1、泵与泵站,主讲：刘海芳,课 程 简 介,第四章 给水泵站,4.4 水泵机组的布置与基础4.5 吸水管路与压水管路4.6 泵站水锤及其防护4.7 泵站噪声及其消除4.8 泵站中的辅助设施4.9 给水泵站的节能4.11 给水泵站的土建要求4.12 深井泵站4.13 给水泵站的工艺设计,4.4 水泵机组的布置与基础,机组布置原则：机组的排列以不妨碍操作和维修的需要为原则。机组布置要求：应保证运行安全，装卸、维修和管理方便，管道总长度最短、接头配件最少、水头损失最小并考虑泵站有扩建的余地。,4.4.1 水泵机组的布置,4.4.1 水泵机组的布置1、纵向排列(即各机组轴线平行单排并列) 适用于IS型单级
2、单吸悬臂式离心泵。 顶端进水，吸水管可以保持顺直状态（泵1） 侧向进水和侧向出水（Sh和SA型）占多数时不可取（泵2）,机组之间各部尺寸要求：,IS型单级单吸悬臂式离心泵,4.4.1 水泵机组的布置1、纵向排列(即各机组轴线平行单排并列) 适用于IS型单级单吸悬臂式离心泵。 顶端进水，吸水管可以保持顺直状态（泵1） 侧向进水和侧向出水（Sh和SA型）占多数时不可取（泵2）,纵向排列：3.9m横向排列：4.1m，进出口的水力条件大为改善。,机组之间各部尺寸要求：,机组之间各部尺寸要求：,(1)水管外壁和墙壁的净距A： A=最大设备的宽度加1m，但A 2m。(2)水管与水管之间的净距B：B0.7m
3、(3)水管外壁与配电设备的安全操作距离C：当为低压配电设备时C 1. 5m，高压配电设备C 2m。,(4),(4)水泵外形凸出部分(基础)与墙壁的净距D ：D 1m。(5)电机外形凸出部分(基础)与墙壁的净距E： E=电机轴长加0.5m，但不宜3m 。(6)水管外壁与相邻机组的突出部分的净距F：F 0.7m(1m)。,机组之间各部尺寸要求：,2、横向排列,2、横向排列（水泵轴线呈一直线) 适用侧向进、出水的水泵，如单级双吸卧式离心泵Sh型、SA型水泵,机组之间各部尺寸要求：,机组之间各部尺寸要求：,(1)水泵凸出部分(基础)到墙壁的净距Al：A1=最大设备的宽度加1m，但A1 2m。(2)出水
4、侧水泵基础与墙壁的净距B1：Bl不宜小于3m。(3)进水侧水泵基础与墙壁的净距Dl ：Dl不宜小于1m。,(4),(4)电机凸出部分与配电设备的净距C1：C1电机轴长十0.5m。低压配电设备应Cl1. 5m；高压配电设备C12.0m。 (5)水泵基础之间(电机与水泵凸出部分)的净距E1值与C1要求相同， E1=C1 (6)为了减小泵房的跨度，也可考虑将吸水阀门设置在泵房外面。,机组之间各部尺寸要求：,3、横向双行排列,3、横向双行排列,4.4.2水泵机组的基础,适用在泵房中机组较多的圆形取水泵站；这种布置形式两行水泵的转向相反需配置不同转向的轴套止锁装置。,4.4.2 水泵机组的基础,对于小泵
5、,1、对基础的要求： 坚实牢固，能承受机组的静荷载和振动荷载 要浇筑在较坚实的地基上卧式水泵均为块式基础，其尺寸大小一般均按所选水泵安装尺寸所提供的数据确定。,水泵基础的作用是支承并固定机组，使它运行平稳，不致发生剧烈振动，更不允许产生基础沉陷。,(1)对于带底小泵：基础长度L底座长度L1十(0.15-0.20)(m)基础宽度B底座螺孔间距(在宽度方向上)b1十(0.15-0.20)(m)基础高度H底座地脚螺钉的长度l1十(0.15-0.20)(m),（2）对于不带底座的大中型泵,长度L=水泵和电动机最外端螺孔间距+ （0.40.5）m并长于电动机总长宽度=水泵和电动机最外端螺孔间距（取其宽者
6、）+（0.40.5）m,（2）对于不带底座的大中型泵,基础高度,基础高度H：H=l1+(0.15-0.20)m l1-底座地脚螺钉的长度,（2）对于不带底座的大中型泵,L1,L2,高度H校核,高度H校核：基础重量应大于机组总重量的2.5-4.0倍。,（2）对于不带底座的大中型泵,（3）水泵机组其他要求：,4.4.3布置机组小结：,基础高度应0.5-0.7m混凝土基础高出室内地坪10-20cm基础在室内地坪以下深度不得小于临近管沟深度为防止振动：基础的底放在地下水位以上，否则应将泵房地板做成整体的连续钢筋混凝土板，将机组安装在地板上凸起的基础座上,（3）水泵机组其他要求：,2、布置机组小结：(1
7、)相邻机组的基础之间应有一定宽度的过道；(2)方便检修；(3)装有大型机组泵站，留有适当面积；(4)泵站内主要通道宽度应不小于1.2m；(5)辅助泵(排水泵、真空泵)通常安置于泵房内的适当地方，尽可能不增大泵房尺寸。,4.5 吸水管路与压水管路,4.5 吸水管路与压水管路,(1)不漏气 管材:钢管，接缝：焊接(2)不积气 吸水管路安装(3)不吸气 吸水管进口位置,4.5.1 对吸水管路的要求,吸水管断面应大于泵吸入口断面，变径管宜采用偏心渐缩管,吸水管应有沿水流方向连续上升的坡度,积气，形成气囊，影响过水能力严重时会破坏真空吸水,穿越障碍时“八”字形弯成为高点,倒坡出现高点,同心异径管存在高点
8、,吸水管位置过高,给排水设计手册3、383,(1)淹没深度h不应小于0.5-1.0m，否则应安装隔板(2)吸水管的进口到井底距离(不应小于0.8D)(3)吸水管喇叭口边缘到井壁距离(不小于0.75-1.0D)(4) 吸水喇叭口之间距离(不小于1.5-2.0D)泵从压水管引水启动，吸水管上应装有底阀,吸水管进水口淹没深度不够时，进口处水流产生漩涡，吸水时带进大量空气，严重时也会破坏正常吸水。具体要求：,吸水管在吸水井中的位置,底阀： 水下式：装于吸水管末端，作用：只能吸入泵而不能从吸水喇叭口流出。铸铁底阀水上式 ： 使用条件：吸水管路水平段有足够的长度，管中能产生足够的真空值。,吸水管中的设计流
9、速建议数值：,管径小于250mm时，为1.0-1.2m/s；管径=250-1000mm时，为1.2-1.6m/s;管径大于1000mm时，为1.6-2.0m/s。例如水泵为自灌式工作时，则吸水管中流速就可适当放大,4.5.2 对压水管路的要求,吸水管中的设计流速建议数值：,给排水设计手册3、382页,4.5.2 对压水管路的要求,压水管路的设计流速为:,(1)不漏水 管材：钢管，接缝：焊接接口(2)方便检修 法兰连接(3)安全 橡胶接头、止回阀(4)操作方便 直径400mm，电动阀,法兰连接的钢管复合管,作用：1：安装方便2：避免管路上的应力传至泵,止回阀设置： (1)井群给水系统。(2)输水
10、管路较长，突然停电后，无法立即关闭操作闸阀的送水泵站(3)吸入式启动的泵站，管道放空后，再抽真空困难。 (4)遥控泵站无法关闸。(5)多水源、多泵站系统。(6)管网布置位置高于泵站，如无止回阀时，在管网内可能出现负压。,止回阀安装：,止回阀安装：水泵与压水闸阀之间,优点：检修时，防止水倒灌 水泵启动时，阀板受力均衡缺点：压水闸阀检修时需放空，浪费水,压水管路的设计流速为: 管径小于250mm时，为1. 52.0m/s； 管径=250-1000mm时，为2.02.5m/s； 管径大于1000mm时，为2.5-3.0m/s 上述设计流速取值较给水管网设计中的平均流速要大，因为泵站内压水管路不长，流
11、速取大一点，水头损失增加不多，但可减少管子和配件的直径。,4.5.3 吸水管路和压水管路的布置,4.5.3 吸水管路和压水管路的布置,(2)压水管,(1)吸水管泵站内吸水管一般没有联络管（a）若设联络管，应设置必要数量的闸阀（b）,(2)压水管压水管布置满足条件：(A)能使任何一台水泵及闸阀停用检修而不影响其他水泵的工作(B)每台水泵能输水至任何一条输水管。,输水管不同方式比较：相同点和不同点,三台水泵时压水管路的布置,相同点：检修闸阀1时，一台泵及一条输水管停用；检修闸阀2时，两台泵及一条输水管停用,不同点：(a)节省两个90度弯头，水头损失甚小(b)两个弯头水头损失大不节能,泵两用一备,(
12、a)检修任一阀1时，两泵一管工作 检修任一阀2时，一泵一管工作(b)必须保证两台泵向一条输水管送水 在联络母线a-b上设两个双闸阀(c)为了缩小泵房的跨度，闸阀1装在a-b的延长线上,四台泵压水管路的布置,4.5.4吸水管路和压水管路的敷设,四台泵压水管路的布置,一台为备用泵 双闸阀2当闸阀2之一检修时，两台泵及一条压水总管供水,保证使用和修理上的便利。 (1)管道与外壁距离0.4-0.5m (2)支墩及拉杆设置 (3)放水口 (4)地沟设置 (5)冰冻线、防腐防震 (6)站内管道不宜架空 (7)电气安全,4.6 泵站水锤及其防护,4.5.4 吸水管路和压水管路的敷设,4.6 泵站水锤及其防护
13、,4.6.1 停泵水锤 1、水锤：在压力管道中，由于流速的剧烈变化而引起一系列急剧的压力交替升降的水力冲击现象，称为水锤(又叫水击)。 2、停泵水锤：指水泵机组因突然失电或其他原因，造成开阀停车时，在水泵及管路中水流速度发生递变而引起的压力递变现象。,3、 停泵水锤的主要特点：,3、 停泵水锤的主要特点： 1）突然停电(泵)后，由于停电主驱动力矩消失，而机组由于惯性作用仍继续正转，但转速降低； 2）机组转速的突然降低导致流量减少和压力降低，先在泵站处产生压力降低； 3）此压力降以波(直接波或初生波)的方式由泵站及管路首端向末端的高位水池传播，并在高位水池处引起升压波(反射波)，此反射波由水池向
14、管路首端及泵站传播。 首先发生的是：减速减压,停泵水锤与关阀水锤的异同点：,不同点： 产生水锤的技术(边界)条件不同： 停泵水锤：开阀停车，首先发生减速减压 关阀水锤：阀门关闭，首先发生减速增压相同点： 停泵水锤波在管路中的传播、反射与相互作 用等，则和关阀水锤中的情况完全相同。,4、不同水泵系统的停泵水锤,停泵水锤与关阀水锤的异同点：,4、不同水泵系统的停泵水锤(1)在水泵出口处有止回阀的情况(有阀系统),过程分析),4、不同水泵系统的停泵水锤(1)在水泵出口处有止回阀的情况(有阀系统)过程分析：1、停泵后，转速n、流量Q和压头H均减小2、倒流水流速度达到一定程度时，止回阀关闭，压力上升。P
15、max=2P正常压力3、各基本工作参数皆为正值,(2)在水泵压出口无普通止回阀(无阀系统),(2)在水泵压出口无普通止回阀(无阀系统),特例,(2)在水泵压出口无普通止回阀(无阀系统),特例,第阶段：从开始停泵到流量降到零，泵工况阶段第阶段：由流量等于零至转速降到零，制动（耗能）工况阶段第阶段：转速为零到转矩为零，水轮机工况阶段第阶段：由转矩为零时刻起，另一状况的制动工况阶段。,(2)在水泵压出口无普通止回阀(无阀系统),2阶段,第阶段：泵工况阶段从开始停泵到流量降到零，Q,H,n,M都大于零,且随时间而减小,(2)在水泵压出口无普通止回阀(无阀系统),3阶段,第阶段：制动（耗能）工况阶段由流
16、量等于零至转速降到零，水向泵站方向倒流Q0，Q，n至n=0，M,H泵依惯性做正向转动，故为耗能工况阶段。,(2)在水泵压出口无普通止回阀(无阀系统),4阶段,第阶段：水轮机工况阶段转速为零到转矩为零倒流Q，机组反向n至nmax，似空载的水轮机组，此时M=0。Q至Qmax，后QP至Pmax=1.28P正常，各个参数的极大值均出现在此阶段,(2)在水泵压出口无普通止回阀(无阀系统),特例,第阶段：另一状况的制动工况阶段。由转矩为零时刻起水向泵站方向继续倒流Q0，QQ恒，nn恒M0，HH恒,注：(1)如果管路末端没有水池或水池很小，水倒流时，水管会被泄空，这时水泵机组在变水头(逐渐减小)情况下反转。
17、 (2)如果水泵机组惯性很弱，在反向水流到达泵站前，水泵机组已停止转动，这时，就不存在第阶段制动工况阶段。,(3)泵管路系统中的水柱分离现象和断流(弥合)水锤,(3)泵管路系统中的水柱分离现象和断流(弥合)水锤,水柱分离：管路中某处的压力降到当时水温的饱和蒸气压以下时，水发生汽化，破坏水流连续性，造成水柱分离(又叫水柱拉断)，而在该处形成“空腔段”。断流(弥合)水锤：当分离开的水柱重新弥合时或“空腔段”重新被水充满时，由于两股水柱间的剧烈碰撞会产生压力很高的“断流(弥合)水锤”。,断流水锤危害性：,N,最低压力线,A：水柱开始分离B：“空腔段”完全弥合水锤升压值h2断流水锤危害性：其升压值比一
18、般水锤的升压要大。断流水锤发生点：(A)图中陡转点B点；(B)在平缓的管路中，正常流速过大，机组惯性又小,突然停电时。,4.6.2停泵水锤计算综述,最大水锤升压值,最大降压值,N,静扬程,4.6.2 停泵水锤计算综述（略）主要求停泵水锤暂态过程线、保证安全。4.6.3 停泵水锤防护措施(1)防止水柱分离 A、管路布置：如ABC而不是ABC B、设调压塔(室、池、水箱）：具有自由水面的水槽，通过塔中的水流入管道，或管道中水流进调压塔来缓和管道中的压力变化，从而达到反射水锤波目的，以保证管中压力稳定。分类：双向和单向两种。,(2)防止升压过高的措施,N,不能变更管路布置时,作用：1、可以向管道补水
19、以防管道出现负压；2、可以向调压塔中充水以减小水锤升压。 调压塔中水面高度高于出水池水位之上。对于高扬程泵站，需要的调压室高度很大，因此，双向调压室用于低扬程、大流量抽水装置，一般安放于可能产生负压的部位。,适用场合：高扬程抽水装置作用：防止管道内产生水柱中断而设置的补水装置设置位置：易于产生水柱中断转折处当管中产生局部负压或水柱中断时，4被槽中水推开，向负压处补压、向水柱中断处补水，从而防止管中压降过大或水柱中断，也避免了中断后的水柱重新弥合时产生较大的水锤压力上升。向主管补水后，由于槽中水位下降而2被打开，当主管内水压力恢复后，主管中压力水即通过打开的浮球阀向槽中补水，这时4由于主管恢复了
20、原来的压力而关闭，当槽中水位达到所需值，2随即关闭。,水槽1、浮球阀2、进水管3、逆止阀4和主水管,(2)防止升压过高的措施 A、设置水锤消除器 B、设空气缸 C、采用缓闭阀 D、取消止回阀,A、水锤消除器优点：有效地消除水锤的破坏作用；动作灵活，结构简单， 加工容易，造价低，工作可靠。缺点：不能自动复位（手动复位），进行复位操作时，容易发生误操作,1、结构2、工作原理1）泵正常工作时，管道内水压作用在1上的向上力大于3和1向下的重力，1和阀体密合，处于关闭状态；2）突然停泵时，管道内压力下降，作用在1上的向上的力小于3和1的重力，重锤下落到分水锥内，使管道和排水口相连通。3）当管道内水流倒流
21、冲闭止回阀致使管道内压力回升时，由排水口泄出一部分水量，降低水锤压力，保护管道及配件。,水流正常流动方向,（正常时是全开的）,手动复位步骤： 先关闸阀把重锤从杆上拿下来，拾起杠杆，插上横销，再加上重锤，开闸阀复位后，还要拔下横销，下次发生突然停电时，消除器才能再打开。否则，下次停电不动作。若没有关闸阀就把立杆和阀板抬起，容易形成二次水锤。3、安装注意事项：1）必须安装在止回阀下游（以正常水流方向），离止回阀越近越好。2）在排水口上应安装比消声器直径大一号的排水管，最好没有弯头，要有用法兰连接，并必须设置支墩。3）消除器及其排水管道必须注意防冻；4）消除器重锤下面必须设置支墩拖住重锤，支墩上表面
22、覆以厚木板。4、自动复位下开式水锤消除器：,优点：1、可以自动复位；2、采用小孔延时方式，有效地消除了二次水锤,1-活塞；2-缸体；3-阀瓣上钻有小孔的单向阀；4-排水管；5-重锤；6-缓冲器；7-保持杆；8-管道；9-闸阀（常开）；10-活塞联杆；11-支点,工作原理：活塞位于实线位置突然停电，管道降压，2外部的水经9向下流入8，2内水经3流入8,1下部受力减小，在5作用下，活塞降到虚线位置，4的管口开启，当最大压力来时，高压水经消除器水管流出，一部分经单向阀阀瓣上的钻孔倒流入椎体，随时间的延长，水锤逐渐消失,缺点：1、需用钢材；2、空气溶解于水，要有空气压缩机经常向缸内补气；3、空气缸体积
23、较大，只适用于小直径或输水管长度不大的情况。,B、设空气缸,结构：工作原理：利用气体体积与压力成反比的原理。 水锤发生时，管内压力升高时，空气被压缩，起气垫作用；而管内为负压，甚至发生水柱分离时，又可以向管道补水，有效地消减停泵水锤的危害。,C、采用缓闭阀缓闭止回阀和缓闭式止回蝶阀工作原理：阀开启后，活塞在液压作用下伸出一定的长度，以限制阀板快关的角度。关阀时阀板快关至设定角度，其后在阀板回座力的作用下，活塞后退缓慢关至全关为止。慢关的时间由回水(油)调节阀控制。与这种阀工作原理相同的还有“母子止回阀”,缓闭止回阀工作原理图,母子止回阀,在泵开闸停泵过程中，母阀快关，子阀缓闭,D、取消止回阀
24、需进行停泵水锤计算，目的（3个）: 为了保证安全生产，在泵站中取消止回阀的同时，应采取相应措施： 1、技术措施 2、其他措施,4.7 泵站噪声及其消除,4.7 泵站噪声及其消除,物理学观点：噪声就是各种不同频率和声强的声音无规律的杂乱组合。生理学观点：凡是使人烦噪的、讨厌的、不需要的声音都叫噪声。,4.7.2 泵站中的噪声源,4.7.1 噪声的定义,4.7.2 泵站中的噪声源 1、工业噪声 空气动力性噪声：气体振动产生的 机械性噪声：固体振动产生的 电磁性噪声：电机的空气吸中交变力相互作用产生的 2、泵站中的噪声源： 电机噪声、泵和液力噪声(由流出叶轮时的不稳定流动产生)、风机噪声、阀件噪声和
25、变压器噪声等。 其中以电机转子高速转动时，引起与定子间的空气振动而发出的高频声响为最大。,4.7.3 噪声的危害,4.7.3 噪声的危害(1)可以造成职业性听力损失(2)噪声引起多种疾病：头疼、昏晕等(3)噪声影响正常生活：妨碍睡眠等(4)噪声降低劳动生产率：工作效率低4.7.4 泵站内噪声的防止(1)吸声：泵房内表面装饰吸声材料或悬挂空间吸声体(2)消声：采用水冷式消声电机(3)隔声：把泵机组放置在隔声即罩内(4)隔震：泵机组和基础间安装橡胶隔震垫,4.8 泵站中的辅助设施,4.8 泵站中的辅助设施,4.8.1 计量 常用的计量设施有电磁流量计、超声波流量计； 少量使用：插入式涡轮流量计、插
26、入式涡街流量计，以及均速流量计等。流量计的工作原理：基本上都是由变送器(传感元件)和转换器(放大器)两部分组成。 传感元件在管流中所产生的微电讯号或非电讯号，通过变送、转换放大为电讯号在液晶显示仪上显示或记录。,4.8.2 引水,电磁流量计,电磁流量计,电磁流量计(1)工作原理 利用电磁感应定律 当被测的导电液体，在导管内以平均速度v切割磁力线时，便产生感应电势.感应电势的大小与磁力线密度和导体运动速度成正比，即：,E产生的电动势(v)；B磁力线密度(Gs)；Q导管内通过的流量(m3s)；D管径(m)；v导体通过导管的平均流速(ms);k系数，k=110-8。,(2)电磁流量计的特点,(2)电
27、磁流量计的特点 (A)其变送器结构简单，工作可靠。(B)水头损失小，且不易堵塞，电耗少。(C)无机械惯性，反应灵敏，可以测量脉动流量，流量测量范围大低负荷亦可测量；而且输出讯号与流量成线性关系，计量方便；测量精度约为土15。(D)安装方便。(E)重量轻，体积小，占地少。(F)价格较高，怕潮、怕水浸。,(3)电磁流量计的选择,(3)电磁流量计的选择 流量计的测量量程应比设计流量大，一般正常工艺流量为量程的65-80，而最大流量仍不超过量程。 例：设计管道直径为700mm，设计流量为1500m3h ，就可以选用LD-600型电磁流量计，其量程范围为0-2000m3h。在这种情况下，正常工作时最大流
28、量为最大量程的75。,(4)电磁流量计的安装,(4)电磁流量计的安装 (A)电磁流量计的安装环境，应选择周围环境温度为0-40。 (B)尽量远离大电器设备，如电动机、变压器等，从流量计电极中心起在上游侧5倍直径的范围内，不要安装影响管内流速的设备配件，如闸阀等。 (C)对于地下埋设的管道，电磁流量计的变送器应装在钢筋混凝土水表井内。 (D)在流量计的下游侧安装伸缩接头，以便于仪表的拆装。,WL-1A型超声波明渠流量计,超声波流量计是利用超声波在流体中的传播速度随着流体的流速变化这一原理设计的。,4.8.2 引水泵的工作方式：自灌式和吸入式自灌式：不需引水吸入式：必须引水(1)吸水管带有底阀A、
29、人工引水：将水从泵顶的引水孔灌入泵内，同时打开排气阀。 适用场合：临时性供水且为小泵。B、用压水管中的水倒灌引水： 当压水管内经常有水，且水压不大而无止回阀时，直接打开压水管上的闸阀，将水倒灌入泵内。 压水管内水压较大且泵后有止回阀时，需在送水闸阀后装设一旁通管引水入泵壳内。,(2)吸水管不带底阀,(2)吸水管不带底阀A、真空泵引水（常用）水环式真空泵优点： 泵启动快，运行可靠易于实现自动化构造：原理：,真空泵的选择,Qv ：真空泵的排气量(m3h)；Wp ：泵站中最大一台水泵泵壳内空气容积(m3)，相当于水泵吸入口面积乘以吸入口到出水闸阀间的距离；Ws ：从吸水井最低水位算起的吸水管中空气容
30、积(m3)，根据吸水管直径和长度计算，一般可查表47求得；Ha ：大气压的水柱高度，取10.33m；Hss ：离心泵的安装高度(m) ；T ：水泵引水时间(h)，一般应小于5min,K ：漏气系数，一般取1.05-1.10。,真空泵的选择（根据Qv ， Hvmax）(1) Qv,（2）最大真空值Hvmax,（2）最大真空值Hvmax 可由吸水井最低水位到水泵最高点间的垂直距离计算。 例：吸水井最低水位到水泵最高点间的垂直距离距离为.m（3）泵站内真空泵管路布置,B、水射器引水,气水分离器：为了避免泵中的水和杂质进入真空泵 输送清水可不用。循环水箱：真空泵运行时需要少量水流循环，保持 水环，带走
31、叶轮旋转产生的热量，避免 真空泵因温升过高而损坏。,一备一用,B、水射器引水,必须供给压力水作为动力，水射器连接在泵的最高点处，在开动水射器前，要把泵压水管上的闸阀关闭，水射器开始带出被吸的水时，就可启动泵,工作原理：利用压力通过水射器喷嘴处产生高速水流，使喉管进口处形成真空，将泵内的气体抽走优点：结构简单，占地少，安装容易，工作可靠，维护方便。缺点：效率低，需供给大量的高压水,4.8.3 起重,4.8.3 起重(1)起重设备的选择 泵房中必须设置起重设备以满足机泵安装与维修需要。 常用的起重设备有移动吊架、单轨吊车梁和桥式行车(包括悬挂起重机)。起重量可作为设计时的基本依据，查表4-8。(2
32、)起重设备布置起重机的设置高度： 从泵房天花板至吊车最上部分应不小于0.1m； 从泵房的墙壁至吊车的突出部分应不小于0.1m。,起重机的作用面,起重机的作业面：起重机吊钩服务范围 点：固定吊钩配置葫芦 线：单轨吊车 面：桥式行车,4.8.4通风与采暖,能垂直举起而无法水平运移，只能为一台机组服务,固定吊钩配置葫芦,运动轨迹是一条线取决于吊车梁的布置横向排列泵机组：对应于机组轴线上空设置单轨吊车梁扩大服务范围的U形布置方式纵向排列泵机组：设于泵和电机之间,1进水阀门； 2出水阀门； 3单轨吊车梁 ； 4大门,单轨吊车,功能：纵向和横向移动服务范围：一个面（空白部分）死角区：阴影部分放置闸阀,桥式
33、行车,4.8.4 通风与采暖1、通风：1）通风方式：自然通风：地面式泵房机械通风：地下式或电动机功率较大时 抽风式、排风式2）泵房通风设计：布置风道系统与选择风机风机选择：风量和风压（1）风量计算（两种方案）按泵房每小时换气8-10次所需通风空气来计算：设泵房的总建筑容积为V（m3），则风机的排风量应为8-10V（m3/h）按消除室内余热的通风空气量计算,（2）风压计算,1）沿程损失,1）沿程损失hf=li l:风管长度； i:单位长度风管的损失；2）局部损失风机风压：H=hf+hj 泵房通风一般要求的风压不大，故大多采用低压风机一般采用轴流式风机,(2)采暖,2、采暖 在寒冷地区，泵房应考虑
34、采暖设备。泵房采暖温度：对于自动化泵站，机器间为5 ，非自动化泵站，机器间为16，辅助房间室内温度在18以上。 小型泵站：火炉取暖 大中型泵站：集中采暖4.8.5 其它设施 1)排水 地下式或半地下式泵房： 设置手摇泵、电动排水泵或水射器,地面式泵房,地面式泵房：积水自流入室外下水道。排水设施设计注意点：(1)泵房内要设排水沟，坡度大于0.01，坡向集水坑，且排水坑容积为5min排水泵流量。(2)排水泵的设计流量可选1030L/s。(3)自流排水时，必须设止回阀以防雨水倒灌；2)通信值班室内安装电话机电话间有隔声效果，以免噪声干扰,（3）防火与安全,3)防火与安全防火：防止用电起火和雷击起火用
35、电起火：用电设备过负荷超载运行、导线接头接触不良、电阻发热使导线的绝缘物或沉积在电气设备上的粉尘自燃。短路的电弧能使充油设备爆炸等。雷击起火：防护措施避雷针、避雷线和避雷器安全：接地保护和灭火器材,4.9 给水泵站的节能,4.9 给水泵站的节能,4.9.1 给水泵站的节能设计1、水泵的选型2、泵站中吸压水管及输水管管径的大小3、电动机和配电系统的节能,水泵选型,4.9 给水泵站的节能,4.9.1 给水泵站的节能设计1、水泵选型 当泵站的工况变化幅度很大时，泵的组合难以达到节能的要求，必须采用调速或切削叶轮的方式。考虑调速装置后的选泵方法。,选泵方法,4.9 给水泵站的节能,4.9.1 给水泵站
36、的节能设计1、水泵选型1）选泵原则：（1）调速泵与定速泵联合运行；（2）以最不利工况作为选泵依据；（3）定速泵与调速泵在绝大数工况下均应工作在高效范围内；（4）调速泵一般不宜上调。下调时，转速不能过低，否则效率会下降。调速泵转速一般控制在其额定转速的50%左右；（5）泵站内的泵型号一般不超过两种。调速泵应按主力泵考虑，台数以两台为宜，避免定速泵的频繁启、停。,2、选泵方法,2）选泵方法：例题：设有一送水泵站，已知最高日最大时供水量为Q，经管网平差后相应的泵站扬程为Hp，先考虑变速调节后进行选泵。（两种情况）（1）调速泵和定速泵型号不同选用调速泵两台，其额定转速时设计工况点流量为Q1，选用定速泵
37、n台，其额定转速时设计工况点流量为Q2。为适合泵站工况点变化，泵的开启情况。表4-10,选泵控制条件为：,选泵控制条件为：,（2）调速泵和定速泵型号相同,（2）调速泵和定速泵型号相同调速泵与定速泵同型号时泵站的开启情况选泵控制条件为：,算例,（3）算例已知某供水泵站，其最大日最大时供水量为Q=1.8m3/s，经管网平差后，相应的泵站出口压力为Hp=33.5m。1）选用不同型号的泵方案一：设n=1，求得Q2=0.36m3/s，Q1=0.72m3/s，H=33.5m.由（Q2，H）选用一台定速泵14Sh-13A,由（Q1，H）选用两台调速泵24Sh-19,方案二,方案二：设n=2，求得Q2=0.3
38、m3/s，Q1=0.6m3/s，H=33.5m.由（Q2，H）选用两台定速泵14Sh-13A,由（Q1，H）选用两台调速泵20Sh-13方案三：设n=3，求得Q2=0.257m3/s，Q1=0.514m3/s，H=33.5m.由（Q2，H）选用三台定速泵12Sh-13A,由（Q1，H）选用两台调速泵20Sh-13比较以上方案可知：方案二为好。,2）选用相同型号的泵,2）选用相同型号的泵方案一：设n=1，求得Q1=0.6m3/s，H=33.5m.由（Q2，H）选用3台定速泵20Sh-13（一台定速，两台调速）；方案二：设n=2，求得Q1=0.45m3/s，H=33.5m.由（Q2，H）选用4台2
39、0Sh-13（两台定速，两台调速）；比较以上方案，方案一为好综合起来比较是一台定速，两台调速20Sh-13为好。,2、泵站中吸压水管及输水管管径的大小,2、泵站中吸压水管及输水管管径的大小管径越大，水头损失越小，泵站运行费用越低，但使管道的投资增加根据泵站运行费用和管路投资之和为最小的原则定管径，称为经济管径。3、电动机和配电系统的节能选用高效电动机（Y系列高于JO2系列）考虑电机与水泵的容量配套问题电机平均负载在70%以上，认为电机的容量是合适的,4.9.2 给水泵站的节能运行与改造,4.9.2 给水泵站的节能运行与改造节能运行：取水泵站：恒流量变压力 通过调速、切削叶轮实现送水泵站：变流量
40、恒压力 通过泵的组合、调速实现改造：电动机：更新改造的基本条件：1）负荷率2）电机绝缘性的低劣泵：更新改造的基本条件：（1）定期测定泵的性能，主要是Q-H和Q- 性能（2）水泵制造厂应根据国家的标准制造出合格的泵,4.11 给水泵站的土建要求,4.11 给水泵站的土建要求,4.11.1 一级泵站1、一般地下式；2、沉井法施工，圆形结构。充分利用空间，下部分是椭圆形，地上部分矩形；3、泵房底板整体浇注混凝土或钢筋混凝土，与泵基础浇注成一体；4、配电设备放在上层；5、压水管路上的附件设在泵房外的闸阀井；6、泵站与切换井间的管道敷设；7、泵房内壁四周有排水沟；8、上下垂直交通设扶梯；9、考虑泵站扩建
41、问题；10、泵站的大门；11、泵站附近没有修理场时，在泵房内留出。,沉井施工：先在地表制作成一个井筒状的结构物（沉井），然后在井壁的围护下通过从井内不断挖土，使沉井在自重作用下逐渐下沉达到预定设计标高后，在进行封底。,4.11.2 二级泵站,1）横向双行排列2）4台14sh-13A3）2台真空泵4）1台风机5）手动单轨吊车6）1台排水泵7）扶梯,4.11.2 二级泵站,1、地面式（施工方便，造价较低，运行条件好）或半地下式（启动泵比较方便）；2、泵房地坪标高低于室外，设抽水设备；3、着重工艺上的要求（土建造价相对比电能耗费小）；4、基础：柱墩式，墙壁用砖砌筑于地基梁上；墙身用防水砂浆与基础隔开
42、；5、桥式吊车的泵房，墙内设置壁柱；6、采取消声措施，抗震和人防要求；7、泵站内外应设灭火设施或消防栓。,设有Sh型水泵的半地下式平面布置图,设有Sh型水泵的半地下式平面布置图,4.11.3 循环泵站,1）横向排列2）3台sh泵3）真空泵引水4）手摇泵排水,4.11.3 循环泵站,1、特点：1）选用同型号的泵并联工作；2）对供水的安全性要求较高；3）采用自灌式工作，泵站埋深较深。必须考虑有必要的备用率和安全供水措施。2、布置形式（3种）,1）机组横向双行交错排列布置,1）机组横向双行交错排列布置 1-热水池 2-冷水池 3-热水泵组 4-冷水泵组特点：适用于机组较多，冷热泵都是相同转向优点：布
43、置紧凑，泵房跨度较小缺点：吸水管与压水管横向穿过泵房，增加管沟或管 桥设施。,2）机组横向双行交错排列布置,2）机组横向双行交错排列布置,特点：冷热水泵都有正反两种转向，冷热水吸水池可以设在泵房的同一侧。,3）机组纵向双行排列,1-热水池2-冷水池3-热水泵组4-冷水泵组,3）机组纵向双行排列适用场合：机组较多情况优点：管道布置在泵房两侧，不需横穿泵房，通道比 较宽敞便于操作缺点：泵房跨度较大,4）机组纵向单行排列布置,1-热水池2-冷水池3-热水泵组4-冷水泵组,4）机组纵向单行排列布置,适用场合：机组较少情况冷水池与热水池布置在泵房的同一侧，也可以分开布置在泵房的两侧。也可采取泵机组轴线位
44、于同一直线的单行顺列，管道的水力条件好，但泵房长度较大。,4.11.4 深井泵站,1-热水池2-冷水池3-热水泵组4-冷水泵组,4.11.4 深井泵站,深井泵站通常由泵房与变电所组成。深井泵房的形式有地面式、半地下式和地下式3种。地面式：优点：1）造价最低，建成投产迅速；2）通风条件好，操作管理与检修方便；3）室内容易排水；4）泵与电机运行噪声扩散快，音量小。缺点：出水管弯头配件多，不便于工艺布置，且水头损失大。,半地下式：,半地下式：优点：1）出水管不用弯头配件；2）便于工艺布置，且水力条件好，稍节省电耗及经常运行费用；3）人防条件好。缺点：1）通风条件差，夏季室温高；2）室内有楼梯，有效面
45、积缩小；3）操作管理，检修，搬运均不便；4）不利排水；5）声音不宜扩散，声量大，地下部分土建施工困难。地下式：造价最高，施工困难最多，防水复杂，排水困难，操作管理、检修不便，但人防条件好，抗震条件好，夏季室温较低地面式、半地下式为好,1、 一般深井泵站,1、 一般深井泵站 深井泵： 提升地下水，泵浸于水中，电动机设于井上，一台水泵一个水泵站，设置分散，管理不便，实行集中遥控（设置中心调度室） 潜水泵： 取集地面水，电动机和水泵一起浸在水下，在井口上仅有出水弯头，无需单独设置泵房，实行集中控制（地下蓄水池附近设集中控制间）,2、 大型深井泵站,深井泵,2、大型深井泵站 一井多泵：在一个大口径钢筋
46、混凝土井筒内，设置若干台深井泵或潜水泵取水。 我国西南地区一些水厂和工厂自备水源采用这种方式取水取得了一定效果。,4.12 给水泵站的工艺设计,4.12 给水泵站的工艺设计,4.12.1 设计资料 (l)基础资料 基础资料对设计具有决定性作用和不同程度的约束性。主管部门对设计工作的主要指示、决议、设计任务书、有关的协议文件、工程地质、水文与水文地质、气象、地形等等，都属于这类资料。 (2)参考资料 参考资料仅供参考，不能作为设计的依据，如各种参考书籍，口头调查资料，某些历史性记录及某些尚未生产的产品目录等。,4.12.2 泵站工艺设计步骤和方法,4.12.2 泵站工艺设计步骤和方法(1)确定设计流量和扬程。(2)初步选泵和电动机或其它原动机，包括水泵的型号，工作泵和备用泵的台数。首先假设泵站内管道中的水头损失为2m.(3)设计机组的基础。 查泵及电动机产品样本，查到机组的安装尺 寸和总重量，进行基础的平面尺寸和深度的设计。(4)计算水泵的吸水管和压水管的直径。 根据流量和吸水管、压水管限制流速查给排 水设计手册，求出管直径。(5)布置机组和管道。,
