4.4 管路及其附件的配套
管路及其附件是抽水装置中的主要组成部分,正确设计、合理布置和安装与泵站安全运行、A省投资、改善水流条件、减少电粍有着密切关系。应根据泵型号及进水池、栗房结构、建站地点的地形地质条件合理配套设计。
一、管路配套
进水管路把水源或进水池的水向水泵输送。进水管路应具有高密封性及足够的强度和刚度,并要求水头损失小,故配套设计时应合理。
(一)管材
进水管路从管材来看,常用胶管、钢管、铸铗管。胶管寿命短、价格髙,仅用于临时性抽水装S;钢管分无缝钢管、水煤气管和对焊钢管,一般进水管路采用水煤气管和对焊钢管,无缝钢管很少釆用。水煤气管用于口径在150mm以下的场合,对焊钢管用于口径200mm以上的场合c
(二)管径确定
为提髙水泵的安装高程,减少水头损失,进水管路直径不宜太小,但从节省投资的角度考虑,进水管直径不宜定得太大,一般采用比水泵吸人口径大一级。进水管路直径按经济流速来控制,即
式中Q 单泵流量,m3/s;
v——管中经济流速,从u = 1.5 ~ 2.0 mA中选取。
注意:厂家生产水管直径已系列化,500 mm以下,50 mm—个等级;500mm以上,100—个等级。实际进水管尺寸确定时应选用系列化的标准管径。
出水管路的管材与管径确定详见第五章。
二、管路附件配套
管路系统中除有管路外还有管路附件,管路附件与泵型、管长、管路铺设方式有关,应根据安全、可靠、经济的原则选配。
(一)管件
管件是从进水管口到出水管口将管子连接起来的连接件,有喇叭管、弯管、异径管等。
(1)喇叭管和平削管。减小进水管路的水头损失,其经济流速控制在1.0〜1.5m/s,垂直吸人进口为圆形或椭圆形喇叭管;
斜吸人进口为平削管或特制喇叭管,如图4-9所示。
(2)弯管。常称弯头、常用的葙90'60'45'30%1V等几种。可预制亦可现场制作,预制弯头可从有关手册中选择,现场制作多用若干个带斜截
面的直管段焊接而成,如图4-10所示。进水管路上布置弯管时,为使叶轮进口有好的进水流态,应保证弯管与水泵进口之间有不小于4倍管径的水平距离。
(3)异径管:水泵的进出口直径经常小于进出水管径,则需设渐变接管。进水管道上为避免管中有气囊,水泵进口与管道用上面水平的偏心渐变管,如图4-11所示,水泵出口用同心渐放管,其长度R:=(5D -4),
可预制亦可现场制作。
㈡阀件
通过改变管道过水横断面来控制管道内水体流动的装置为阀件。
(1)底阀。为单向阀,人工充水时为防止漏水而用,机械充水时不设底阀。
(2)闸阀。装在出水管道上,用于关阀(低泵)启动,关阀停机,调节流量的附件。闸阀的选择应根据水管直径,阀件产品的类型、性能、规格、工作参数、安装使用条件等正确选择。
逆止阀。装在出水管道上,为防止事故停机时出水池和出水管中水倒流的一个单向突闭阀。由于逆止阀突然关闭,会产生很大的水锤压力,导致机组损坏。因此,中、小型泵站一般不设逆止阀,而设置拍门;高扬程、长管道的泵站,常用缓闭阀。逆止阀的选择应根据出水管直径和阀件的性能适用条件选定。拍门装在出水管道出口,为防止出水池中水向出水管倒流的一个单向活门,一般由水泵厂成套供应。
三、进水管路的布置
进水管路通常处在负压状态下工作,故对进水管路的基本要求楚不漏气、不积气、不进气,否则,会使水泵的工作产生故障,为此可采取以下措施:
⑴为保证进水管路不漏气,管材要求严格密封,常采用钢管,接口采用焊接或法兰连接。
(2)为了防止进水管路某处出现积气,形成气囊,影响管道的过水能力,以及严重时会破炻真空吸水,进水管应有沿朮流方向连续上升的坡度,日坡度太干等干0.005。进水管的安装与敷设应避免在管道肉形成气囊。
四、真空泵充水装置
当水泵安装高于进水池水位时,机组启动前必须对泵体和出水管上闸阀以前的管道内充水排气,常用的方法有人工充水和机槭充水两种。人工充水用于小型的水泵站,机械充水是大、中型泵站常用的充水方式。真空泵抽气装置是常用的一种机械充水设备,由真空泵和其他设备组装而成。真空泵常用水环式真空泵,图4-12为水环式真空泵抽水装置及抽气原理图。
(一)水环式真空泵工作原理
水环式真空泵的结构特点是泵轴上安装了对于圆柱形泵壳偏心的星形叶轮,启动前泵内注人水,叶轮旋转时,由于离心力的作用,水被甩至泵体四壁,形成一个和转轴同心的水3.泵型初选由于设计扬程较高,故选用离心泵,因为单级双吸泵的性能较好而选之。查Sh泵的性能表选合适的泵型如下表所示:
泵型 | 14Sh-13A | 20SK-13 | 245h-19 |
单泵流贵(LA) | 300 | 480 | 600 |
台数 | 8 | 5 | 4 |
4.工作点校核
1)初选管路直径和管路附件
(2) 进水管路设计。
管径确定:为保证水泵具有良好的进水条件,一般进水管采用单泵单管形式,另因进水管路较短,可采用钢管,进水管路直径按经济流速来控制。由公式计算实际进水管尺寸确定时应选用系列化的标准管径,从节省投资的角度考虑,进水管直 径不宜定得太大,一般采用比水泵吸入口径大一级。
流速校核:根据所选的标准直径反算流速,流速在经济流速范围,则确定直径符合要 求,否则需要重新选定经济流速来确定管径,直至管中过流流速满足经济流速要求方可。
管长确定:娜水源条件、建站条件,自己设计栗房和进水池的距离,大致定进水管长度。
附件确定:根据需要确定进水管附件。根据进水管直径确定底阀的型式、尺寸、规格; 根据进水管直径和水泵口径确定异径管;自己设定弯头型式(90'60°、30°等),可参照进 水管路设计有关内容。
(2)出水管路设计。
管径确定:由于泵站出水管路一般较长,可采用单泵单管,也可采用多泵并联,根据不同建站条件自行设计,根据第五章第四节确定出水管路的经济管径。若采用多泵并联,式中流量采用并联泵台数x单泵流量。一般出水管很长,可采用钢筋混凝土管等。实际出 水管管径应选用系列化的标准管径,同进水管一样,也要进行经济流速校核,出水管路的 经济流速范围为r=2.5〜3.0mA。管长确定:根据设计泵房和出水池的距离,大致定出水管长度。
附件确定:根据需要确定出水管附件。根据出水管直径确定闸阀、逆止阀的型式、尺寸、规格;根据出水管直径和水泵口径确定同心渐放管;根据管路敷设形式、地形条件确定弯头型式(地形定角度,可任意角),可参照出水管路设计有关内容。
确定的进、出水管直径见下表:
泵型 | 14Sh-13A | 20Sh-13 | 24Sh-19 |
进水管直径(mm) | 600 | 700 | |
出水管宜径(mm) | 400 | 500 | 600 |
2)工作点校核
依据设计的管路的管长、管材、管径、管路附件确定管路损失系数和管路特性曲线,把 水泵性能曲线和管路特性曲线绘在同一坐标系内可求出工作点(依据前述简单装置和复 杂装置工作点确定方法),把工作点参数列人同一表内(工作点确定图略)。
各泵工作点参数列表油下: | |||||
型号 | 台数 | 总流量(L/s) | 总容量(kW) | ||
14SK-13A | 8 | 2 468 | 1 031.2 | 82,10 | 3.5 |
20Sh-13 | 5 | 2 726 | 1 127.2 | 83. S4 | 4.0 |
24Sh-19 | 4 | 2 929 | 1 175,2 | 85.48 | 2,5 |
从上表可知20Sh-13型泵效率较高,抗汽蚀性能好,总容量较低,流量满足,台数适 中,此泵型较优。 |