泵的知識

    水泵管路及其附件的配套是抽水裝置設計的一個組成部分。在水泵的選型配套中，根據水泵站站址的地形，地質條件，水泵型號以及進、出水池，泵房結構等具體條件進行管路及其附件的配套設計。
    一、管路配套
    抽水裝置管路配套設計包括進水管和出水管兩部分。進水管路應具有高度的密封性和足夠的剛度和強度，并要求水頭損失小。管路常采用膠管、鋼管或鑄鐵管。小功率水泵還可采用硬塑料管。膠管價格高、磨損大、壽命短，僅用于臨時性的抽水裝置。鋼管常用于水煤氣管和對焊鋼管等。150mm以下的小口徑用水煤氣管，200mm以上時可用對焊鋼管。均有系列化的標準管徑供選用。
    為了減少水頭損失，提高水泵安裝高程，進水管路要求長度短，其管徑一般要比水泵進口直徑大一級以上。管中流速可在1.5~2.0m/s間選擇。這樣，即可減少水頭損失，改善水泵汽蝕性能，又可減少泵房挖深，且管路投資增加不大。管路附件應嚴格選用。
    進水管路在負壓狀態下工作時，應滿足穩定要求，若采用鋼管時，管壁厚度應大于Do/130（Do為進水管內徑）。
    管路的接頭處，要求不漏氣、不存氣。因此，進水管路的水平段頂端不能高于水泵進口頂端，當進水管徑大于水泵進口直徑時，必須用偏心漸縮管連接（見圖1）。

圖1 進水管水平段的布置

（a）進水管與水泵進口直徑一致；（b）進水管直徑大于水泵進口直徑

    二、管路附件配套
    管路附件常用的有濾網，底閥，閘閥，逆止閥或拍門（見圖2），彎管、漸變接管，水擊防護器，真空抽氣裝置和真空表、壓力表。

圖2 管路附件

（a）底閥；（b）閘閥；（c）逆止閥；（d）拍門

1-閥體；2-密封圈；3-閥圈；4-濾網；5-轉盤；6-轉軸；7-閥門；8-短管；9-蓋板；10-開啟柄；11-橡膠墊；12-調節螺絲

    1、配套設計要點
    離心泵抽水管路應配用操作閥門（蝶閥），在開、停機組時關閉閥門，降低功率。對于揚程高、管道長的大中型泵站，事故停泵可能導致機組長期超速倒轉或水錘壓力過高，所以可推薦選用兩階段關閉的緩閉閥。此閥既能有效地控制機組倒轉轉速，削減水錘壓力，又能用水開啟和關閉，有一閥多用的特點，作為操作閥門是較為理想的。逆止閥必須通過水錘計算來確定是否配用。采用真空抽氣裝置時可以取消底閥。
    軸流泵抽水裝置出水管路上不能裝閘閥。在出水管路末端安裝拍門，防止出水池水流倒流。
    拍門的選型應根據泵站揚程、流量、出口面積及流道形式等綜合考慮，可選用整體自由式拍門、平衡中立式拍門以及雙節式拍門等。
    2、真空抽氣裝置
    當水泵的安裝高度高于進水池水位時，在機組啟動前必須對出水管上閘閥以前的泵體內和管道內充水排氣，才能使水泵正常運行。真空抽氣裝置是常用的一種充水設備。它由真空泵和其他設備組裝而成（見圖3）。真空泵的類型很多，排灌站經常選用水環式真空泵。

圖3 水環式真空泵抽水裝置及抽氣原理示意圖

1-真空泵；2-抽氣管；3-排氣管；4-水氣分離箱；5-循環水管；6-葉輪；7-水環；8-進氣孔；9-排氣孔

    水環式真空泵圓柱形泵殼內安裝一個偏心的牙狀葉輪。泵殼內注有循環水，在抽真空時，葉輪旋轉，由于離心力的作用，泵殼內的循環水被甩至葉輪四周，在泵殼內壁形成一個旋轉水環。又因葉輪是偏心安裝在泵殼內的，因此水環與牙狀葉片之間所形成的空間大小不同。葉輪順時針方向旋轉時，其右半部分二葉片之間的空間逐漸增大，在密閉條件下，隨著空氣體積的增大，壓力隨之降低，形成真空，主機組水泵和管路內空氣通過抽氣管進入真空泵泵殼右側的月牙形進氣孔被吸入真空泵；真空泵葉輪左部分二葉片之間的空間是逐漸縮小的，因此空氣被壓縮，壓力隨之增高；后通過真空泵泵殼左側月牙形排氣孔排出真空泵，進入水氣分離箱，使被帶出的循環水分離后再重復應用。
    真空泵的型號是根據抽氣量和真空值來選擇。抽氣量的計算可按下式進行：
式中：氣為真空泵抽氣量（m3/min）；
      K為考慮水泵密封和管路漏損的安全系數，一般采用1.05~1.10；
      T為一臺泵的抽氣時間（min），一般取3~5min；
      Ha為當地大氣壓力的水柱高（m）；
      Hs為進水池低工作水位之泵殼頂部的高度（m）；
      V為出水管閘閥至進水池低工作水位之間的管路和泵殼內的空氣總體積（m3），泵殼內空氣體積可以近似地按泵進口斷面積和泵體進出口間的長度乘積計算。
    水環式真空泵有SZB型和SZ型。圖4為SZB型真空泵的性能曲線。表1為SZ型真空泵性能表。

圖4 SZB型真空泵性能曲線

表1 SZ型真空泵性能表

注：1mmHg==133.322Pa