吸水管路的基本要求與布置

    一、基本要求
    對(duì)吸水管路的基本要求是：不漏氣、不集氣、不吸氣；管路短、管件少；有正確的吸水條件；便于安裝、運(yùn)行管理。
    1、管材多采用鋼管或鑄鐵管。采用鋼管時(shí)，接口可采用焊接或盤接，能有效地減少漏氣的可能性，同時(shí)即使發(fā)生漏氣也容易修復(fù)。
    2、泵吸水管內(nèi)真空值達(dá)到一定值時(shí)，水中溶解氣體就會(huì)因管路內(nèi)壓力減小而不斷逸出，如果吸水管路的設(shè)計(jì)考慮欠妥時(shí)，就會(huì)在吸水管道的某段（或某處）上出現(xiàn)積氣，形成氣囊，影響過水能力，嚴(yán)重時(shí)會(huì)破壞真空吸水。為了使泵能及時(shí)排出吸水管路內(nèi)的空氣，吸水管應(yīng)有沿水流方向連續(xù)上升的坡度i，一般大于0.005，以免形成氣囊（圖1）。由圖可見，為了避免產(chǎn)生氣囊，應(yīng)使沿吸水管線的zui高點(diǎn)在泵吸入口的頂端。
    3、為減小吸水管路的水頭損失，吸水管路斷面積一般大于水泵吸入口斷面積，吸水管路與水泵吸入口之間的連接管采用偏心漸縮管（偏心大小頭），保證大小頭的上部水平，以免在此處集氣并使吸水線的zui高點(diǎn)在水泵入口的頂端，如圖1所示。

 圖1 正確和不正確的吸水管安裝

    4、在吸水井中吸水管末端應(yīng)有一定的淹沒深度、懸高和間距。為防止池中產(chǎn)生旋流和渦旋破壞水泵的吸水條件（吸入空氣），吸水管進(jìn)口應(yīng)遵循以下規(guī)定：淹沒深度h（喇叭口下緣在zui低水位下的深度）不得小于0.5~1.0m，當(dāng)淹沒深度不夠時(shí)應(yīng)加設(shè)水平擋板，見圖2。為了防止泵吸入井底的沉渣，并使泵工作時(shí)有良好的水力條件，吸水管的進(jìn)口高于井底不小于0.8D（D為吸水管喇叭口或底閥擴(kuò)大部分的直徑，通常取D為吸水管直徑的1.3~1.5倍）；吸水管喇叭口邊緣距離井壁不小于（1.5~2.0）D。具體布置見圖3。

圖2 吸水管末端的隔板裝置

圖3 吸水管在吸水井中的位置

    5、每臺(tái)水泵需有單獨(dú)的吸水管。為保證正確的吸水條件，減小吸水管的水頭損失。要求吸水管路管件少、管路短，每臺(tái)水泵設(shè)置單獨(dú)的吸水管。如果條件限制難以保證時(shí)，應(yīng)保證每臺(tái)工作泵有一條吸水管。
    6、采用自灌式工作的水泵，應(yīng)在吸水管路上設(shè)置離閘閥，以便水泵檢修時(shí)斷水。
    7、為減小吸水管進(jìn)口處的水頭損失和改善吸水井的水流狀態(tài)，吸水管進(jìn)口通常采用喇叭口形式。當(dāng)水泵采用自灌式工作或真空設(shè)備引水時(shí)，不設(shè)底閥；水泵采用壓水管壓力水灌泵時(shí)，應(yīng)設(shè)底閥。如水中有較大的懸游雜質(zhì)時(shí)，喇叭口外面還需加設(shè)濾網(wǎng)，以防水中雜物進(jìn)入泵內(nèi)。
    底閥是一種止回閥，型號(hào)較多，它的作用是水只能吸入泵，而不能從吸水喇叭口流出。普通底閥結(jié)構(gòu)示意如圖4所示。底閥水流阻力大，容易卡澀、磨損，導(dǎo)致漏水，因此，需經(jīng)常更換。底閥過去一般用水下式，裝于吸水管的末端，在泵停車時(shí)，蝶形閥門在吸水管中水壓力及自重作用下落座，使水不能從吸水管逆流。現(xiàn)多采用水上式底閥至泵吸入口間的水平管段有足夠的長度，以保證泵充水啟動(dòng)后，管中能產(chǎn)生足夠的真空值，具體見圖5。

圖4 鑄鐵底閥

圖5 水上式底閥

    8、水泵吸水管流速宜采用下述值：吸水管直徑小于250mm時(shí)，流速宜為1.0~1.2m/s；管徑在250~1000mm時(shí)，流速宜為1.2~1.6m/s；直徑大于1000mm時(shí)，流速宜為1.5~2.0m/s。
    【例5-2】設(shè)泵安裝高度為4m，底閥距離吸水池中zui低水位為3.5m。試計(jì)算該水上式底閥正常工作所需的吸水管水平段L1的長度（m），如圖6所示。

圖6 水上式底閥計(jì)算示意圖

    【解】設(shè)泵啟動(dòng)前L1段內(nèi)的壓力為P1空氣容積為V1，垂直段L2內(nèi)壓力為P2，空氣容積為V2。開始啟動(dòng)后，管段L1與L2中的壓力為P。按波義耳定律：P（V1+V2）=P2•V2。
    假設(shè)忽略水頭損失，則因泵的安裝高度Hss=4m，得：P=0.6atm。又因底閥前后的吸水管徑相同，故V1及V2可以用L1及L2來替代。因此：0.6（L1+3.5）=1×3.5，得：L1=2.33m。
    考慮到水管內(nèi)的水頭損失和泵填料盒漏氣及經(jīng)過水上式底閥本身的水頭損失等，還須乘以修正系數(shù)K，其值見表1。
    因此，L1段水管長度應(yīng)為：L1=2.5×2.33=5.8(m)(取6m)

表1  修正系數(shù)K

    二、吸水管路布置
    泵站采用一臺(tái)水泵一條吸水管的布置，一般不設(shè)聯(lián)絡(luò)管，如果因?yàn)槟撤N原因，必須減少泵吸水管的條數(shù)貳設(shè)置聯(lián)絡(luò)管時(shí)，則在其上應(yīng)設(shè)置必要數(shù)量的閘閥，以保證泵站的正常工作。但是這種情況應(yīng)盡量避免，因?yàn)椋诒脼槲胧焦ぷ鲿r(shí)，管路上設(shè)置的閘閥越多，出事的可能性也越大。

圖7 吸水管路的布置

    圖7（a）所示為三臺(tái)泵（其中一臺(tái)備用）非自灌式工作水泵工作各設(shè)一條吸水管路的情況。泵軸線高于吸水井中zui高水位，所以吸水管路上不設(shè)閘閥。
    圖7（b）所示為三臺(tái)泵（其中一臺(tái)備用）采用兩條吸水管路的布置。在每條吸水管路上裝設(shè)一個(gè)閘閥1，在公共吸水管上裝設(shè)兩個(gè)閘閥2，每臺(tái)泵附近裝設(shè)一個(gè)閘閥3。當(dāng)兩個(gè)閘閥2都關(guān)閉的時(shí)候，水分別由兩條吸水管路引向泵H1和H3。其他情況運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)（H1和H2或H2和H3），要開啟兩個(gè)閘閥2中的一個(gè)。如果閘閥1中有一個(gè)要修理，則一條吸水管將供應(yīng)兩臺(tái)泵吸水。
    設(shè)置公共的吸水管路，雖然縮短了管線的總長度，但卻增加了閘閥的數(shù)量和橫聯(lián)絡(luò)管，所以它只適用于吸水管路很長而又不能設(shè)吸水井的情況。