吸水管路与压水管路-给水排水工程成果

吸水管路和压水管路是泵站的重要组成部分，正确设计并合理布置与安装吸、压水管路，对于保证泵站的安全运行，节省投资，减少电耗有很大的关系。

一、对吸水管路的要求

对吸水管路的基本要求有三点：

（1）不漏气。吸水管路是不允许漏气的，否则会使水泵的工作发生严重故障。实践证明，进入空气时水泵的出水量将减少，甚至吸不上水。因此，吸水管路一般采用钢管，因为钢管强度高，接口可焊接，密封性胜于铸铁管。钢管埋于土中时应涂沥青防腐层。当然也有不少泵站采用铸铁管，但施工时接头一定要严密。

（2）不积气。水泵吸水管内真空值达到一定值时，水中溶解气体就会因管路内压力减小而不断逸出，如果吸水管路的设计考虑欠妥，就会在吸水管道的某段（或某处）上出现积气，形成气囊，影响过水能力，严重时会破坏真空吸水。为了使水泵能及时排走吸水管路内的空气，吸水管应有沿水流方向连续上升的坡度i，一般大于0.005，以免形成气囊（如图8-20所示）。由图可见，为了避免产生气囊，应使沿吸水管线的最高点位于水泵吸入口的顶端。吸水管的断面一般应大于水泵吸入口的断面，这样可减小管路水头损失，吸水管路上的变径管可采用偏心渐缩管（即偏心大小头），保持渐缩管的上边水平，以免形成气囊。

图8-20　正确的和不正确的吸水管安装

（3）不吸气。吸水管进口淹没深度不够时，由于进口处水流产生漩涡，吸水时带进大量空气，严重时也将破坏水泵正常吸水。这类情形多见于取水泵房在河道枯水位情况下吸水。为了避免吸水井（池）水面产生漩涡，使水泵吸入空气，吸水管进口在最低水位下的淹没深度h不应小于0.5～1.0m，如图8-21所示。若淹没深度不能满足要求时，则应在管的末端设置水平隔板，如图8-22所示。

为了防止水泵吸入井底的沉渣，并使水泵工作时有良好的水力条件，应遵守以下规定：

（1）吸水管的进口高于井底不小于0.8D，如图8-21所示。D为吸水管喇叭口（或底阀）扩大部分的直径，通常取D为吸水管直径的1.3～1.5倍。

（2）吸水管喇叭口边缘距离井壁不小于0.75～1.0D。

图8-21　吸水管在吸水井中的位置

图8-22　吸水管末端的隔板装置

（3）在同一井中安装有几根吸水管时，吸水喇叭口之间的距离不小于1.5～2.0D。

当水泵采用抽气设备充水或能自灌充水时，为了减少吸水管进口处的水头损失，吸水管进口通常采用喇叭口形式。如水中有较大的悬浮杂质时，喇叭口外面还须加设滤网，以防水中杂物进入水泵。

当水泵从压水管引水启动时，吸水管上可装底阀。底阀过去一般用水下式，装于吸水管的末端。底阀的式样很多，它的作用是使水只能被吸入水泵，而不能从吸水喇叭口流出。图8-23所示为一种铸铁底阀，在水泵停车时，碟形阀门在吸水管中水压力及本身重量作用下落座，使水不能从吸水管逆流。底阀上附有滤网，以防止杂物进入水泵堵塞或损坏叶轮。实践表明，水下式底阀因胶垫容易损坏，引起底阀漏水，须经常检修拆换，给使用带来不便。

图8-23　铸铁底阀

图8-24　水上式底阀

1-吸水管；2-底阀；3-滤罩；4-工作台

为了克服这一缺点，试验成功了水上式底阀，如图8-24所示。由于水上式底阀具有使用效果良好、安装检修方便等优点，因而越来越多地在设计中采用。水上式底阀的使用条件之一，是吸水管路（图8-24中1所示）水平段应有足够的长度，以保证水泵充水启动后，管路中能产生足够的真空值。

吸水管中的设计流速建议采用以下数值：

管径小于250mm时，为1.0～1.2m/s；管径等于或大于250mm时，为1.2～1.6m/s。

在吸水管路不长且地形吸水高度不很大的情况下，可采用比上述数值大些的流速，如1.6～2.9m/s。例如水泵为自灌式工作时，则吸水管中流速就可适当放大。

二、对压水管路的要求

泵站内的压水管路经常承受高压（尤其在发生水锤时），所以要求坚固而不漏水，通常采用钢管，并尽量采用焊接接口，但为便于拆装与检修，在适当地点可设法兰接口，为了安装上方便和避免管路上的应力（如由于自重、受温度变化或水锤作用而产生的应力）传至水泵，一般在吸水管路和压水管路上须设置伸缩节或可曲挠的橡胶接头（见图8-25）。管道伸缩节目前已有多种形式可供选用。为了承受管路中内压力所造成的推力，在一定的部位上（各弯头处）应设置专门的支墩或拉杆。

在不允许水倒流的给水系统中，应在水泵压水管上设置止回阀。一般在以下情况应设置止回阀：

（1）井群给水系统。

（2）输水管路较长，突然停电后，无法立即关闭操作闸阀的送水泵站（或取水泵站）。

（3）吸入式启动的泵站，管道放空以后，再抽真空比较困难。

（4）遥控泵站无法关闸。

（5）多水源、多泵站系统。

（6）管网布置位置高于泵站，如无止回阀时，在管网内可能出现负压。

止回阀通常装于水泵与压水闸阀之间，因为止回阀经常损坏，所以当需要检修、更换止回阀时，可用闸阀把它与压水管路隔开，以免水倒灌入泵站内。这样装的另一个优点是，水泵每次启动时，阀板两边受力均衡便于开启。缺点是压水闸阀要检修时，必须将压水管路中的水放空而造成浪费。因此也有的泵站将此阀放在压水闸阀的后面，这样布置的缺点是当止回阀外壳因发生水锤而损坏时，水流迅速倒灌入泵站，有可能使泵站被淹。故只有水锤现象不严重，且为地面式泵站时，才允许这样布置。或者将止回阀装设于泵站外特设的切换井中。图8-26所示为法兰连接的旋启式止回阀，通常用于200～600mm的管路中。这种旋启式止回阀的最大缺点是在它关闭时会产生关阀水锤。目前，已有许多不同形式的止回阀可供在工程中选用。

图8-25　可曲挠双球体橡胶接头

（a）剖面图；（b）外形
1-主体；2-内衬；3-骨架；4-法兰

图8-26　旋启式止回阀(www.xing528.com)

压水管路上的闸阀，因为承受高压，启闭都比较困难。当直径D≥400mm时，大都采用电动或水力闸阀。

泵站内压水管路采用的设计流速可比吸水管路大些，因为压水管路允许的水头损失较大。又因为压水管路上管件较多，减小了管件的直径就可减少它们的重量、造价并缩小泵房的建筑面积。压水管路的设计流速如下：

管径小于250mm时，为1.5～2.0m/s；

管径等于或大于250mm时，为2.0～2.5m/s。

上述设计流速取值比给水管网设计中的平均流速要大，因为泵站内压水管路不长，流速取大一点，水头损失增加不多，但可减小管子和配件的直径。

三、吸水管路和压水管路的布置

如前所述，泵站内吸水管一般没有联络管，如果因为某种原因，必须减少水泵吸水管的数量而要设置联络管时，则在吸水管上应设置必要数量的闸阀，以保证泵站的正常工作。但是这种情况应尽量避免，因为在水泵为吸入式工作时，管路上设置的闸阀越多，漏气的可能性也越大。

图8-27（a）所示为三台水泵（其中一台备用）各设一条吸水管路的情况。水泵轴线高于吸水井中的最高水位，所以吸水管路上不设闸阀。

图8-27（b）所示为三台水泵（其中一台备用）采用两条吸水管路的布置。在每条吸水管路上装设一个闸阀1，在公共吸水管上装设两个闸阀2，在每台水泵附近装设一个闸阀3。当两个闸阀2都关闭的时候，水分别由两条吸水管路引向水泵H1和H3。其他情况运转时（H1和H2或H2和H3），要开启两个闸阀2中的一个。如果闸阀1中有一个要修理，则一条吸水管将供应两台水泵吸水。

图8-27　吸水管路的布置

（a）3台水泵各设1条吸水管路；（b）3台泵用2条吸水管路

设置公共的吸水管路，虽然缩短了管线的总长度，却增加了闸阀的数量和横联络管，所以它只适用于吸水管路很长而又不能设吸水井的情况。

一般情况下，为了保证安全供水，输水干管通常设置两条（在给水系统中有较大容积的高地水池时，也可只设一条），而泵站内水泵数量常在2～3台以上。此时就必须考虑到当一条输水干管发生故障需要修复或工作水泵发生故障改用备用水泵送水时，均能将水送往用户。

供水安全要求较高的泵站，在布置压水管路时，必须满足下列条件：

（1）能使任何一台水泵及闸阀停用检修而不影响其他水泵的工作。

（2）每台水泵能输水至任何一条输水管。

送水泵站通常在站外输水管路上设一个检修闸阀，或每台水泵均加设一个检修闸阀；即每台泵出口设有两个闸阀。这种闸阀经常是开启状态的，只有在修理水泵或水管上的闸阀时才关闭。这样布置，可大大地减少压水总联络管上的大闸阀个数，因此是较安全而经济的办法。

检修闸阀和联络管路上的闸阀，因使用机会很少而不易损坏，一般不再考虑修理时的备用问题，但是所有常开闸阀，也应定期进行开闭的操作和加油保护，以保持其工作的可靠性。

压水管路及管路上闸阀布置方式的不同，对泵站的节能效果与供水安全性均有紧密联系。如图8-28所示的三台泵（二用一备）、两条输水管的两种不同方式布置中可以看出，这两种布置共同的特点是，当压水管上任一闸阀1需要检修时，允许有一台泵及一条输水管停用，两台泵的流量由一条输水管送出。当修理任一闸阀2时，将停用两台泵及一条输水管。这两种方式布置的不同点在于，图中（a）式布置可节省两个90°弯头的配件，并且泵Ⅰ、泵Ⅱ作为经常工作泵，水头损失甚小（水流通过三通时其阻力系数ξ=0.1），它与图中（b）布置相比较具有明显的节能效果。

图8-28　输水管不同布置方式比较

（a）输水管间距较大；（b）输水管间距较小

对图8-29（a）中的情况，如果必须保证有两台泵向一条输水管送水时，则应在联络母管a-b上要增设两个双闸阀，如图8-29（b）所示。有时为了缩小泵房的跨度，可将闸阀1装在联络母管a-b的延长线上，如图8-29（c）所示。由此可以看出，压水管上闸阀的设置，主要取决于供水对象对供水安全性的要求，不同要求下应有不同的布置方式。

图8-29　3台水泵时压水管路的布置

（a）设1个双闸时；（b）设2个双闸时；（c）设2个双闸，需缩小泵房跨度时

图8-30所示为4台水泵向两条总输水管供水的布置图，其中一台为备用泵。当闸阀2之一要修理时，泵站还有两台水泵及一条输水总管可供水，水量下降不多。假设只装一个闸阀2，则在修理它时，整个泵站将停止工作。

通常为了减小泵房的跨度，将联络管置于墙外的管廊中或将联络管设在站外，而把联络管上的闸阀置于闸阀井中，如图8-31所示。

图8-30　4台水泵的压水管路布置

图8-31　联络管在站外的压水管路布置

四、吸水管路和压水管路的敷设

管路及其附件的布置和敷设应当保证使用和修理上的便利。敷设互相平行的管路时，应使管道外壁相距0.4～0.5m，以便维修人员能无阻地拆装接头和配件。为了承受管路中压力所造成的推力，应在必要的地方（如弯头、三通处）设置支墩、拉杆等，不允许使这些推力传给水泵。

管路上必须设置放水口，供放空管路之用。泵站内的水管不能直接埋于土中，视具体情况可以敷设于：①砖、混凝土或钢筋混凝土的地沟中；②机器间下面的地下室中；③泵站地板上。

如吸、压水管直径在500mm以下，建议敷设在地沟中或将两者之一敷设在地沟中，以利泵站内的交通。直径大于500mm的水管，因不适于安装过多的弯头，宜直进直出，可连同水泵一起安装在泵站机器间的地板上，水泵吸、压水管安装呈一直线，不设弯头，可节约电耗。当水管敷设在泵站地板上时，应修建跨过管道并能走近机组和闸阀的便桥和梯子。在机组数量不多（不多于2～3套）和管路不很长的个别场合，直径大于500mm的水管也可以敷设于地沟中。

地沟上应有活动盖板，为了便于安装和检修，沟底到下管壁的距离不应小于350mm，从管壁到沟顶盖的距离应不小于100～200mm。直径在200mm以下的水管应敷设在地沟的中间，沟壁与水管侧面的距离应不小于350mm。直径为250mm或更大的水管应不对称地敷设于沟中，管壁到沟壁的距离，在一侧不应小于350mm，而另一侧应不小于450mm。沟底应有向集水坑或排水口倾斜的坡度i，一般为0.01。

地下式水泵站所在地的地下水位较高时，不宜采用能通行的管沟或地下室，否则会大大增加泵站的造价。

吸、压水管在引出泵房之后，必须埋设在冰冻线以下，并应有必要的防腐防震措施。如管道位于泵站施工工作坑范围内，则管道底部应做基础处理，以免回填土发生过大的沉陷。

泵站内管道一般不宜架空安装。但地下深度较大的泵房，为了与室外管路连接，有时不得不做架空管道。管道架空安装时，应做好支架或支柱，但不应阻碍通行，更不能妨碍水泵机组的吊装及检修工作。不允许将管道架设在电气设备的上方，以免管道漏水或凝露时，影响下面电气设备的安全工作。