泵站进出水流道的设计与问题解决

泵站进、出水流道是连接大型水泵进水池和出水池、沿流程变截面的输水通道。进、出水流道形式的选择应根据泵站的水文、地质、水泵结构、泵站功能等条件，使之符合泵站投资少和安全高效运行的原则。

进水流道的形状由矩形变圆并逐渐收缩，然后与水泵进口连接。出水流道则多由圆形变方形或矩形并逐渐扩散，最后将水送至出水池。进水流道设计不合理时，容易产生旋涡或涡带，降低水泵效率，并引起水泵空蚀和振动。出水流道的主要问题是水力损失较大。因为大型水泵的扬程很低，流道水力损失的增加会使泵站效率显著下降。另外，设计不合理的出水流道内也容易产生旋涡，引起机组振动。

泵站进、出水流道形式很多。一般将进水流道与泵房底板浇筑成整体，其主要形式有肘形、钟形、簸箕形、直管形和双向进水等；出水流道的主要形式有虹吸式、直管式和双向出水等。

1.肘形进水流道

如图4-12所示，为肘形进水流道，由进口段、弯曲段和出口段组成。从进水池中引入的水流，流速逐渐增大，经过90°转弯后进入水泵。流道各断面的设计应满足流速和断面形状不发生突变的要求，并使水泵叶轮进口处的流速和压力均匀分布。这种流道形式主要用于口径大于1200mm的大型立式泵。用于斜式泵的肘形进水流道转弯角度小于90°，内部流态较好。

2.钟形进水流道

图4-12　肘形进水流道和虹吸式出水流道

1—肘形进水流道；2—水泵；3—电动机；4—虹吸式出水流道

如图4-13所示，为钟形进水流道。钟形进水流道由进水段、吸水室、导水锥和喇叭管等部分组成。水流从进水池进入进水段后，通过进水室内的蜗壳均匀进入导水锥和喇叭管之间的通道，再进入水泵叶轮。这种流道比肘形流道的宽度稍大，但高度低，可抬高泵房底板，减少开挖深度，工程量小，施工方便，多用于大型立式轴流泵和混流泵。

图4-13　钟形进水流道和直管式出水流道

1—钟形进水流道；2—水泵；3—电动机；4—直管式出水流道(www.xing528.com)

图4-14　簸箕形进水流道和虹吸式出水流道

1—簸箕形进水流道；2—水泵；3—电动机；4—虹吸式出水流道

3.簸箕形进水流道

如图4-14所示，为簸箕形进水流道。簸箕形进水流道是20世纪90年代引进的一种进水流道形式，因其形如簸箕而得名。该流道内无导水锥，流道宽度和高度介于肘形流道和钟形流道之间。

4.直管形进水流道

直管形进水流道，水流直进直出，无需转弯，故水力损失较小，用于大型卧式贯流泵。但随着水泵口径的增大，水泵进口的静水压力差也随之增大，很难使水泵进口的压力分布均匀，从而影响水泵性能，并使水泵叶轮、泵轴和轴承的受力不均。

5.虹吸式出水流道

虹吸式出水流道其形状似虹吸管，如图4-12和图4-14所示。一端接水泵出口，另一端设在出水池最低运行水位以下。正常运行时，虹吸管顶部形成真空，停机时可用真空破坏阀截断水流。为了保证泵站安全，要求出水池最高运行水位不超过虹吸管顶部断面的底部高程，并留有一定安全超高。另外，虹吸管顶部的真空值随出口水位的降低而增大，当真空值增至7～8m后，虹吸管顶部将会出现气囊和压力脉动，严重时会引起机组振动，甚至破坏虹吸。因此，虹吸式出水流道的出口水位变幅受到一定限制。虹吸式出水流道由扩散段、弯曲段、上升段、驼峰段、下降段和出口段组成。设计时应控制上升角（α）、下降角（β）、扩散角（φ）、驼峰断面高度（h）和平均流速 （υ）等，一般α=45°，β=40°～60°，φ＜8°，h/D=0.5～0.785 （D为水泵叶轮直径，υ=2～2.5m/s）。

虹吸式出水流道的突出优点是真空破坏阀比拍门和快速闸门等断流设备的造价低，流道出口断面可以适当加大，即使其流速降至1.0m/s左右也不至于使断流设备的投资增加。而流速的降低又可以减少流道的水力损失，提高泵站效率，降低运行成本。

6.直管式出水流道

图4-13所示为直管式出水流道。这种出水流道进、出口断面中心的连线呈直线形。正常运行时靠水流将出口拍门冲开，或用机械（或液压）将快速闸门打开，停机时靠自重或液压等外力将出口拍门或快速闸门关闭，截断水流。流道中心线应有向出口逐渐上升的坡度，并在拍门或快速闸门之前设通气孔，使水泵启动或停机时可以及时排除或补充流道内的空气，减小拍门（或快速闸门）和机组振动。为了减少水力损失，设计时应使扩散角小于8°，出口流速也应控制在1m/s左右。