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离心泵引水罐的工作设计原理及其选用

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人气:-发表时间:2020-11-05 09:11【

  离心泵配置引水罐使用是很常见的,离心泵在起动前需要引水灌腔,安装配置引水罐很好的解决了每次灌腔引水的问题;真空罐(又称负压罐、引水罐)是一种水泵吸水装置,可使水泵由抽吸式吸水变为自灌式吸水,简单实用、安全可靠被广泛选择。但是一些实际使用过程中经常出现以下问题:

  (1)罐体容积偏小;

  (2)忽视了水温对水泵吸水的影响;

  (3)与补气式气压罐联用时的必要条件;

  (4)水泵挑选不合理(吸程偏小)。

  上述问题都能影响水泵正常运行供水。归根结底,无非是设计的不合理,对其工作原理不是很清楚,单凭大致选择而忽视了不同情况下的设置条件而导致的不同问题。

离心泵

  一、真空罐工作原理

  选择真空引水罐引水,就是在水池和泵之间的吸入管路上安装一个密封的水罐(箱),在起动水泵之前,灌满真空罐(泵内也灌满水)。当水泵起动之后,水泵会先抽取真空罐内的水,真空罐内的液位下降,管内形成真空,压力低于水池液面的大气压力,此时水就会沿着吸入管进入真空罐。当水泵的排液和吸入管路的进液达到平衡,真空罐内的液位也就不会再下降,达到稳定工作状态。泵也就达到了额定工作状态,源源不断地将水输送出去。停泵后,排水管内的水回流至真空罐内,完成了启泵前的灌水工作,因此不需要再次罐泵,做到无人看守。

  二、设置要点

  1、带底阀的真空罐引水装置

  在真空罐吸水管上设底阀时,其容积可减少很多,如果在水泵吸水管和真空罐排气管之间再连接一条吸气管,不仅能减小罐容积,而且能保持水泵长期稳定运行。吸气管的作用是将由水中分离出来的气体及时随水流排走,不会积存于罐内,这样可长期稳定运行。

  2、真空罐与气压罐组合给水系统

  当补气罐及水泵出水管上止回阀以前的管道水容积较小时(小于真空罐容积V2时)停泵后,在补气罐补气过程中中,外界空气有可能进入真空罐,破坏了真空度,下次起动泵时不出水。这种情况在实际使用过程中曾发生过,后将补气罐容积加大而解决。解决方法可适当加大补气罐容积或增加一个浮球式补水箱。

  3、选泵与水温

  ①真空罐引水装置在选泵时应注意以下问题:一是正确计算水泵扬程;二是注意水温。

  ②真空罐能使水泵实现自灌式吸水,但这与水池或开式水箱的自灌式吸水条件不同,它是在负压条件下吸水,所以在确定水泵静扬程时应从水池低设计水位算起,当从真空罐水位算起时,要把罐内的负压值考虑进去。

  ③真空罐装置用于循环冷却水或一些水温较高的工业废水(如印染废水)时,要特别注意水温这个条件,以免水泵产生气蚀。当按照流量和扬程选好水泵后,要根据实际使用水温对水泵的允许吸上真空高度Hs进行修正(Hs是标准状况下水泵的允许吸上真空高度,修正公式略),使修正后的Hs不得小于PK,否则会产生气蚀,破坏水泵正常工作,这种情况在实际使用过程中中也发生过。

  三、真空罐设计原理及其选用

  水泵起动前,真空引水罐内的水应灌至真空引水罐能做到的大存水量,此时罐内部由水+空气两部分构成,液面上方的气体容积为V1。罐内外的压力与大气压力Pa相同。

  泵起动后,液面下降,达到稳定运行工作后,罐内应存有一定体积量V3的水,而气体之外的罐内空气体积为V1+V2。罐内部的压力为P1,压力小于外界大气压力Pa。

  真空罐设计选择首先涉及到容积及相关尺寸的确定,其容积由三部分组成:V=V1+V2+V3(式1)

  式中:V-真空罐容积(m3);

  V1-真空罐初次灌满水时罐内空气容积(m3);

  V2-罐内空气压力由Pa降到P1,两水面间容积(m3);

  V3-保护容积(m3).注:Pa为本地大气压。

  根据波义耳定律得知:Pa(Vs+V1)=P1(V1+V2)(式2)

  由伯努利方程得知:(式3)管内流速v可以根据v=Q/A求出。

  hs为真空引水罐前吸入管路部分的损失,可以估算也可以利用方程计算。

  将式1、2、3联立,得到新的方程就可以求解总容积V了。在新的方程中,我们就剩下了V2、V3为未知量。

  V1在确定真空引水罐结构的时候可以初步确定。

  V3为泵稳定运行后的安全小水量,在侧开口接泵进口管的情况可以按如下估算:H3=d+0.2m

  在底部开口的情况,需要确定低液位高度,并加装预防漩涡产生的装置。此时就初步计算出了V3值。

  有了这些参数,即可初步确定V,然后再确定结构。结构方面,可以设定:H罐高度/D=1.2~1.8

  确认了罐的大致高度和直径,然后重新校对之前计算的V1、V3,反复一两次,然后加大余量,就确定了真空引水罐。

  四、估算法

  上述计算方法比较复杂,不适合用于快速判定。由于真空引水罐的对小型泵组比较适合,因此选择估算也是可以的。

  公式:

  式中:Hs=H+hs

  在大多数情况下,管路损失hs远小于吸水高度H,因此可以忽视该值。

  这样方程就成为了:V=Vs×KV

  KV取值4~6就能满足要求。


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