水泵管路及其附件的配套

    水泵管路及其附件的配套是抽水装置设计的一个组成部分。在水泵的选型配套中，根据水泵站站址的地形，地质条件，水泵型号以及进、出水池，泵房结构等具体条件进行管路及其附件的配套设计。
    一、管路配套
    抽水装置管路配套设计包括进水管和出水管两部分。进水管路应具有高度的密封性和足够的刚度和强度，并要求水头损失小。管路常采用胶管、钢管或铸铁管。小功率水泵还可采用硬塑料管。胶管价格高、磨损大、寿命短，仅用于临时性的抽水装置。钢管常用于水煤气管和对焊钢管等。150mm以下的小口径用水煤气管，200mm以上时可用对焊钢管。均有系列化的标准管径供选用。
    为了减少水头损失，提高水泵安装高程，进水管路要求长度短，其管径一般要比水泵进口直径大一级以上。管中流速可在1.5~2.0m/s间选择。这样，即可减少水头损失，改善水泵汽蚀性能，又可减少泵房挖深，且管路投资增加不大。管路附件应严格选用。
    进水管路在负压状态下工作时，应满足稳定要求，若采用钢管时，管壁厚度应大于Do/130（Do为进水管内径）。
    管路的接头处，要求不漏气、不存气。因此，进水管路的水平段顶端不能高于水泵进口顶端，当进水管径大于水泵进口直径时，必须用偏心渐缩管连接（见图1）。

图1 进水管水平段的布置

（a）进水管与水泵进口直径一致；（b）进水管直径大于水泵进口直径

    二、管路附件配套
    管路附件常用的有滤网，底阀，闸阀，逆止阀或拍门（见图2），弯管、渐变接管，水击防护器，真空抽气装置和真空表、压力表。

图2 管路附件

（a）底阀；（b）闸阀；（c）逆止阀；（d）拍门

1-阀体；2-密封圈；3-阀圈；4-滤网；5-转盘；6-转轴；7-阀门；8-短管；9-盖板；10-开启柄；11-橡胶垫；12-调节螺丝

    1、配套设计要点
    离心泵抽水管路应配用操作阀门（蝶阀），在开、停机组时关闭阀门，降低功率。对于扬程高、管道长的大中型泵站，事故停泵可能导致机组长期超速倒转或水锤压力过高，所以可推荐选用两阶段关闭的缓闭阀。此阀既能有效地控制机组倒转转速，削减水锤压力，又能用水开启和关闭，有一阀多用的特点，作为操作阀门是较为理想的。逆止阀必须通过水锤计算来确定是否配用。采用真空抽气装置时可以取消底阀。
    轴流泵抽水装置出水管路上不能装闸阀。在出水管路末端安装拍门，防止出水池水流倒流。
    拍门的选型应根据泵站扬程、流量、出口面积及流道形式等综合考虑，可选用整体自由式拍门、平衡中立式拍门以及双节式拍门等。
    2、真空抽气装置
    当水泵的安装高度高于进水池水位时，在机组启动前必须对出水管上闸阀以前的泵体内和管道内充水排气，才能使水泵正常运行。真空抽气装置是常用的一种充水设备。它由真空泵和其他设备组装而成（见图3）。真空泵的类型很多，排灌站经常选用水环式真空泵。

图3 水环式真空泵抽水装置及抽气原理示意图

1-真空泵；2-抽气管；3-排气管；4-水气分离箱；5-循环水管；6-叶轮；7-水环；8-进气孔；9-排气孔

    水环式真空泵圆柱形泵壳内安装一个偏心的牙状叶轮。泵壳内注有循环水，在抽真空时，叶轮旋转，由于离心力的作用，泵壳内的循环水被甩至叶轮四周，在泵壳内壁形成一个旋转水环。又因叶轮是偏心安装在泵壳内的，因此水环与牙状叶片之间所形成的空间大小不同。叶轮顺时针方向旋转时，其右半部分二叶片之间的空间逐渐增大，在密闭条件下，随着空气体积的增大，压力随之降低，形成真空，主机组水泵和管路内空气通过抽气管进入真空泵泵壳右侧的月牙形进气孔被吸入真空泵；真空泵叶轮左部分二叶片之间的空间是逐渐缩小的，因此空气被压缩，压力随之增高；后通过真空泵泵壳左侧月牙形排气孔排出真空泵，进入水气分离箱，使被带出的循环水分离后再重复应用。
    真空泵的型号是根据抽气量和真空值来选择。抽气量的计算可按下式进行：
式中：气为真空泵抽气量（m3/min）；
      K为考虑水泵密封和管路漏损的安全系数，一般采用1.05~1.10；
      T为一台泵的抽气时间（min），一般取3~5min；
      Ha为当地大气压力的水柱高（m）；
      Hs为进水池低工作水位之泵壳顶部的高度（m）；
      V为出水管闸阀至进水池低工作水位之间的管路和泵壳内的空气总体积（m3），泵壳内空气体积可以近似地按泵进口断面积和泵体进出口间的长度乘积计算。
    水环式真空泵有SZB型和SZ型。图4为SZB型真空泵的性能曲线。表1为SZ型真空泵性能表。

图4 SZB型真空泵性能曲线

表1 SZ型真空泵性能表

注：1mmHg==133.322Pa