽真空,离心泵充水),实现电机的自动开机。

1分快3 (2)电机保护:电流速断保护、过流保护、过负荷保护、反时限电流保护、零序电流保护、零序反时限保护、负序电流保护、负序电流反时限保护、过热保护、反序保护、启动过长保护、堵转保护、过压保护、失压保护、非电量保护等。

(3)电机温度的监视与报警:通过PTC测量电机的温度,实现越限报警或停机。

(4)三遥功能:摘集电机相关电气量(三相电压、电流、有功功率、无功、功率因子和温度等)及状态量,通过RS485网络,实现三遥功能。

(5)支持电机多种降压启动方式。

11。7 安防设备 根据泵站现场情况,可配置安防设备,在主、副厂房和需要防范的区域安装红外探测器和摄像头。一旦有人进入红外探测器的防范区域,探测器立刻发射报警信号,安防监控设备发出警报声,提示非法闯入人员尽快离开现场,具有预防犯罪功能。

本系统支持图像侦测报警功能,摄像头监控范畴内画面出现反常情况时,系统自动发短信、彩信,将反常状态画面传送来预先设置的手机上,泵站人员可通过手机立刻查看了解被监控现场情况;
系统并可在5秒种内拨打预先设置的手机号码,通晓泵站治理人员,泵站治理人员可以远程通过电话监听现场声音。

1分快3 小型泵站智能化监控技术是对现有泵站运算机监控技术的一种复大突破,也是小型泵站实现自动化和信息化的最简单易行的方法,无需配置专门技术人才,是一种“傻瓜”型的监控技术。小型泵站智能化监控技术价格十分低廉,投资不来运算机监控的十分之一。因此小型泵站智能化监控技术对我省实施水利现代化具有十分复要的意义。

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