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  上海水泵集团技术之扬程(上)

  扬程  总扬程是总排出扬程和总吸入水头的代数差。在排灌工程中,总吸入水头通常是可以确定的,但是,总排出扬程却常常是未能确定的。排水系统中的损失通常必须用水力模型通过试验求出,而不是用计算的方法求出,因此,为了初步选择泵型,必须估计排水系统中的损失。规定扬程应该是不同于总扬程的某个扬程,通常使用的是从吸水池到排水池的水面之间的扬程。

  在美国水力协会的标准中已经对总排出扬程作出了定义。总排出扬程的值在很大程度上由所采用的排水系统的型式确定。系统a、b、c、d和e中的损失是可以计算出来的,因此,将水排到这些系统中去的泵的性能可以用总扬程为基础。

  系统a:系统a是一种“越过堤坝”式的虹吸型排出管线,很少能够证明采用这种方法是合理的。不过,这种系统长期连续运行能够收到节约的效果,这种节约效果足以证明为装置所花的附加费用和冒这种管路在运行中常遇到的危险是值得的。这种系统的总排出扬程等于排水池(或者河流和溯泊)在叶轮基准线之上的高度加上出口损失和从泵的排出口到管路终点之间的排出管路摩擦损失。管路最高点处的绝对压力应该不小于9英尺水柱。已经成功地使用更小的值,但是,这只应该算作是例外的情况而不是常规。

  以周期性循环方式运行的所有管路的排出端都应该安装瓣阀(拍门)。泵停车以后,这种阀就关闭,以防止液流倒流入保护地区,而且在泵空转的短暂时间内,这种阀的关闭能够产生为使管路保持充满所必须的压力。这个压力小于大气压力,而且在管路最高点处的(绝对)压力为最小。如果在连接点处和在装阙门处有大量的泄漏,则压力将要上升,而最高点处的水位将要降低。如果水位降低到低于在最高点处的管路仰拱处,则空气间隔将把管路的两个支管隔离开,这样,在泵起动时就必须进行灌泵。

  在所有虹吸型排出管路的最高点处,都应该装有空气放泄阀和真空破坏阀,以便分别在灌泵时间内放出由于在管路中水位上升而受压缩的空气,和防止在停车期间水倒流入保护地区。对于那些装有瓣阀的管路,真空破坏网应该是手动操作阀,在拍门未能正确地就位时,或者在不再需要进行抽送工作而拍门不能提供快速排除管路中的水的方法时,就要使用这种真空破坏网。几乎任何一种口径管路用的部件都可以从专门生产这种设备的制造厂购得,或者可以用摆动式逆止阀和角形阀组装而成。

  系统b:系统b是一种“越过堤坝”式的非虹吸型排出管路。这种型式的管路应该在最高点处通气以防止虹吸作用,通气管的直径可以近似地等于管路直径的1/4。应该将这个管路的最高点处的仰拱布置在与保护性堤坝工程的顶点相同的标高上,以便使所输送的液流能在重力作用下从管路的下游支管排出,而对于排水池所有的水位标高直到排水池最大水位标高都不致产生倒流作用。因此,总的排出扬程是一个定值,因为它不受排水池水位变动的影响。在采用这种系统时,为了保证有足够的原动机容量,在确定总排出扬程时实际的做法是在所有情况下都用在最高点处的管路顶部来代替水力坡度。因此,总排出扬程就等于最高点处的管路顶部超过叶轮基准线的高度,加上在最高点处以满管为基础的管路内的速度头和从泵的排出口到管路下游支管开始点之间的管路摩擦损失。

  系统c:靠近泵站的堤坝下面有一条进行正常重力排送的导管时,就可采用系统c。在高水位期间内必须用阀门将泵站隔开,以防止水倒流入保护地区。在堤坝的河流侧或湖泊侧设有闸井,在闸井中安装有闭路闸门,以防止作重力输送用的导管经受高水位的工作条件。泵的排出管路越过堤坝,在超过最高水位的闸井内终止,这样做可以缩短管路、减少费用。对于这种系统来说,总排出扬程等于在管路终端处管路顶端在叶轮基准面以上的高度,加上出口损失和在泵排出口和管路终端之间的管路摩擦损失。对这种系统来说,总排出扬程就象系统b中的情形一样,与排水池中的水位无关,因此是一个定值。在这种管路上既不要求有瓣阀,也不需要通气口。

  系统d:在将泵站设计成与堤坝或防洪墙连成一个整体时可采用系统d。泵的排出管路的仰拱设置在高于河流水位或湖泊水位(该水位在河流或湖泊中所占的时间大约为70%)的标高以上,或者由泵的外形尺寸来规定。由于在泵的排出室中扰动非常严重,在直径大于36英寸的排出管路上应该用很少有可能损坏的带有几个百叶窗式活门的闻阀来代替瓣阀。在排出室中的水位低于排出管路的顶端时,确定总排出扬程的方法就与系统c中的情况相同。对于更高的排出水位而言,总排出扬程等于排出室中的水位高出叶轮基准面以上的高度,加上出口损失以及在泵排出口与瓣阀的排出室一侧之间的管路摩擦损失。

  系统e:系统e可能是目前最普遍使用的排出系统。可以用这种系统来将一台泵或几台分歧连接的泵与湖泊、运河、河流、沟渠、水库或喷水系统等连接起来。对于管路较短或静水头较低的情况来说,阀门和管路附件的损失,摩擦损失和出口损失都是很重要的,但是,在管路较长或静水头很高的装置中,只要考虑摩擦损失就可以了。在采用转桨泵的分歧连接装置中,紧靠在泵的下游装有逆止阀和闸阀。在泵起动前闸阅应该始终是开启的,因为通常并不按在关死扬程下的运行工况来选择所配带的电动机的规格。可靠的截流阀设置在紧靠涡壳泵或透平泵的下游,因为这些泵通常在关闭阀门的情况下起动和停车。在其中的一台泵停车时,这种截流也可防止水倒流入吸水池。

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