离心泵饮水方式

T 2K ( H1 H 2 ) (s)
K A
2 g
1
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1 L / d
式中 T—水箱放空时间(s); K—系数; H1，H2—水箱注水前、后水面距水泵轴线的高差(m); A—密闭水箱平面面积(m2); ω—注水管断面积(m2);
μ—流量系数; L，d—注水管的长度和管径(m); λ，∑ξ—注水管的摩阻系数和局部阻力系数和。 密闭水箱可用在水中含砂粒等杂质的场合，例如污水泵房中，但引水方式其吸水 管都不宜太粗太长[3]。 2.2.6 真空引水罐引水 尤其适用于小型离心泵， 且不受水泵型式(清水泵或污水泵)和抽吸液体性质(清水、 污水或其他液体)的影响，具有较多的优越性。
图 1 压水管引水装置 (3)高架水箱灌水 2.1.2 水上式底阀 上式底阀克服了普通底阀因胶垫容易损坏引起漏水， 克服了在水下不易检修的缺 点，安装维修方便，使用水上式底阀要求水泵水平吸水管段应有足够的长度，以 保证水泵充水启动后， 管路中能产生足够的真空度，使水池中的水在大气压力下 进人吸水管，完成引水启泵过程，当吸程大时需 2 一 3 次充水启动完成引水(见 图 2)。 水平吸水管的长度确定方法如下: 根据气体定律:P1V1=P2V2 式中：P1 一水泵启动前吸水立管中的气体压力，取 P1=10mH2O; V1 一水泵启动前吸水立管中的气体容积，取 V1=π/4× d2× H(m3); P2 一水泵启动后吸水管内的压力，取 P2=10−Hs(m H2O)，Hs 为水泵允许最 大吸上高度; V2 一水泵启动后在吸上水时吸水管内的容积，取 V2=π/4× d2× (L+H)(m3)。 代人气体定律可得 L=HHS/(10−HS) 上述计算未考虑吸水管的水力损失，流速水头以及水泵填料漏气等因素，水平吸 水管的实际长度 L、还需乘上修正系数 K，K 值见表 1。 表1 HS 2 3 4 5 6 K 2 2.2 2.5 3.0 3.8
图 2 水上底阀引水装置 2.2 吸水管不带底阀 2.2.1 真空泵引水 对于进水管直径大于 300mm 的大、中型或自动化要求程度较高的泵站，真空抽 气装置是常用的一种灌水设备。 它由真空泵和其它设备组装而成，排灌站经常采 用、的真空泵大多为水环式真空泵，如图 3 所示。水环式真空泵的圆柱形泵壳内 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，其右半部分两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，水泵和管路内的空气通 过吸气管， 进人真空泵泵壳右侧的月牙形吸气口被吸人真空泵，真空泵叶轮左半 部分两叶片之间的空间是逐渐减小的，因此空气被压缩，压力随之增高，最后通 过真空泵泵壳左侧月牙形排气口排出真空泵，进人水气分离箱，使被带出的循环 水分离后再重复使用。叶轮不停地旋转，真空泵就不断地吸气和排气，最后将水 泵充满水[1]。
图 8 真空引水罐引水系统简图 2.2.6.1 引水工艺流程 水泵首次启动前，打开补给水管向引水罐内注水，并随之流入水泵壳内，随着引 水系统内充水量增加， 集聚在水泵、吸水管和引水罐内的气体逐渐由罐体上部的 溢流水管和引水罐内的气体逐渐由罐体上部的溢流排气阀排出.待水位上升到罐 体顶部的溢流管溢流时， 关闭补水阀门及溢流管阀内，此时水泵已完成启动前的 引水作业， 可进行水泵启动操作。 当水泵启动后， 吸入管内的水不断进入泵壳内， 随之真空引水罐内贮水量迅速减少，水位急剧下降，当水量减少到一定容量时， 由于水体积缩小而气体积相应增大，在定温条件下，其气体在变化过程中容积和 压力成反比丁即容积增大的倍数就是压力减少的倍数.随着罐内气体容量的不断 增大，气压降低，当气压逐渐由正压降至负压时，罐内开始出现真空状态，水泵 的继续运行使罐内的真空度不断提高， 当真空值达到真空引水罐最高允许进水高 度时， 外界的水体在大气压力作用下沿吸水管进人真空引水罐而吸入水泵。一般 短时间水泵停机后再次启动， 水泵止回阀阻止压力水回流，但水泵壳内在引水罐
2.2.4 引水筒引水 引水筒宜安装在水泵离吸水池较近的场合，如图 5 所示。因为水泵与吸水池离得 较远，吸水管的容积较大，此时需要的引水筒的容积也大。在选用引水筒时需核 算引水筒的安装高度和计算引水筒的容积， 具体设计计算方法可见有关文章介绍。
图 5 引水筒引水装置 在使用引水筒时， 有时存在初次启泵前灌满水，在反复多次启泵停泵后引水效果 不好的现象， 分析原因是由于此时吸水管引水筒有空气进入引起，空气进入吸水 系统的途径有三条， 一是水池中的水在大气压下含溶解空气，进入引水筒气压减 小后释放出一部分空气， 如果抽走的水不能把解析出的空气全部带走，就会有一 部分空气滞留在引水筒上部空间。二是在停泵期间，由水泵轴填料函处渗入的空 气。三是由吸水管接头和阀门不严引起的空气渗漏。正是由于空气的进入，使停 泵后引水筒内的压力(绝对压力)比前一次停泵时的高，根据气体定律，再次启泵 时所需的引水筒内水面上部空间容积比前一次的大，故启泵后液面有所下降，当 下降液面一旦接近或低于引水筒出水口顶高时，启泵就不能正常进行，即出现引 水效果不好或引不上水的现象， 需要打开排气和灌水阀门， 重复灌水启泵的过程。 改进的办法可从四个方面考虑:一是在引水筒出口处设细管，其另一端通引水筒 上部空间， 利用出水的速度头带走空气。二是在引水筒后的水平吸水管上装蝶形 止回阀或对夹式薄型止回阀， 阻止水泵轴填料函渗入的空气进入引水筒。三是在 水泵出水管止回阀、 阀门的两端做连接管。 停泵后利用泵后的压力水防止空气从 填料函处渗入(当水平吸水管上装止回阀时)，见图 6。四是杜绝吸水管接口、阀 门的漏气，增加焊接，少用法兰连接，放气阀和灌水阀改用球心阀等气密性阀门 [3] 。
图6
2.2.5 密闭水箱引水 密闭水箱是又一种在吸水管上接贮水容器的引水形式。 它的引水机理是利用存于 箱内的水去置换吸水管内的空气，使密闭水箱内产生真空而吸水管灌满了水，以 达到引水启泵的目的。其布置如图 7 所示。
图 7 密闭水箱引水 具体操作程序如下:(1)密闭水箱充水排气:开阀 1、2，关 3、4、5、6，水箱满后 关 1、2。(2)水管灌水排气:开阀 3、4，关 1、2、5、6，水箱和吸水管内的水与 空气交换位置后关阀 3、4。(3)启泵:开阀 6。(4)密闭水箱放空:开阀 5、2。 密闭水箱的容积由下式决定: 10.33 W K ( W0 ) (m3) 10.33 H 式中 W0—吸水管及水泵的充水容积(m3); H—水池最低水位距泵顶的高度(m)，见图 7; K—安全系数，一般取 1.2。 需要注意的是在确定密闭水箱容积时，应按最大一台泵及最远距离的泵来考虑， 因为这样才安全。 在选用密闭水箱的上水管和吸水管的注水管时，一般按充水和引水时间不大于 5min 计算。水箱上水管的流量可以管内流速大致为 1~1.2m/s 考虑。吸水管的注 水时间， 也即密闭水箱放空水的时间可以用变速流动基本方程式计算，其计算公 式如下:
真空泵引水有直接抽气引水和真空吊水两种形式。 (1)真空泵直接抽气引水。 每次启动水泵时，先启动真空泵，等泵顶充水后，再启动水泵，并停止真空泵。 真空泵必须控制一定的液面高度，使偏心叶轮旋转时能形成适当的水环和空间， 真空泵液面可由循环水箱内液面控制，一般为泵壳直径的 2/3 高。真空泵一般应 设气水分离器，对于清水泵站气水分离器可与循环补充水箱合并;对于取水泵房， 尤其是原水含沙量较高时， 为避免泥沙进人真空泵，气水分离器和循环补充水箱 应分开。真空泵可根据所需要的抽气流量和最大真空值选用。 (2)真空吊水。 真空吊水是真空泵引水的另一种方式，它使停止运行的水泵经常处于真空状态。 真空吊水时其真空泵抽气量较直接抽气引水时小， 一般可根据水泵吸水管口径及 水泵台数来确定真空泵型号。真空吊水一般只适用于中小型水泵[2]。 真空泵选型的依据主要是泵的排气量 Q 气(m3/min),可按下式确定：
离心泵引水方式
1 离心泵灌水原理 离心泵在启动前之所以要把水泵和进水管内充满水， 其原理可以用离心泵的基本 方程式进行解释。 在离心泵的基本方程式中， 水泵的理论扬程与流体的容重无关， 也就是说与被抽送的流体种类无关，它适应于一切流体。即对于同一台泵抽送不 同的流体，如水、空气，所产生的理论扬程是相同的。但因流体的密度不同，泵 产生的压力就不同。所以，安置在进水池水面以上的泵，启动前必须灌水排气。 否则，空气柱高折合成水柱高就相当微小，进水池中的水就吸不上来，水泵便无 法正常工作。因此，离心泵在启动前必须充满水[1]。 2 离心泵灌水的方法 泵的工作方式有自灌式和吸上式 2 种。大型泵站、自动化程度高、供水安全要求 高的泵站，尤其是频繁启动的水泵，宜采用自灌式工作，自灌式工作的水泵外壳 顶点应低于吸水池内的最低水位。但是，由于受泵站现场条件限制，并不是任何 情况都可采用自灌方式， 在很多情况下需采用吸上方式。 当水泵在吸止式工作时， 在启动前必须引水， 水泵的吸水管是在有真空度的情况下运行，这样对水泵吸水 系统的设计和施工要求较高， 稍有疏忽就会影响泵的正常运行。当水泵吸上式工 作时，其引水方式可分为三类:一是吸水管带底阀。二是吸水管不带底阀。三是 依靠水泵自身功能引水[2]。 2.1 吸水管带底阀 2.1.1 吸水管下端装底阀 在吸水管的下端装底阀是水泵引水的传统方式， 其目的是截留住吸水管内的灌水 或存水， 以供启泵时用。 老式底阀主要有升降式和旋启式两种，如 H12x、 H42x、 H46x 系列产品，均采用橡胶垫和平面密封的形式，常会漏水。梭式底阀是新产 品，主要特点是内流道和密封分开，并采用了断流环结构，密封面为带角度的锥 面、止水效果好。升降式底阀和梭式底阀直径不大于 300mm，旋启式底阀最大 直径为 500mm，故底阀一般都用在中小型水泵的吸水管上。 (1)人工引水 人工引水是将水从泵顶的引水孔灌人泵内， 同时打开排气闷， 这种引水方式费力， [2] 启动水泵时间长，只适用于临时性供水且为小泵场合 。 1)对于进水管直径小于 300mm 的小型泵站，在进水管的进口通常设有底阀，一 般多采用人工灌水法，即从水泵壳上部的专用灌水排气孔处由灌水漏斗灌水;也 可以从水泵的出水管口(出水管路较短的泵站)向泵中灌水。由于无需购买其它灌 水设备，在农村的小型泵站中，这种灌水方法的使用还比较普遍。 2)不设底阀、逆止阀且管路较短的小型泵站，也可以采用一边启动，一边从出水 管口向水泵内灌水的办法， 从而把水泵和管路中的空气逐渐带出。 这种引水方法， [1] 一般连续灌水几分钟后，水泵即可正常抽水工作 。 (2)压水管引水 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 水倒灌泵内。 如压水管中的水压大且在泵后装有止回阀时，直接打开闸阀引水就 不可行，而需在送水闸阀后装设一旁通管引人泵壳内，旁通管上设有闸阀(见图 1)。引水时开启旁通管上的闸阀，水充满泵后，关闭旁通管上的闸阀。这种引水 方式设备简单，一般适用于中小型水泵。
VH a Q气 =K (H a H s ) T
式中 K 为漏气安全系数，一般取 1.05~1.1；V 为出水管闸阀至进水池水面之间的 管道和泵壳内的空气总体积，m3;Ha 为当地大气压的水柱高，m;Hs 为进水池最低 水位至泵壳顶部的高度，m;T 为抽气时间，一般为 3 一 5min。关于真空泵的台 数，对于小型泵站，当机组少于 3 台时，一般选一台，当机组多于 4 台时，一般 选两台;对于中大型泵站，最好选用两台，当机组较多时，要考虑备用一台。真 空泵灌水的优点是:灌水时间短、泵站效率高、劳动强度低、易于实现泵站自动 化。缺点是投资较大[1]。 2.2.2 水射器引水
水射器引水是利用压力水通过水射器喷嘴处产生高速水流， 使喉管进口处形成真 空的原理， 将水泵内的气体抽走。 因此， 水射器工作， 必须供给压力水作为动力。 水射器连接于水泵的最高处，在开动水射器前，要把水泵压水管上的闸阀关闭， 水射器开始带出被吸的水时，就可启动水泵。水射器具有结构简单，占空间小， 安装容易， 工作可靠， 维护方便等优点， 是一种常用的引水设备。 缺点是效率低， 需供给大量的高压水，一般压力水的压力为 0.2 一 0.4MPa。水射器引水适用于 小型水泵，且可自行制造，其各部分尺寸由计算确定[2]。 2.2.3 液（气）射流泵引水 用柴油机带动水泵抽水时， 可利用柴油机排除的废气通人与水泵顶部相通的射流 器，抽气灌水，从而去掉了水泵的底阀，结构如图 4 所示。启动时，将和手柄相 连的阀盖关闭，废气从射流器喷出，从而通过连管把泵中的空气吸出。灌水完毕 后把阀盖打开，控制阀关闭。这种灌水方法的好处一是充分利用了动力机，二是 提高了泵站的效率[1]。