循環水膠球泵機組選型及防護使用說明
循環水膠球泵機組選型及防護使用說明，循環水膠球泵是泵站提水加壓的主要設備，循環水膠球泵機組及配套附屬設備的選型是整個泵站設計質量控制的核心。結合流量、揚程、輸水介質及安裝環境等影響因素，從循環水膠球泵型式比選、運轉工作點判定、機組臺數組合和水錘防護等方面，對機組型式及參數選擇的技術關鍵進行了詳細論證分析，給出較優的組合方案以確保泵站工程具備較好的運行安全性和節能經濟性。
循環水膠球泵站主要承擔著區域防洪排澇、農業灌溉、區域調水等提水功能。水利樞紐輸配水工程中，泵站設計是整個項目設計控制性關鍵節點，其設計方案與工程是否匹配直接影響著工程建設功能性指標評價標準。根據各類泵站對循環水膠球泵要求選擇適宜的循環水膠球泵機組、搭配組合及附屬設施，是泵站工程設計的技術要點。因此，結合工程實際優選性能良好、運行維護管理方便和綜合投資經濟效益高的泵型及組合方案，確保循環水膠球泵站安全高效運行尤為重要。
1循環水膠球泵機組選型
1.1基本參數計算
循環水膠球泵機組選型應根據工程特性及功能用途合理選擇機組型式及參數，主要考慮流量、揚程、輸水介質及安裝環境等因素。
1.1.1流量
循環水膠球泵機組流量通常按設計秒流量或者設計小時流量進行匹配優選。對于大多數采用一級加壓取水或水源直接提水至水廠的泵站，此時循環水膠球泵應按水廠高日水處理量的平均小時流量進行取值；若采用二級及更多級數加壓取水的水廠，則應考慮用水區域需水量的時變化系數進行合理取值，其中：城市綜合供水時變化系數為1.2～1.6，村鎮供水時變化系數為1.3～2.5。具體取值大小可根據輸、配水管網中的清水池、高位水池、水塔等調節容積組合搭配計算選擇，即：若調節容積大，則取小值；反之調節容積小，則取大值。
1.1.2揚程
泵站設計揚程是循環水膠球泵機組選型的另一關鍵性參數。揚程一般由靜揚程、總水頭損失、安全水頭等組成。大靜揚程為出水池高運行水位減去進水池低運行水位。對于直接從水庫取水的泵站，水庫設計水位（進水池水位）取值需與供水保證率相匹配，一般人飲泵組根據提水保證率的95%計算，則水庫運行水位需按≥95%水位頻率取值；灌溉泵組根據提水保證率的85%計算，則可按≥85%水庫運行水位頻率取值。
總水頭損失包括沿程水頭損失和局部水頭損失，包括：進水管的沿程和局部水頭損失；出水管的沿程和局部水頭損失［6-7］。沿程水頭管損可根據輸水管材不同，采用相對應的公式進行計算，塑料管可采用魏斯巴赫-達西公式計算，混泥土管及采用水泥砂漿內襯的金屬管道則可采用巴甫斯基公式計算。工程中常采用海曾-威廉公式進行沿程水頭管損估算，其函數表達為：hj=10.67q1.852L/（Ch1.852dj4.87）（1）式中：q—設計流量，m3/s；L—管道總長，m；dj—管道內徑，m；Ch—海曾-威廉系數。
局部水頭損失在長距離輸水管路中，通常按沿程水頭損失的10%取值。但對于低揚程，若局部水頭損失占比較大，則需詳細計算各閥門設備、管道附件的局部管損來合理確定總水頭損失。安全水頭一般取2～3m，安全水頭一般用于彌補出水管口的能量損失或者在循環水膠球泵管路運行過程中忽略的水頭損失。
后，通過靜揚程、總水頭損失及安全水頭相加計算得出計算泵站揚程�？紤]到后期施工焊接技術、內部防腐技術及實際管道長度與地形圖上測量長度等誤差因素，會造成實際計算揚程高于理論計算的揚程。因此，需要在循環水膠球泵計算揚程數值的基礎上乘以1.05～1.10系數后進行循環水膠球泵機
組選型。
1.1.3輸送介質
循環水膠球泵材質選擇與循環水膠球泵抽送介質有很大關系，一般普通循環水膠球泵是鑄鐵葉輪，如果抽送帶有腐蝕性等其他介質則應采用不銹鋼或化工塑料材質；如果抽送的介質是油類（尤其是應用于防爆場合的泵），因為銅和鐵發生碰撞后不會發生火花，其葉輪材質宜采用銅質。在水利工程中，輸送的介質主要為水，若水質好，水中泥沙較小，葉輪可采用鑄鐵；若水質較差，含泥沙多，則需采用不銹鋼以減小葉輪磨損，增長循環水膠球泵使用壽命。循環水膠球泵材質的選擇需根據不同的使用環境和用途進行合理選擇。
1.1.4安裝環境
循環水膠球泵的安裝環境影響循環水膠球泵的安裝高程。循環水膠球泵安裝高程除了與吸水管側的低液面高度、管道規格、管道長度、材質等有關外，還與液體的飽和蒸汽壓、吸入側水頭損失、海拔高度及環境溫度等相關。對于具有自動啟/停要求的循環水膠球泵，其循環水膠球泵安裝高程宜低于吸入側的液面高度，并能達到自灌式進水，以達到快速啟動循環水膠球泵的目的。根據循環水膠球泵廠家提供的允許汽蝕余量計算允許吸水高度
Hsz和安裝高程▽安，其函數表達為：HSZ=Pb×10.2-NPSH泵-Hf-Hv-Hs（2）▽安=▽吸+HSZ式中：Pb—當地大氣壓，Pa；NPSH泵—泵的汽蝕余量；Hf—吸水管管路損失；Hv—液體飽和蒸汽壓，夏季高溫度的值，L/s；Hs—安全余量，一般取0.5m；▽吸—吸水池低運行水位高程，m。
1.2循環水膠球泵機組選型要點
在循環水膠球泵機組選型過程中，應遵循以下選型原則：
①需滿足流量和揚程特性；
②水力特性和汽蝕性能均較好；
③循環水膠球泵工作點應在高效工況區內；
④投資較��；
⑤便于檢修維護；
⑥后期運行管理費用低。對于循環水膠球泵主機型式選擇，經流量及揚程計算后，還需從循環水膠球泵型式、運轉工況點和機組臺數等方面進行綜合比選。
1.2.1循環水膠球泵型式比選
循環水膠球泵型式選擇中可根據機組轉動軸的布置型式，分為臥式泵和立式泵，其中：臥式泵具有拆卸裝配方便、易管理等優點，但也存在體積大、價格較貴、占地面積大等缺點；而立式泵具有結構緊湊、安裝面積小、價格較便宜等優點，但也存在拆卸裝復雜、檢修維護麻煩等弊端。立式泵中的長軸深井泵其葉輪淹沒在水中，任何時候可以啟動，便于實現自動或遠程控制。根據流量大小選擇，可選單吸泵和雙吸泵，對于大流量、低揚程可選擇雙吸泵；對于小流量則可選擇單級離心泵和多級離心泵；對于高揚程則可選多級離心泵。當單級泵和多級泵都能選用時，宜優選單級泵，因為同等參數單級泵效率要明顯高于多級泵。
1.2.2循環水膠球泵運轉工作點判定
經循環水膠球泵初步確定型式之后，查詢樣本參數及咨詢循環水膠球泵廠家，確定循環水膠球泵型號，并結合循環水膠球泵特性曲線，在橫坐標和縱坐標分別找到對應的流量和揚程關系曲線的交點與特性曲線上的相對位置關系，即可初步判定所選循環水膠球泵特性參數是否滿足工程設計要求。
1.2.3循環水膠球泵臺數選擇
對于重要的供循環水膠球泵站，工作機組≤3臺時，宜設1臺備用機組；＞3臺時，宜設2臺備用機組。對于提水灌溉泵站，當工作機組為3～9臺時，宜設1臺備用機組；＞9臺時，宜設2臺備用機組。對于流量較小的人飲泵站，若只設置1臺工作泵組，考慮到人飲供水保證率較高，年利用小時數大，還需配置1臺與工作泵組同型號的循環水膠球泵做備用泵組，與工作泵組交替運行，互為備用。
2循環水膠球泵附屬設置選型
泵站附屬設備主要包括閥門設備和自動控制測量設備的選擇。
2.1閥門設備
閥門設備選型時，其公稱直徑應與管道公稱直徑同管徑，且公稱壓力需大于管道大承壓壓力。對于低揚程管路，工作閥門可選用直線型的止回閥；而對于高揚程管理，宜選擇具有兩段關閉時的止回閥；對于自灌式的進水管閥門，則宜在進、出口各設置1臺檢修閥門；循環水膠球泵出口壓力低時可設置蝶閥，出口壓力高時可設置球閥；當管徑大于DN300時，宜設置手動、電動兩用一體化閥門。
2.2測量設備
測量設備包括測壓及測流設備。在循環水膠球泵的進、出口設置測壓表計；在泵站的進水總管或者出水總管設置流量計。通過這兩個測量設備的動態檢測，即可了解循環水膠球泵機組的實時運作工作性能，尤其可以直觀掌握循環水膠球泵流量、揚程等關鍵特性參數是否滿足工程設計要求。循環水膠球泵管道上的流量計，通常采用智能式電磁流量計或超聲波流量計。
在工程實踐經驗中，通常根據水錘計算成果，在管道上設置一些特殊的閥門設備進行水錘防護，比如：對于高揚程、長距離的壓力管道的泵站，工作閥門宜選用兩階段關閉的操作閥，即在循環水膠球泵出水管上設置緩閉式止回閥、多功能循環水膠球泵控制閥等；并在主管道的高點、次高點等位置設置復合式空氣閥，及時排除管道內集積的空氣，或當管內一旦產生負壓，復合式空氣閥可迅速吸入外界空氣，以防止管線因負壓而損壞。對于長距離輸水管線，可每隔一定距離設置緩閉式止回閥，分段降低管道內的水錘作用。另外，還需結合工程特性，在主管上合理設置水擊泄放閥和水擊預防閥等水錘防護措施，確保管道運行安全。
泵站設計時循環水膠球泵在選型過程中，若選擇的循環水膠球泵流量、揚程、循環水膠球泵型式及機組運行方式等不合理，均可能引起循環水膠球泵工作點發生變化，導致循環水膠球泵運行效率低、能耗大及嚴重汽蝕等問題發生。在實際循環水膠球泵機組及附屬設備選型設計中，應充分考慮輸水介質、安裝環境等因素，合理確定流量、揚程和運轉工況點等關鍵內容，優選與工程實際匹配性好的機組及運行組合方式，保證泵站工程質量和安全。
