水泵机组怎么进行布置和基础?
水泵机组的布置和基础:
一、泵机组的布置
泵机组的排列是泵站内布置的重要内容,它决定了泵房建筑面积的大小。机组间距以不妨碍操作和维修的需要为原则。机组布置应保证运行安全,装卸、维修和管理方便,管道总长度最短、接头配件最小,水头损失最小,并应考虑泵站有扩建的余地。机组排列基本形式有以下几种。
1、纵向排列
纵向排列时水泵各机组轴线平行。纵向排列结构紧凑,电动机抽轴方便,建筑面积小,但泵房跨度大,管件多,水力条件较差,一般需要桥式吊车吊装。纵向排列适用于如IS单级单吸悬臂式离心泵。因为悬臂式泵系顶端进水,采用纵向排列能使吸水管保持顺直状态。如果泵房中兼有侧向进水和侧向出水的离心泵,则纵向排列的方案就值得商榷。如果SH型泵占多数时,纵向排列方案就不可取。
机组之间各部分尺寸应符合下列要求。
(1)泵房大门要求通畅,既能容纳最大的设备(泵或电机),又有操作余地。其场地宽度一般用管外壁和墙壁的净距A值表示。A等于最大设备的宽度加1m,但不得小于2m。
(2)管与管之间的净距B应大于0.7m,以保证工作人员能较为方便地通过。
(3)管外壁与配电设备应保持一定的安全操作距离C。当为低压配电设备时C值不小于1.5m,为高压配电设备时C值不小于2m。
(4)泵外形凸出部分与墙壁的净距D,需满足管道配件安装的要求,但是,为了便于就地检修泵,D值不宜小于1m;如泵外形不凸出基础,D值则表示基础与墙壁的距离。
(5)电机外形凸出部分与墙壁的净距E,应保证电机转子在检修时能拆卸,并适当留有余地。E值一般为电机轴长加0.5m,但不宜小于3m,如电机外形不凸出基础,则E值表示基础与墙壁的净距。
(6)管外壁与相邻机组的凸出部分净距F不应小于0.7m。如电机容量大于55kW时,F应不小于lm。
2、横向排列
横向排列泵房跨度较小,进出水管顺直,水力条件较好,吊装设备采用单轨吊车梁接口。但泵房较长,管件拆装不太方便。横向排列主要适用于侧向进、出水的泵,如单级双吸卧式离心泵Sh型、SA型水泵的布置。横向排列的各部分尺寸应符合下列要求。
(1)泵凸出部分到墙壁的净距A1与上述纵向排列的*条要求相同,如泵外形不凸出基础,则Al表示基础与墙壁的净距。
(2)出水侧泵基础与墙壁的净距Bl应按水管配件的安装的需要确定,但是,考虑到泵出水侧是管理操作的主要通道,故B1不宜小于3m。
(3)进水侧泵基础与墙壁的净距D1,也应根据管道配件的安装要求决定,但不小于1m。
(4)电机凸出部分与配电设备的净距,应保证电机转子在检修时能拆卸,并保持一定安全距离,其值要求为:Cl=电机轴长+0.5m。但是,低压配电设备应Cl≥1.5;高压配电设备Cl≥2.0m。
(5)泵基础之间的净距El与C1要求相同,即El=Cl。如果电机和水泵凸出基础,E1值表示为凸出部分的净距。
(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。
3、横向双行排列
横向双行排列布置紧凑,泵房面积小,管件少,水力条件好,但泵房跨度大,需安装桥式吊车。横向双行排列主要适用于采用双吸离心泵的圆形取水泵房,采用这种布置可节省较多的基建造价。应该指出,这种布置形式两行泵的转向从电机方向看去是彼此相反的,因此,在泵订货时应向水泵厂特别说明,以便水泵厂配置不同转向的轴套止锁装置,各部分尺寸要求,可参考横向单行排列的有关规定。
二、泵机组的基础
水泵基础的作用是支承并固定机组,使它运行平稳,不发生剧烈振动,防止沉陷。因而要求基础有足够的强度和一定的重量满足刚度要求,对基础的要求是:a、坚实牢固,除能承受机组的静荷载外,还能承受机械的振动荷载;b、要浇筑在较坚实的地基上,不宜浇筑在松软地基或新镇土上,以免发生基础下沉或不均匀沉陷。
卧式泵均为块式基础,其尺寸大小一般均按所选泵的安装尺寸所提供的数据确定。如无上述资料,对带底座的小型泵可选取:
基础长度L=底座长度L1+(0.15~0.20)(m)
基础宽度B=底座螺孔间距(在宽度方向上)bl+(0.15~0.20)(m)
基础高度H=底座地脚螺钉的埋入深度+(0.15~0.20)(m)
地脚螺钉的埋入深度一般为20d+4d(d为螺栓直径、4d为叉尾或弯钩高度)
对于不带底座的大、中型水泵的基础尺寸,可根据泵或电动机(取其宽者)地脚螺孔的间距加上0.4~0.5m,以确定其长度和宽度。基础高度确定方法同上。
确定基础的高度后还应根据重量要求进行复核。基础重量应大于机组总重量的2.5~4.0倍。在已知基础平面尺寸和混凝土容重的条件下,可计算出基础需要高度,基础高度一般应不小于50~70cm,基础高度应高出室内地坪约10-20cm。基础附近有管沟时,基础在地坪以下的深度不得小于管沟深度。由于水能促进振动的传播,基础的底应在地下水位以上,否则应将泵房底板做成整体的连续钢筋混凝土板,再将基础浇筑在底板上,此时可将底板的部分厚度计入基础厚度。
对于大型的立式泵机组的水泵、电机基础应分筑,设计原则与卧式水泵基础大体相同。特殊之处在于计算机组重量和考虑基础强度时应考虑下面的因素:对于立式水泵,从切线方向出水产生偏心力矩,靠水泵的自重不能平衡,以剪应力形式传给地脚螺栓,当闭闸启动时,产生的推力反作用于水泵,因而大功率立式水泵机组的电机基础负载,除电机自重外还需加上水泵叶轮、传动轴重量和轴向拉力。
为了保证泵站工作可靠、运行安全和管理方便,在布置机组时,应遵照以下规定。
(1)相邻机组的基础之间应有一定宽度的过道,以便工作人员通行。电动机容量不大于55KW时,净距应不小于0.8m;电动机容量大于55KW时,净距不小于1.2m。电动机容量小于20KW时,过道宽度可适当减小。但在任何情况下,设备的突出部分之间或突出部件与墙之间不小于0.7m,如电动机容量大于55KW时,则不得小于1.0m。
(2)对于非水平接缝的泵,在检修时,往往要将泵轴和叶轮沿轴线方向取出,因此在没计泵房时,要考虑这个方向有一定的余地,即泵离开墙壁或其他机组的距离应大于泵轴长度加上0.25m,为了从电动机中取出转子,应同样地留出适当的距离。
(3)装有大型机组的泵站内,应留出适当的面积作为检修机组之用。其尺寸应保持在被险修机组的周围有0.7~1.0m的过道。
(4)泵站内主要通道的宽度应不小于1.2m。
(5)辅助泵(排水泵、真空泵)通常安置在泵房内的适当地方,尽可能不增大泵房尺寸。辅助泵可靠墙安装,只需一边留出过道。必要时,真空泵可安置于托架上。
水泵的工作主要是使用了一些物理学的原理来进行的,但是,水泵的种类不一样,因此,使用到物理学的原理也不一样。比如说,离心式的单级离心泵主要是负压的原理,简单点说主要是利用水泵中的吸水管中的空气负压和水面上的大气压之间的差值,减少水面和吸水管中空气,这样就可以使吸水管的压强减少。那么,在使用水泵进行工作的过程中,首先,需要在水泵的泵壳中加入水,加入的水量即当泵壳中充满水为止,这样可以将吸水管中的气体排放出去。之后就可以启动电动机,皮带轮会带动着水泵的叶轮一起旋转,不仅如此,水也会跟着一起运动。在离心力的作用下,水会随着叶轮的旋转而旋转,这个时候,叶轮的旋转也给予了水一定的能量,它会快速地向蜗形泵壳中运动。正如它的名字一样,蜗形泵壳的内部的管道是像蜗牛一样弯曲的,那么,在这种管道中,水运动的速度也会受到影响而逐渐地变慢,这个时候水的能力也发生了变化,它会在压力的作用下向排水管道中流去,再流经水渠到达需要进行灌溉的农田里。事实上,当水在叶轮的作用下流出的时候,叶轮中的空气也就被排放出去了变成了真空。这个时候,贮槽液面上的压力和阀入口的水面上的压力有一定的差值,贮槽液面上的压力更大,水会在压力的作用和叶轮的旋转中再次进入,电动机为叶轮输送电能使得叶轮可以持续的工作,水泵中的负压和水平面的大气压共同作用,使得水也会不断地被吸入,这样的循环工作使得水泵可以正常地运行,这就是水泵的工作原理。
目前,变频调速生活给水在建筑给水中应用越来越广,其主要原因是:
1、变频调速给水的供水压力可调,可以方便地满足各种供水 压力的需要。在设计阶段可以降低对供水压力计算准确度的要求,因为随时可以方便地改变供水压力。但在选泵时应注意 ,泵的扬程宜大一些,因为变频调速其最大压力受水泵限制 。最低使用压力也不应太小,因为水泵不允许在低扬程大流量下长期超负荷工作,否则应加大变频器和水泵电机的容量, 以防止发生过载。
2、目前,变频器技术已很成熟,在市场上有很多国内外品牌 的变频器,这为变频调速供水提供了充份的技术和物质基础。变频器已在国民经济各部门广泛使用。任何品牌的变频器与 变频供水控制器配合,即可实现多泵并联恒压供水。因为建 筑供水的应用广泛,有些变频器设计生产厂家把变频供水控制器直接做在供水专用变频器中;这种变频器具有可靠性好, 使用方便的优点。
3、变频调速恒压供水具有优良的节能效果。
由水泵-管道供水原理可知,调节供水流量,原则上有二 种方法;一是节流调节,开大供水阀,流量上升;关小供水阀 ,流量下降。调节流量的第二种方法是调速调节,水泵转速升高,供水流量增加;转速下降,流量降低,对于用水流量经 常变化的场合(例如生活用水),采用调速调节流量,具有优良 的节能效果。我国国家科委和国家经贸委在《中国节能技术 政策大纲》中把泵和风机的调速技术列为国家九五计划重点推广的节能技术项目。应当指出,变频恒压供水节能的效果主 要取决于用水流量的变化情况及水泵的合理选配,为了使变频 恒压供水具有优良的节能效果,变频恒压供水宜采用多泵并联的供水模式。由多泵并联恒压变频供水理论可知多泵并联恒 压供水,只要其中一台泵是变频泵,其余全是工频泵,可以实现恒压变量供水 。在变频恒压变量供水当中,变频泵的流量是变化的,当变频泵是各并联泵中最大,即可保证恒压供水。多泵并联恒压供 水,在设计上可做到在恒压条件下各工频泵的效率不变(因工况不变),并使之处于高效率区工作,变频泵的流量是变化的 ,其工作效率随流量而改变。因为采用多泵并联恒压供水,变频泵的功率降低,从而可以降低多泵并联变频恒压供水系统 的能耗,改善节能状况。
当多泵并联恒压供水系统采用具有自动睡眠功能的变频器 ,当用水流量接近于零,变频泵能自动睡眠停泵,从而可以做 到不用水时自动停泵而没有能量损耗,具有最佳的节能效果。
多泵并联变频恒压变量供水的工作模式通常是这样的:当 用水流量小于一台泵在工频恒压条件下的流量,由一台变频泵 调速恒压供水;当用水流量增大,变频泵的转速自动上升;当变频泵的转速上升到工频转速,为用水流量进一步增大,由 变频供水控制器控制,自动启动一台工频泵投入,该工频泵 提供的流量是恒定的(工频转速恒压下的流量),其余各并联工 频泵按相同的原理投入。
在多泵并联变频恒压变量的供水情况下,当用水流量下降 ,变频调速泵的转速下降(变频器供电频率下降);当频率下降 到零流量的时候,变频供水控制器发出一个指令,自动关闭一 台工频泵使之超出并联供水。为了减少工频泵自动投入或超出时的冲击(水力的或电流的冲击)。在投入时,变频泵的转速 自动下降,然后慢慢上升以满足恒压供水的要求。在超出时,变频泵的转速应自动上升,然后慢慢下降以满足恒压供水的 要求。上述频率自动上升,下降由供水变频控制器控制。
另一种变频供水模式通常叫做恒压变量循环状启动并先开 先停的工作模式。在这种供水模式中,当供水流量少于变频泵 在恒压工频下的流量时,由变频泵自动调速供水,当用水流量增大,变频泵的转速升高。当变频泵的转速升高到工频转速 ,由变频供水控制器控制把该台水泵切换到由工频电网直接 供电(不通过变频器供电)。变频器则另外启动一台并联泵投入 工作。随用水流量增大,其余各并联泵均按上述相同的方式软 启动投入。这就是循环软启动投入方式。
当用水流量减少,各并联工频泵按次序关泵超出,并泵超 出的顺序按先投入先关泵超出的原则由变频控制器单板计算机 控制。
由上述可见,对于变频恒压变量给水通常有两种工作模式 ,一是变频泵固定方式,二是变频循环软启动工作方式。在变 频泵固定方式中,各并联水泵是按工频方式自动投入或超出的。因为变频泵固定不变,当用水流量变化,变频泵始终处于 运行状态,因此变频泵的运行时间最长。为了均衡各水泵的 运行时间,对于变频泵固定运行方式,可以设计成变频泵定时轮换运行方式。即当某一台变频泵运行一定时间后,由变频 控制器控制变频泵自动进行轮换。例如:开始时1泵变频,2- 3泵工频,当1泵变频运行T时间后(T可按序设定)自动轮换为2泵 变频,3-1泵工频;在此状态下运行T时间后自动轮换为3泵变 频,1-2工频,……。如此反覆进行定时轮换。
显然,具有变频泵自动轮换控制的变频恒压变量供水系统 ,变频泵是定时改变的,即任何一台并联泵都有可能成为变频 泵。由变频恒压变量供水理论可知,为了保证恒压供水,变频泵必须是各并联泵中的最大者。为此,对于变频恒压供水并 变频泵自动定时轮换的水机,各并联水泵的大小应相同以保 证恒压供水。
按变频器工作原理,在运行中的变频器不允许在其输出端 进行切换;否则在切换过程中会使变频器中的某些电子器件受 到大电流冲击而降低其寿命。在变频泵自动轮换过程中,要在变频器的输出端进行切换;为了保护变频器,在进行自动切 换之前应使变频器停止运行。在变频器停止运行的条件下, 在其输出端进行切换。在切换好后再重新启动变频器而恢复正常运行。因此,自动轮换控制的电路比较复杂,会增加变频 控制柜的造价并降低其使用可靠性。
当变频恒压变量供水系统具有变频泵自动轮换功能,其优 点是各并联泵可定时轮换到变频运行,使各并联泵的磨损均衡 。但是,在任一台泵变频运行时,万一水泵故障有可能使变频器保护跳闸而停止工作。各并联水泵是由变频器控制运行的 ;当变频器跳闸,必然使所有并联水泵停机而中断供水。
因此,当水泵的可靠性一定,具有自动轮换控制功能的变 频恒压供水机的供水可靠性将低于不具备自动轮换控制功能的 变频恒压供水机。笔者认为,供水可靠性是主要矛盾。因此我们不主张采用具有自动轮换控制功能的变频恒压给水系统。 多泵并联,循环软启动的变频恒压给水系统,同样存在上 述变频恒压自动轮换工作模式的缺点。为了保证恒压供水,同样要求各并联泵的大小相同。
综上可述,为保证供水可靠性,笔者不主张采用自动轮换 和变频循环软启动的工作模式。清华紫光集团自动化工程部在 其《ABB恒压供水系统用户手册》中说,“循环软启动!这是一 个危险的诱惑,很多搞恒压供水的人热衷于发展此项技术,但我们的建议是否定的。……”我们赞同清华紫光集团自动化 工程部的上述学术见解,不热衷于搞变频循环软启动供水。
由水泵-管路供水原理可知,当节流损耗等于零,则供水 系统具有最佳的节能效果,此时水泵的供水扬程完全消耗在供 水高度和供水流阻损失上。这种变频调整供水称为理态的变压变量供水,这种供水系统的扬程-流量曲线和管路系统的流 阻—流量曲线重合。在理想的变压变量供水系统中,在用水 点,其扬程恒定,属于恒压供水。在实际建筑中,用水点是多处,不是一处,因此很难确定何处是恒压用水点。变压变量 供水系统没有通用性,在工程上很少应用。一种实用的变压变 量供水系统叫做准变压变量供水系统;在准变压变量供水系统中,其恒压值随用水流量增加而跃阶上升。
例如多泵并联恒 压供水,当一台泵工作,其恒压值为P1;当投入一台泵,其恒压值自动变为P1+ΔP1;当二、三、四台泵投入,其恒压值分 别自动变为P1+ΔP1+ΔP2,P1+ΔP1+ΔP2+ΔP3,P1+ΔP1+Δ P2+ΔP3+ΔP4,……。其中P1,ΔP1,ΔP2,ΔP3,ΔP4,…… 可按需要设定;因此,准变压变量系统(设备)的供水特性可以 十分接近理想的变压变量供水特性,具有优良的节能效果,这种供水系统(设备)具有通用性。例如国际上著名的ABB供水专用 变频器就具有上述的准变压变量供水控制功能。
事实上,在建筑供水当中,准变压变量供水模式也很少应 用,因为在实际使用当中,很难给出ΔP1,ΔP2,ΔP3……等等 的具体参数。
例如,日常见到的,用泵把河流,池塘中的水抽上来往农田里灌溉;又如把地下深井里的水抽吸上来并送到水塔上去等。由于液体经过泵后压力可以提高,所以泵的作用也可以用来将液体从压力较低的容器中抽吸出来,并克服沿途的阻力输送到压力较高的容器中或其他需要的地方,例如,锅炉给水泵从低压水箱中抽吸水往压力较高的锅炉汽包内给水。
泵的性能范围很广,巨型的泵流量可大达几十万m3/h以上;而微型的泵流量则在几十ml/h以下。其压力可从常压一直高达l000mpa以上。它输送液体的温度最低可到-200℃以下,最高可达800℃以上。泵输送液体的种类很多,
它可以输送水(清水、污水等)、油液、酸碱液、乳化液、悬浮液和液态金属等。由于人们日常见到的泵大多是用来输送水的,因此在习惯上通常称它为水泵。但是,这个名词如作为泵的通称,那显然是不全面的。
现在泵作为一种通用机械,在国民经济各个领域都得到了广泛的应用,比如,农业的灌溉和排涝,城市的给水和排水都需要泵。在T业的各个部门中,泵更是不可缺少的设备。如在动力工业中需要锅炉给水泵、强制循环泵、循环水泵、冷凝泵、灰渣泵、输水泵、燃油泵等;在采矿工业中需要矿山排水泵、水沙充填泵、水采泵、煤水泵等;在石油工业中需要泥浆泵、注水泵、深井采油泵、输油泵、石油炼制粟等;在化学工业中需要耐腐蚀泵、比例泵、计量泵等;在交通运输工业中需要燃油泵、喷油泵、润滑油泵、液压泵等。
在化工生产中,大量的原料、半成品是液体。按品种来看,液体更是多种多样,如水、石油产品、有机溶液及各种酸、碱、盐溶液等。为了保证化工生产过程的正常连续进行,就要用泵将这些液体物料从一处沿管道输送至另一处或从低压输送到高压处。泵的正常运转是保证化工生产正常进行的关键,若是泵发生了故障,就会影响生产,甚至使生产停顿。如果把管路比作人体的血管,那么泵就是人体的心脏。所以泵是一种重要的通用机器,在生产中起着重要作用。
水泵具有不同的用途,不同的输送液体介质,不同的流量、 不同扬程的范围,因此,它的结构形式当然也不一样,材料也不同,概括起来,大致可以分为:
1 、城市供水 2 、污水系统 3 、土木、建筑系统 4 、农业水利系统 5 、电站系统
6 、化工系统 7 、石油工业系统 8 、矿山冶金系统 9 、轻工业系统 10 、船舶系统
沈泵因其性能使用范围(包括对流量、压力头及媒体特性的不灵敏性)、体积小、结构简单、操作容易、流量均匀、寿命长、采购费及运营费低,被水处理行业应用最广。离心泵的基本结构,离心泵的结构和原理可以从这句话看出,离心泵的基本部件是高速旋转的叶轮和固定的蜗牛型泵壳。
具有多个(通常为4 ~ 12个)后曲线叶片的叶轮固定在泵轴上,并与泵轴一起由电动机高速旋转。叶轮是直接作用于泵内液体的部件,是离心泵的供能装置。泵壳体中央的进气口与进气管路连接,进气管路底部装有单向底阀。泵壳体旁的排放口与装有调节阀的排放管相连。离心泵的工作原理
离心泵启动后,泵轴将叶轮驱动为高速旋转运动,提前充电叶片之间的液体旋转,并在惯性离心力的作用下,使液体从叶轮中心向外径向移动。液体在叶轮流动的运动过程中获得能量,静压提高,流速增加。液体离开叶轮进入泵壳后,外壳内的流道逐渐变宽,速度变慢,部分动能转换为静压能量,最后沿着切线方向流入排放管。
因此,蜗牛型泵壳不仅是从叶轮中流出液体的部件,而且是旋转装置。液体从叶轮中心向外运动的同时,叶轮中心形成低压区,储气罐液面和叶轮中心的总力差起作用,液体被吸进叶轮中心。随着叶轮的不断运行,液体连续吸入和排出。液体从离心泵获得的机械能最终表现为静压能量的提高。
需要强调的是,如果离心泵启动前不填满泵壳中输送的液体,空气密度低,叶轮旋转后产生的离心力小,因此叶轮中心区域不足以形成进气口内液体的低压,即使启动离心泵也不能输送液体。这表明离心泵没有自吸能力,这种现象被称为空气束缚。
垂直连接面泵:连接面垂直于枢轴线。按压叶轮出来的水走向挤压室的方式,蠕动泵:叶轮出水后,直接进入螺旋形状的泵壳。导向叶片泵:水从叶轮出来后进入安装在外部的导向叶片,进入下一阶段或流入出口管道。按传送带媒体,根据离心泵输送的介质,分为清水泵、油泵、耐腐蚀泵等。
水泵作用是输送液体或使液体增压的机械。它将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体,使液体能量增加,主要用来输送液体包括水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等,也可输送液体、气体混合物以及含悬浮固体物的液体。
泵的特点是泵的转速可随管网中用水量的变化而变化,使水泵出水量与管网用水量协调一致,并保持泵的出口(或管网中的最不利点)的压力基本不变。变速电机是恒速泵与变速泵的区别。由于变速泵的上述特性,特别是变速泵可使水泵的送水量与管网用水量协调一致。
且能把握预先确定的供水压力值保持泵的出口压力(或管网最不利点压力)基本不变。泵供水的最大优点是,可取消给水系统中用于调节水量、稳定水压的供水设备—高位水箱,这对于不宜设置高位水箱的建筑供水具有重要意义。
气液混合式泵的工作过程,由于自吸泵泵体的特殊结构,水泵停转后,泵体内存有一定量的水,泵再次启动后由于叶轮旋转作用,吸入管路的空气和水充分混合,并被排到气水分离室,气水分离室上部的气体溢出,下部的水返回叶轮。
扩展资料;
水泵的主要参数介绍,流量Q,流量是泵在单位时间内输送出去的液体量(体积或质量),体积流量用Q表示。质量流量用Qm表示,扬程是水泵所抽送的单位重量液体从泵进口处,到泵出口处能量的增值。也就是一牛顿液体通过泵获得的有效能量,即泵抽送液体的液柱高度,习惯简称为米.
转速是泵轴单位时间的转数,汽蚀余量又叫净正吸头,是表示汽蚀性能的主要参数,汽蚀余量国内曾用Δh表示,水泵的功率通常是指输入功率,即原动机传支泵轴上的功率,故又称为轴功率,用P表示。
泵的有效功率又称输出功率,用Pe表示,它是单位时间内从泵中输送出去的液体在泵中获得的有效能量,因为扬程是指泵输出的单位重液体从泵中所获得的有效能量,所以扬程和质量流量及重力加速度的乘积,就是单位时间内从泵中输出的液体所获得的有效能量——即泵的有效功率。
参考资料百度百科--水泵