吸水管路的基本要求与布置

    一、基本要求
    对吸水管路的基本要求是：不漏气、不集气、不吸气；管路短、管件少；有正确的吸水条件；便于安装、运行管理。
    1、管材多采用钢管或铸铁管。采用钢管时，接口可采用焊接或盘接，能有效地减少漏气的可能性，同时即使发生漏气也容易修复。
    2、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时，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。为了使泵能及时排出吸水管路内的空气，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（图1）。由图可见，为了避免产生气囊，应使沿吸水管线的高点在泵吸入口的顶端。
    3、为减小吸水管路的水头损失，吸水管路断面积一般大于水泵吸入口断面积，吸水管路与水泵吸入口之间的连接管采用偏心渐缩管（偏心大小头），保证大小头的上部水平，以免在此处集气并使吸水线的高点在水泵入口的顶端，如图1所示。

 图1 正确和不正确的吸水管安装

    4、在吸水井中吸水管末端应有一定的淹没深度、悬高和间距。为防止池中产生旋流和涡旋破坏水泵的吸水条件（吸入空气），吸水管进口应遵循以下规定：淹没深度h（喇叭口下缘在低水位下的深度）不得小于0.5~1.0m，当淹没深度不够时应加设水平挡板，见图2。为了防止泵吸入井底的沉渣，并使泵工作时有良好的水力条件，吸水管的进口高于井底不小于0.8D（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）；吸水管喇叭口边缘距离井壁不小于（1.5~2.0）D。具体布置见图3。

图2 吸水管末端的隔板装置

图3 吸水管在吸水井中的位置

    5、每台水泵需有单独的吸水管。为保证正确的吸水条件，减小吸水管的水头损失。要求吸水管路管件少、管路短，每台水泵设置单独的吸水管。如果条件限制难以保证时，应保证每台工作泵有一条吸水管。
    6、采用自灌式工作的水泵，应在吸水管路上设置离闸阀，以便水泵检修时断水。
    7、为减小吸水管进口处的水头损失和改善吸水井的水流状态，吸水管进口通常采用喇叭口形式。当水泵采用自灌式工作或真空设备引水时，不设底阀；水泵采用压水管压力水灌泵时，应设底阀。如水中有较大的悬游杂质时，喇叭口外面还需加设滤网，以防水中杂物进入泵内。
    底阀是一种止回阀，型号较多，它的作用是水只能吸入泵，而不能从吸水喇叭口流出。普通底阀结构示意如图4所示。底阀水流阻力大，容易卡涩、磨损，导致漏水，因此，需经常更换。底阀过去一般用水下式，装于吸水管的末端，在泵停车时，蝶形阀门在吸水管中水压力及自重作用下落座，使水不能从吸水管逆流。现多采用水上式底阀至泵吸入口间的水平管段有足够的长度，以保证泵充水启动后，管中能产生足够的真空值，具体见图5。

图4 铸铁底阀

图5 水上式底阀

    8、水泵吸水管流速宜采用下述值：吸水管直径小于250mm时，流速宜为1.0~1.2m/s；管径在250~1000mm时，流速宜为1.2~1.6m/s；直径大于1000mm时，流速宜为1.5~2.0m/s。
    【例5-2】设泵安装高度为4m，底阀距离吸水池中低水位为3.5m。试计算该水上式底阀正常工作所需的吸水管水平段L1的长度（m），如图6所示。

图6 水上式底阀计算示意图

    【解】设泵启动前L1段内的压力为P1空气容积为V1，垂直段L2内压力为P2，空气容积为V2。开始启动后，管段L1与L2中的压力为P。按波义耳定律：P（V1+V2）=P2•V2。
    假设忽略水头损失，则因泵的安装高度Hss=4m，得：P=0.6atm。又因底阀前后的吸水管径相同，故V1及V2可以用L1及L2来替代。因此：0.6（L1+3.5）=1×3.5，得：L1=2.33m。
    考虑到水管内的水头损失和泵填料盒漏气及经过水上式底阀本身的水头损失等，还须乘以修正系数K，其值见表1。
    因此，L1段水管长度应为：L1=2.5×2.33=5.8(m)(取6m)

表1  修正系数K

    二、吸水管路布置
    泵站采用一台水泵一条吸水管的布置，一般不设联络管，如果因为某种原因，必须减少泵吸水管的条数贰设置联络管时，则在其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，在泵为吸入式工作时，管路上设置的闸阀越多，出事的可能性也越大。

图7 吸水管路的布置

    图7（a）所示为三台泵（其中一台备用）非自灌式工作水泵工作各设一条吸水管路的情况。泵轴线高于吸水井中高水位，所以吸水管路上不设闸阀。
    图7（b）所示为三台泵（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，每台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泵吸水。
    设置公共的吸水管路，虽然缩短了管线的总长度，但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。