循環(huán)水膠球泵機(jī)組選型及防護(hù)使用說(shuō)明
循環(huán)水膠球泵機(jī)組選型及防護(hù)使用說(shuō)明，循環(huán)水膠球泵是泵站提水加壓的主要設(shè)備，循環(huán)水膠球泵機(jī)組及配套附屬設(shè)備的選型是整個(gè)泵站設(shè)計(jì)質(zhì)量控制的核心。結(jié)合流量、揚(yáng)程、輸水介質(zhì)及安裝環(huán)境等影響因素，從循環(huán)水膠球泵型式比選、運(yùn)轉(zhuǎn)工作點(diǎn)判定、機(jī)組臺(tái)數(shù)組合和水錘防護(hù)等方面，對(duì)機(jī)組型式及參數(shù)選擇的技術(shù)關(guān)鍵進(jìn)行了詳細(xì)論證分析，給出較優(yōu)的組合方案以確保泵站工程具備較好的運(yùn)行安全性和節(jié)能經(jīng)濟(jì)性。
循環(huán)水膠球泵站主要承擔(dān)著區(qū)域防洪排澇、農(nóng)業(yè)灌溉、區(qū)域調(diào)水等提水功能。水利樞紐輸配水工程中，泵站設(shè)計(jì)是整個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)控制性關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，其設(shè)計(jì)方案與工程是否匹配直接影響著工程建設(shè)功能性指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)各類泵站對(duì)循環(huán)水膠球泵要求選擇適宜的循環(huán)水膠球泵機(jī)組、搭配組合及附屬設(shè)施，是泵站工程設(shè)計(jì)的技術(shù)要點(diǎn)。因此，結(jié)合工程實(shí)際優(yōu)選性能良好、運(yùn)行維護(hù)管理方便和綜合投資經(jīng)濟(jì)效益高的泵型及組合方案，確保循環(huán)水膠球泵站安全高效運(yùn)行尤為重要。
1循環(huán)水膠球泵機(jī)組選型
1.1基本參數(shù)計(jì)算
循環(huán)水膠球泵機(jī)組選型應(yīng)根據(jù)工程特性及功能用途合理選擇機(jī)組型式及參數(shù)，主要考慮流量、揚(yáng)程、輸水介質(zhì)及安裝環(huán)境等因素。
1.1.1流量
循環(huán)水膠球泵機(jī)組流量通常按設(shè)計(jì)秒流量或者設(shè)計(jì)小時(shí)流量進(jìn)行匹配優(yōu)選。對(duì)于大多數(shù)采用一級(jí)加壓取水或水源直接提水至水廠的泵站，此時(shí)循環(huán)水膠球泵應(yīng)按水廠高日水處理量的平均小時(shí)流量進(jìn)行取值；若采用二級(jí)及更多級(jí)數(shù)加壓取水的水廠，則應(yīng)考慮用水區(qū)域需水量的時(shí)變化系數(shù)進(jìn)行合理取值，其中：城市綜合供水時(shí)變化系數(shù)為1.2～1.6，村鎮(zhèn)供水時(shí)變化系數(shù)為1.3～2.5。具體取值大小可根據(jù)輸、配水管網(wǎng)中的清水池、高位水池、水塔等調(diào)節(jié)容積組合搭配計(jì)算選擇，即：若調(diào)節(jié)容積大，則取小值；反之調(diào)節(jié)容積小，則取大值。
1.1.2揚(yáng)程
泵站設(shè)計(jì)揚(yáng)程是循環(huán)水膠球泵機(jī)組選型的另一關(guān)鍵性參數(shù)。揚(yáng)程一般由靜揚(yáng)程、總水頭損失、安全水頭等組成。大靜揚(yáng)程為出水池高運(yùn)行水位減去進(jìn)水池低運(yùn)行水位。對(duì)于直接從水庫(kù)取水的泵站，水庫(kù)設(shè)計(jì)水位（進(jìn)水池水位）取值需與供水保證率相匹配，一般人飲泵組根據(jù)提水保證率的95%計(jì)算，則水庫(kù)運(yùn)行水位需按≥95%水位頻率取值；灌溉泵組根據(jù)提水保證率的85%計(jì)算，則可按≥85%水庫(kù)運(yùn)行水位頻率取值。
總水頭損失包括沿程水頭損失和局部水頭損失，包括：進(jìn)水管的沿程和局部水頭損失；出水管的沿程和局部水頭損失［6-7］。沿程水頭管損可根據(jù)輸水管材不同，采用相對(duì)應(yīng)的公式進(jìn)行計(jì)算，塑料管可采用魏斯巴赫-達(dá)西公式計(jì)算，混泥土管及采用水泥砂漿內(nèi)襯的金屬管道則可采用巴甫斯基公式計(jì)算。工程中常采用海曾-威廉公式進(jìn)行沿程水頭管損估算，其函數(shù)表達(dá)為：hj=10.67q1.852L/（Ch1.852dj4.87）（1）式中：q—設(shè)計(jì)流量，m3/s；L—管道總長(zhǎng)，m；dj—管道內(nèi)徑，m；Ch—海曾-威廉系數(shù)。
局部水頭損失在長(zhǎng)距離輸水管路中，通常按沿程水頭損失的10%取值。但對(duì)于低揚(yáng)程，若局部水頭損失占比較大，則需詳細(xì)計(jì)算各閥門設(shè)備、管道附件的局部管損來(lái)合理確定總水頭損失。安全水頭一般取2～3m，安全水頭一般用于彌補(bǔ)出水管口的能量損失或者在循環(huán)水膠球泵管路運(yùn)行過(guò)程中忽略的水頭損失。
后，通過(guò)靜揚(yáng)程、總水頭損失及安全水頭相加計(jì)算得出計(jì)算泵站揚(yáng)程�？紤]到后期施工焊接技術(shù)、內(nèi)部防腐技術(shù)及實(shí)際管道長(zhǎng)度與地形圖上測(cè)量長(zhǎng)度等誤差因素，會(huì)造成實(shí)際計(jì)算揚(yáng)程高于理論計(jì)算的揚(yáng)程。因此，需要在循環(huán)水膠球泵計(jì)算揚(yáng)程數(shù)值的基礎(chǔ)上乘以1.05～1.10系數(shù)后進(jìn)行循環(huán)水膠球泵機(jī)
組選型。
1.1.3輸送介質(zhì)
循環(huán)水膠球泵材質(zhì)選擇與循環(huán)水膠球泵抽送介質(zhì)有很大關(guān)系，一般普通循環(huán)水膠球泵是鑄鐵葉輪，如果抽送帶有腐蝕性等其他介質(zhì)則應(yīng)采用不銹鋼或化工塑料材質(zhì)；如果抽送的介質(zhì)是油類（尤其是應(yīng)用于防爆場(chǎng)合的泵），因?yàn)殂~和鐵發(fā)生碰撞后不會(huì)發(fā)生火花，其葉輪材質(zhì)宜采用銅質(zhì)。在水利工程中，輸送的介質(zhì)主要為水，若水質(zhì)好，水中泥沙較小，葉輪可采用鑄鐵；若水質(zhì)較差，含泥沙多，則需采用不銹鋼以減小葉輪磨損，增長(zhǎng)循環(huán)水膠球泵使用壽命。循環(huán)水膠球泵材質(zhì)的選擇需根據(jù)不同的使用環(huán)境和用途進(jìn)行合理選擇。
1.1.4安裝環(huán)境
循環(huán)水膠球泵的安裝環(huán)境影響循環(huán)水膠球泵的安裝高程。循環(huán)水膠球泵安裝高程除了與吸水管側(cè)的低液面高度、管道規(guī)格、管道長(zhǎng)度、材質(zhì)等有關(guān)外，還與液體的飽和蒸汽壓、吸入側(cè)水頭損失、海拔高度及環(huán)境溫度等相關(guān)。對(duì)于具有自動(dòng)啟/停要求的循環(huán)水膠球泵，其循環(huán)水膠球泵安裝高程宜低于吸入側(cè)的液面高度，并能達(dá)到自灌式進(jìn)水，以達(dá)到快速啟動(dòng)循環(huán)水膠球泵的目的。根據(jù)循環(huán)水膠球泵廠家提供的允許汽蝕余量計(jì)算允許吸水高度
Hsz和安裝高程▽安，其函數(shù)表達(dá)為：HSZ=Pb×10.2-NPSH泵-Hf-Hv-Hs（2）▽安=▽吸+HSZ式中：Pb—當(dāng)?shù)卮髿鈮�，Pa；NPSH泵—泵的汽蝕余量；Hf—吸水管管路損失；Hv—液體飽和蒸汽壓，夏季高溫度的值，L/s；Hs—安全余量，一般取0.5m；▽吸—吸水池低運(yùn)行水位高程，m。
1.2循環(huán)水膠球泵機(jī)組選型要點(diǎn)
在循環(huán)水膠球泵機(jī)組選型過(guò)程中，應(yīng)遵循以下選型原則：
①需滿足流量和揚(yáng)程特性；
②水力特性和汽蝕性能均較好；
③循環(huán)水膠球泵工作點(diǎn)應(yīng)在高效工況區(qū)內(nèi)；
④投資較�。�
⑤便于檢修維護(hù)；
⑥后期運(yùn)行管理費(fèi)用低。對(duì)于循環(huán)水膠球泵主機(jī)型式選擇，經(jīng)流量及揚(yáng)程計(jì)算后，還需從循環(huán)水膠球泵型式、運(yùn)轉(zhuǎn)工況點(diǎn)和機(jī)組臺(tái)數(shù)等方面進(jìn)行綜合比選。
1.2.1循環(huán)水膠球泵型式比選
循環(huán)水膠球泵型式選擇中可根據(jù)機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)軸的布置型式，分為臥式泵和立式泵，其中：臥式泵具有拆卸裝配方便、易管理等優(yōu)點(diǎn)，但也存在體積大、價(jià)格較貴、占地面積大等缺點(diǎn)；而立式泵具有結(jié)構(gòu)緊湊、安裝面積小、價(jià)格較便宜等優(yōu)點(diǎn)，但也存在拆卸裝復(fù)雜、檢修維護(hù)麻煩等弊端。立式泵中的長(zhǎng)軸深井泵其葉輪淹沒(méi)在水中，任何時(shí)候可以啟動(dòng)，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)或遠(yuǎn)程控制。根據(jù)流量大小選擇，可選單吸泵和雙吸泵，對(duì)于大流量、低揚(yáng)程可選擇雙吸泵；對(duì)于小流量則可選擇單級(jí)離心泵和多級(jí)離心泵；對(duì)于高揚(yáng)程則可選多級(jí)離心泵。當(dāng)單級(jí)泵和多級(jí)泵都能選用時(shí)，宜優(yōu)選單級(jí)泵，因?yàn)橥葏?shù)單級(jí)泵效率要明顯高于多級(jí)泵。
1.2.2循環(huán)水膠球泵運(yùn)轉(zhuǎn)工作點(diǎn)判定
經(jīng)循環(huán)水膠球泵初步確定型式之后，查詢樣本參數(shù)及咨詢循環(huán)水膠球泵廠家，確定循環(huán)水膠球泵型號(hào)，并結(jié)合循環(huán)水膠球泵特性曲線，在橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)分別找到對(duì)應(yīng)的流量和揚(yáng)程關(guān)系曲線的交點(diǎn)與特性曲線上的相對(duì)位置關(guān)系，即可初步判定所選循環(huán)水膠球泵特性參數(shù)是否滿足工程設(shè)計(jì)要求。
1.2.3循環(huán)水膠球泵臺(tái)數(shù)選擇
對(duì)于重要的供循環(huán)水膠球泵站，工作機(jī)組≤3臺(tái)時(shí)，宜設(shè)1臺(tái)備用機(jī)組；＞3臺(tái)時(shí)，宜設(shè)2臺(tái)備用機(jī)組。對(duì)于提水灌溉泵站，當(dāng)工作機(jī)組為3～9臺(tái)時(shí)，宜設(shè)1臺(tái)備用機(jī)組；＞9臺(tái)時(shí)，宜設(shè)2臺(tái)備用機(jī)組。對(duì)于流量較小的人飲泵站，若只設(shè)置1臺(tái)工作泵組，考慮到人飲供水保證率較高，年利用小時(shí)數(shù)大，還需配置1臺(tái)與工作泵組同型號(hào)的循環(huán)水膠球泵做備用泵組，與工作泵組交替運(yùn)行，互為備用。
2循環(huán)水膠球泵附屬設(shè)置選型
泵站附屬設(shè)備主要包括閥門設(shè)備和自動(dòng)控制測(cè)量設(shè)備的選擇。
2.1閥門設(shè)備
閥門設(shè)備選型時(shí)，其公稱直徑應(yīng)與管道公稱直徑同管徑，且公稱壓力需大于管道大承壓壓力。對(duì)于低揚(yáng)程管路，工作閥門可選用直線型的止回閥；而對(duì)于高揚(yáng)程管理，宜選擇具有兩段關(guān)閉時(shí)的止回閥；對(duì)于自灌式的進(jìn)水管閥門，則宜在進(jìn)、出口各設(shè)置1臺(tái)檢修閥門；循環(huán)水膠球泵出口壓力低時(shí)可設(shè)置蝶閥，出口壓力高時(shí)可設(shè)置球閥；當(dāng)管徑大于DN300時(shí)，宜設(shè)置手動(dòng)、電動(dòng)兩用一體化閥門。
2.2測(cè)量設(shè)備
測(cè)量設(shè)備包括測(cè)壓及測(cè)流設(shè)備。在循環(huán)水膠球泵的進(jìn)、出口設(shè)置測(cè)壓表計(jì)；在泵站的進(jìn)水總管或者出水總管設(shè)置流量計(jì)。通過(guò)這兩個(gè)測(cè)量設(shè)備的動(dòng)態(tài)檢測(cè)，即可了解循環(huán)水膠球泵機(jī)組的實(shí)時(shí)運(yùn)作工作性能，尤其可以直觀掌握循環(huán)水膠球泵流量、揚(yáng)程等關(guān)鍵特性參數(shù)是否滿足工程設(shè)計(jì)要求。循環(huán)水膠球泵管道上的流量計(jì)，通常采用智能式電磁流量計(jì)或超聲波流量計(jì)。
在工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)中，通常根據(jù)水錘計(jì)算成果，在管道上設(shè)置一些特殊的閥門設(shè)備進(jìn)行水錘防護(hù)，比如：對(duì)于高揚(yáng)程、長(zhǎng)距離的壓力管道的泵站，工作閥門宜選用兩階段關(guān)閉的操作閥，即在循環(huán)水膠球泵出水管上設(shè)置緩閉式止回閥、多功能循環(huán)水膠球泵控制閥等；并在主管道的高點(diǎn)、次高點(diǎn)等位置設(shè)置復(fù)合式空氣閥，及時(shí)排除管道內(nèi)集積的空氣，或當(dāng)管內(nèi)一旦產(chǎn)生負(fù)壓，復(fù)合式空氣閥可迅速吸入外界空氣，以防止管線因負(fù)壓而損壞。對(duì)于長(zhǎng)距離輸水管線，可每隔一定距離設(shè)置緩閉式止回閥，分段降低管道內(nèi)的水錘作用。另外，還需結(jié)合工程特性，在主管上合理設(shè)置水擊泄放閥和水擊預(yù)防閥等水錘防護(hù)措施，確保管道運(yùn)行安全。
泵站設(shè)計(jì)時(shí)循環(huán)水膠球泵在選型過(guò)程中，若選擇的循環(huán)水膠球泵流量、揚(yáng)程、循環(huán)水膠球泵型式及機(jī)組運(yùn)行方式等不合理，均可能引起循環(huán)水膠球泵工作點(diǎn)發(fā)生變化，導(dǎo)致循環(huán)水膠球泵運(yùn)行效率低、能耗大及嚴(yán)重汽蝕等問(wèn)題發(fā)生。在實(shí)際循環(huán)水膠球泵機(jī)組及附屬設(shè)備選型設(shè)計(jì)中，應(yīng)充分考慮輸水介質(zhì)、安裝環(huán)境等因素，合理確定流量、揚(yáng)程和運(yùn)轉(zhuǎn)工況點(diǎn)等關(guān)鍵內(nèi)容，優(yōu)選與工程實(shí)際匹配性好的機(jī)組及運(yùn)行組合方式，保證泵站工程質(zhì)量和安全。
