第五章--泵站辅助设备课件.ppt

1、油系统：透平油 绝缘油 2、水系统:供水系统：技术供水、生活供水、消防供水 排水系统：渗漏排水系统、检修排水系统3、气系统：压缩空气系统,辅助设备油、气、水系统,第一节 充水设备,当水泵的安装高度高于进水池水位时，在启动水泵前必须把吸水管和水泵内充满水。充水的方法较多，根据吸水管进口是否有底阀，可分为人工充水、真空泵充水和水射器充水。,一、人工充水,对于小型离心泵装置，为便于启动前充水，常在进水管路进口安装底阀，且底阀常与滤网连成一体。这种充水方式是将水从泵顶的灌水孔灌入水泵和进水管路。底阀是单向阀门，在充水时可防止漏水，在运行时被水流冲开，停机时在阀板自重及倒流水的作用下自动关闭。使用底阀虽然设备简单，价格低廉，但其局部水头损失大，易出故障，底阀在水下修理又困难。因此，这种充水方式只适用于进水管路直径小于200mm及临时性的抽水场合。,二、真空泵充水,目前，大、中型水泵多采用水环式真空泵抽气充水，优点是水泵启动快，运行可靠，易于实现自动化。下图是水环式真空泵抽气装置图。,水环式真空泵抽气装置及抽气原理示意图,1水环式真空泵的工作原理,在泵体中装有适量的水作为工作液。当叶轮按图中顺时针方向旋转时，水被叶轮抛向四周，由于离心力的作用，水形成了一个决定于泵腔形状的近似于等厚度的封闭圆环。水环的下部分内表面恰好与叶轮轮毂相切，水环的上部内表面刚好与叶片顶端接触（实际上叶片在水环内有一定的插入深度）。此时叶轮轮毂与水环之间形成一个月牙形空间，而这一空间又被叶轮分成和叶片数目相等的若干个小腔。如果以叶轮的下部0为起点，那么叶轮在旋转前180时小腔的容积由小变大，且与端面上的吸气口相通，此时气体被吸入，当吸气终了时小腔则与吸气口隔绝；当叶轮继续旋转时，小腔由大变小，使气体被压缩；当小腔与排气口相通时，气体便被排出泵外。水环泵是靠泵腔容积的变化来实现吸气、压缩和排气的，因此它属于变容式真空泵。,水环式真空泵的选择,真空泵的抽气性能表明，抽气量随着真空度的增加而减少。真空泵是根据水泵及管路所需要的抽气量选择的，而水泵及管路需要的抽气量与形成真空所要求的时间和水泵、管路内空气的体积有关，真空泵的抽气量可近似地按式(5-1)进行计算。,Q气真空泵抽气量，m3min；V出水管闸阀(卧式轴流泵为拍门)至进水池水面之间的管路和泵壳内空气的总体积，m3；T抽气时间，一般为35min；Ha当地大气压力的水柱高，mH2O；H吸进水池最低水位至泵壳顶部的高度，m；k漏气系数，一般取1.051.10。,(5-1),最大真空值可由进水池最低水位到水泵最高点间的垂直距离计算，并折合成毫米汞柱高度。根据Q气和最大真空值，查真空泵产品样本选择适宜的真空泵。由式(5-1)计算的抽气量是按最大值考虑的，具有较大的安全性，实际抽气时间可以缩短。,水环式真空泵的抽气系统,水环式真空泵的抽气系统如图5-1(a)所示。真空泵运行时排气管排出的空气和微量的水排入水气分离箱内。水气分离箱的底部实际上是一循环水箱，由循环水管3与真空泵6相连，以便保持真空泵内具有一定容积的水，以形成水环和带走由于叶轮旋转而产生的热量。抽气管与水泵泵壳顶部的排气口(双吸离心泵叶轮室顶部各有一个)相连。抽气管直径一般为2550mm。当泵站内机组台数较多时，可设置两台以上的真空泵，并设置一台备用机组。,三、水射器充水,水射器充水是利用压力水通过水射器喷嘴处产生高速水流，使喉管进口处形成真空的原理，将水泵及其管路内的空气抽走。水射器基本工作原理是根据能量守恒，采用文丘利喷嘴结构。在喉部流速增大，动能提高而压能下降，以至压力下降至低于大气压而产生抽吸作用，将气体抽入同水混合。高压水通过水射器中的喷嘴射向水射器中喉管时,高速流动的水会与周围的流体产生压差,流速越快,压强越低,真空度越高,抽吸力越强。,因此，为使水射器正常供水，必须供给压力水作为动力。水射器具有结构简单，占地少，安装容易，工作可靠，维护方便等优点。缺点是效率低，需供给大量的高压水。因此，它适用于压水管中长期有高压水的高扬程泵站或远距离的送水泵站。,水射器广泛用于向压力管内投加药液，具有安装操作简单，使用方便，工作可靠的优点，适用于不同种类，不同剂量的化学药品投加，是一种性价比极佳的投加部件。在高压水的作用下,水射器将气体或液体的药品抽吸出来形成水和药的混合物投加到水管或水池中.,第二节 供水设备,本节含以下内容：一、供水系统二、技术供水三、供水流量和供水压力的确定四、供水设备的选择五、供水设备的布置,泵站应设主泵机组和辅助设备的冷却、润滑、密封、消防等技术用水以及运行管理人员生活用水的供水系统。供水系统应满足用水对象对水质、水压和流量的要求。水源含沙量较大或水质不满足要求时，应进行净化处理，或采用其它水源。生活饮用水应符合现行国家标准生活饮用水卫生标准的规定。,一、供水系统,大中型泵站的技术供水，占总供水量的85左右；消防用水及生活用水占总供水量的15左右。这里主要介绍技术供水。技术供水是供给主机组及其他设备的冷却用水及润滑用水，包括如下几方面：,一、供水系统,1轴承冷却器的冷却用水,大型立式同步电动机的推力轴承及上下导轴承在运行时发生机械摩擦产生热量，引起轴承及油槽内润滑油温度升高，这些热量如不及时排走，将影响轴承的使用寿命及安全，并加速透平油的劣化。散热的方法是在油槽内安装一组由铜合金管制成的油冷却器，冷却水自一端进入冷却器内，吸取透平油的热量，降低轴承及油的温度，由另一端排出，将部分热量带走。冷却水的温度，一般应保持在25以内，当水温过高时，水流通过冷却器的吸热能力降低。,2主水泵的润滑用水,大中型轴流泵的导轴承，有用水润滑的橡胶轴承和油润滑的轴承两种形式。橡胶导轴承的润滑水通过水管引入轴承上端，流经轴承与轴之间形成水膜，维持轴与轴承之间相对运动时的液体摩擦，最后由下端流出，完成润滑任务。橡胶轴承在供水中断时，产生大量热量，将导致橡胶轴承烧毁，使机组无法工作。因此，供水必须十分可靠，润滑水必须保证机组在运行过程中不间断地按照水量、水压、水温、水质的要求供给。,3空气压缩机冷却用水,当空气被压缩时，温度将升高到200左右，因此需要对空气压缩机的气缸进行冷却，以降低压缩空气的温度，提高生产能力；同时避免润滑油发热达到燃烧的程度，防止活塞被烧坏。水冷式空气压缩机的冷却用水量，根据生产厂家资料确定，可以从产品样本中查得。,4水环式真空泵用水,水环式真空泵需供给一定数量的水，形成水环不断地抽吸气体。,二、技术供水,供水系统由水源、供水泵、管网及监视操作用的仪表、闸阀等组成。大型泵站的供水方式有两种。,直接供水,由供水泵直接向管网供水,间接供水,水泵向水塔供水，再由水塔通过供水干管、支管向机组提供冷却润滑用水,三、供水流量和供水压力的确定,主机组的冷却、润滑用水是供水的主要目的，占泵站用水量的80以上。因此，它是供水系统设计的主要依据。1推力轴承及上、下导轴承油冷却器的用水量 推力轴承油冷却器的用水量按轴承摩擦损耗的功率计算。功率损失(5-2)需冷却水量 Q推0.86N推/Ct(5-3),(一)供水量的确定,v推力轴承轴瓦23直径处圆周速度，ms，当转速为rmin，轴瓦23的直径为D(m)时，v=Dn/60，m/s；,f推力轴承与推力瓦的摩擦系数，油温在4050时，f=0.070.10；,t冷却水的温差，一般为35。,C冷却水的比热，kcal(kg)；,p推力轴承的轴向总推力，N，轴瓦一般推力为200400Ncm2；,N推推力轴承摩擦功率损失，kW；,Q推0.86N推/Ct,2水泵导轴承的润滑水量,在估算导轴承的润滑用水量时，可用式(5-4)进行计算。V水=(12)Hd3(5-4)式中 V水导轴承润滑用水量，Ls；H引至轴承的水压，mH2O，应大于或等于主水泵的最大扬程；d轴颈的直径，mm。其他技术供水约占10，技术供水的总量等于各部分供水量的总和。,(二)供水压力的确定,推力轴承及导轴承油冷却器冷却水的压力上限一般取0.2MPa，下限必须克服管路的水头损失。油冷却器的管路水头损失可按式(5-5)计算。(5-5)式中 h冷却冷却器管路水头损失，m；L0冷却器管长，m；d1冷却器管径，m；v冷却水的流速，ms；管道摩阻系数；局部水头损失系数，可取1.3；n冷却管路串联的数目，通常n4。对于橡胶导轴承，润滑水的水压不小于水泵的最大扬程即可。,四、供水设备的选择,1供水泵的选择 供水泵是按照泵站所需要的供水量和扬程进行选择的。大型泵站一般选择两台离心式水泵进行供水，供水泵的流量和扬程可按如下公式计算。供水流量(5-6)式中 Q供供水泵的流量，m3s；Q1每台机组需要的供水流量，m3s；n主机组的台数；Z供水泵的台数，一般为两台。,供水扬程 H供(冷一进)+H冷+h(5-7)式中 H供供水泵的扬程，m；冷最高冷却器的高程，m；进进水池最低水位，m；H冷冷却水的进水压力，m；h供水管路中的水头损失，m。供水流量和扬程确定后，可在泵类产品样本或水泵厂家的说明书上选择出合适的供水水泵。,2供水管路及阀件的选择,供水管路可选择钢管，管径按通过管路中的允许流速来确定。水泵吸水管的流速一般取1.0ms左右；水泵压水管的流速一般取1.52.5ms。大型泵站的供水干管一般选用DNl50DN200的钢管，通向每台机组的支管选用DN50的钢管。阀件的选择必须符合管路系统的工作压力、管径及控制等要求。,3滤网的选择,对于以进水池中的水作为供水水源的供水方式，在供水系统的进水管口应设置滤网，其外形尺寸的大小应与管径相适应，水流通过滤网的流速一般为0.250.5ms。当流速过大时，滤网阻力大，水头损失也大，同时不易清污；当流速过小时，为保证一定的供水量，必然增大滤网尺寸，增加投资。,4滤水器的选择,滤水器的选择取决于水源所含悬浮物的程度。滤水器有固定式和转动式两种。滤水器的孔网尺寸一般采用1mmlmm2mm2mm的防锈或不锈钢滤网，或采用孔径为26mm的钻孔钢板。水流通过滤网的流速为0.100.25ms，滤水器的尺寸取决于通过的流速。,五、供水设备的布置,供水泵的水源多取自于进水池，这时供水泵一般布置在水泵层。供水管路的布置取决于泵房的布置，一般布置在机组段范围内，管线要尽可能采用直线以减小水头损失和避免管中积水；尽可能不与电气设备及电缆靠近。为便于管路装拆和检修，管路之间要有一定的距离。当直管长达40一50m时，或管路跨越泵房的沉陷缝时，应装设伸缩节。管路安装完毕后，为了检查安装质量，应以1.25倍的工作压力进行5min耐压试验。,伸缩节的作用：当温度变化时，水管可以沿轴线方向自由伸缩，从而消除了管壁内的大部分温度应力，也减小了作用在镇墩上的作用力，同时还能适应少量的不均匀沉陷和变形。,第三节 排水设备,泵站在运行、调相及检修过程中，需要及时排除泵房内各种积水，其中一部分可自流排出泵房，大部分汇集到排水廊道或集水井，然后由排水泵排出泵房。排水对象 排水任务 排水量计算 排水设备的选择和布置,一、排水对象,按照不同的排水特征，排水对象分为下列三大类。1生产用水的排水 2渗漏排水和清扫回水 3检修和调相排水,1生产用水的排水,此类排水量较大，主要包括冷却水和润滑水，由于排水设备位置较高，通常能自流排出。计有：(1)大型同步电动机空气冷却器及轴承油冷却器的冷却水。(2)稀油润滑的主泵导轴承的油冷却器的冷却水。(3)采用橡胶轴承的主泵导轴承的润滑水。(4)水环式真空泵和水冷式空气压缩机用水等。,2渗漏排水和清扫回水,此类排水量不大，排水位置较低不能自流排出。计有：(1)泵房土建部分渗漏水。(2)主泵油轴承密封漏水。(3)主泵填料漏水。(4)滤水器冲洗污水，气水分离器及贮气罐废水。(5)其他设备及管路法兰漏水。根据上述排水的特征，应采用集水井或排水廊道将各种排水汇集起来，然后用排水泵排出。,3检修和调相排水,此类排水量很大，高程最低，而且要求在很短的时间内排出。计有：(1)在检修和调相运行时进水流道和泵室内的水。(2)闸门漏水。,二、排水任务,泵站排水系统的任务就是及时可靠地排除上述积水，以保证机组的正常运行，保证泵房内部无积水，保证机组水下部分的检修，避免泵房长期潮湿而使设备锈蚀。根据泵站的运行，对以下四种情况进行分析。1主机组运行时 2检修时 3停机时 4调相时,1主机组运行时,这种情况是指主机组正常运行时，排出主水泵的水封漏水、清扫余水（排水量较小，可忽略不计），主机冷却润滑水（自流排除），伸缩缝的漏水等。泵房渗漏水量与伸缩缝的构造、泵房处的地质条件、泵房布置及尺寸都有很大关系，且同一泵房在不同的时期渗水量也有变化。因此，在具体计算泵房渗漏水量时常参照已运行的泵站来确定。,2检修时,在主机检修和修理水下设备时，要把泵内的水排除。因此，必须关闭检修闸门，排除进水池(流道)和主水泵内的积水，以及在检修期间闸门和伸缩缝的漏水。,3停机时,停机时，主水泵停止运行，泵房和伸缩缝的漏水、辅助设备的渗漏水、清扫回水、主水泵填料密封及填料漏水，其排水量不大，一般不作为排水系统设计的主要条件。,4调相时,在调相运行时，关闭检修闸门，打开排空管路的阀门，将泵内水位降至主水泵叶轮以下。这时，泵房排水包括主机冷却润滑水、进水流道和泵体内积水、闸门渗水、伸缩缝漏水等。,作为设计泵房排水的控制工况,现将各种排水情况汇总如表5-1所示。,表51 各种工况下的排水情况,三、排水量计算,调相运行时，泵站最大排水量可由式(5-8)进行计算。Q排maxKn1(q1+q2)(5-8)式中 Q排max泵站最大排水量，m3/h；n1调相运行时的主机台数；q1每台泵进口检修闸门的漏水量，m3h；q2每台机组冷却润滑水量，m3/h；K其他水量渗漏系数，一般取1.21.4。,进口检修闸门的漏水量可按式(5-9)进行计算。q1=qL(5-9)式中 q每米橡皮止水的漏水量，它与止 水型式和材料有关，一般为 0.52.5L(sm)；L闸门水封长度，m。需要指出的是，影响排水量的因素多而且复杂，要准确地确定排水量很困难，因此除按上述方法初步计算外，一般还要参照类似的泵站予以确定。,四、排水设备的选择和布置,在大中型泵站中，排水泵一般选23台，一台是经常开启的，其排水能力应大于泵房经常性的渗漏水量。在工程实践中常以24h的渗水量在12h内排除(即每天开动一次)为选泵的依据。在调相运行时可选一台较大的排水泵，同时备用一台。,1排水泵的选择,排水泵的扬程可按式(5-10)进行计算。H=出-排+h(5-10)式中 H排水泵的扬程，m；出排水泵压水管出口的最高 水位，m；排排水廊道的最低水位，m；h管路的水头损失，m。,2排水设施的布置,泵房排水系统由集水廊道或集水井、排水泵、管路和闸阀等组成。集水廊道是汇集积水的通道，位于泵房的最底层，根据已建泵站的经验，排水泵每小时总排水量为集水廊道容积的50左右。通常将排水泵布置在排水廊道的顶部。,为了在检修及调相运行时能排除进水流道及泵体内的积水，每台机组的进水流道都应该埋设一根排空管，并在排空管上靠近排水廊道内的一端安装长柄闸阀。图5-7是某大型泵站的排水系统图。泵房内积水由排水泵排除，排水泵出水管的出口可设在泵站的进水池，也可设在泵站的出水池。一般设在进水池的管路较短，排水泵的扬程较低；设在出水池的管路较长，排水泵的扬程较高。但排入进水池时，仍需由主泵排至外河，且影响进水池的水质，因此应根据具体情况设置排水管的出口。由于排水廊道的水比较脏，并可能经常有杂质落入，故排水泵进水管路的进口需要有滤网。排水泵出水管的出口应略高于一般水位，而低于最高水位，这样便于检修，也不会增加很大扬程。排水泵出水管的出口也应设置滤网，防止在非运行时进入杂物。压水管上应设置闸阀和逆止阀，在检修排水泵时 关闭闸阀，逆止阀是防止站外水通过管路倒灌入排水廊道。,图5-7 排水系统示意图1撑空管；2进水流道；3吹扫管；4主泵漏水排水；5长柄阀；6供水泵；7逆止阀；8闸阀；9滤网；10压力表；11真空表；12排水廊道；13电极式水位计；14泵房内进水,第四节 供油设备,大型泵站的用油设备很多，所用油类品种不一、数量不同、作用各异，不能混淆。根据用油设备的要求和所用油类的性质，做到使用合理、维护及时，以保证设备的正常持续运行。用油设备如下。(1)电动机的推力轴承和上下导轴承，主水泵的油导轴承。若机组轴承的润滑油系统油温过高，常危及机组的安全运行，严重时被迫停机。(2)叶片调节机构，液压启闭机。当压力油系统漏油严重、压力达不到要求时，这些设备就无法工作。(3)辅助设备如空气压缩机、真空泵等。它们对油有特殊的要求，有专用的空气压缩机油、真空泵油。空气压缩机的气缸温度很高，如用油不合理，极易使油质劣化，是空气压缩机故障和事故的主要原因之一。,一、泵站内的用油设备,二、油的作用,在泵站中，油对各类设备的正常运行起到润滑、降低温度和传递能量的作用。即(一)润滑(二)降温散热(三)传递能量,(一)润滑,油的润滑作用主要表现在两个方面。1减少摩损 在相互运动的零部件如轴和轴承中存在着摩擦。由于摩擦表面存在着一定的粗糙度，在压力的作用下，当摩擦表面相对运动时，在真实接触点产生瞬时高温。存在于摩擦面上的表面膜在高温、高压的作用下遭到破坏，从而发生新鲜金属表面直接接触。在真实接触点上发生很大的剪切变形，甚至在真实接触面上发生粘着。在润滑不良的条件下，这种现象尤为严重。发生粘着摩损时，摩擦力突然增大，功率消耗骤然增加，使机械零件摩擦表面轻则摩损、金属转移、擦伤，重则撕脱、粘着咬死。另一种摩擦是由于外来的硬粒介质的进入，在摩擦表面产生切削和磨削作用，金属表面发生塑性变形、疲劳破坏、随后被剪切剥落而损伤摩擦面。润滑对减少零件的磨损起着重要的作用。譬如液体润滑状态能防止粘着磨损，供给摩擦部件洁净的润滑油可以防止磨料磨损。,2降低摩擦系数,在运行机组上降低轴承间的摩擦系数可以降低轴瓦温度，保证设备的正常运行和减少磨损功率，降低能耗。在两个相对摩擦表面之间加入润滑油，形成一个润滑油膜的减摩层，就可以降低摩擦系数，减小摩擦阻力。例如在良好的液体摩擦条件下，其摩擦系数可降低到0.001，甚至更低。,(二)降温散热,润滑油能降低摩擦系数，减少摩擦热的产生。运转着的机械，其克服摩擦阻力所做的功全部转变成热量，热量的一部分由机体向外扩散，其余部分则不断使机械温度升高。润滑油的作用之一就是散发热量，使机械在所要求的温度范围内运转。例如小机组用甩油环将油槽中冷油甩到轴承上起着润滑和散热作用。大机组因散热量大，油温上升快，要在油槽中安放冷却器，通过油和冷却水之间的热量交换把热量散发出去。,(三)传递能量,油可以作为传递能量的液体，有传递功率大和平稳可靠的优点。在大型泵站上有许多设备是用液压操作的，如水泵的叶片角度调节机构、快速闸门的启闭机和管路上的液压操作阀等。因为需要的操作压力很大，所以必须用高压油采完成。,三、油的种类,油、机油和油脂。分别介绍如下四种：(一)透平油(二)压缩机油(三)真空泵油(四)液压油,(一)透平油,透平油的精制程度很高，并加入了抗氧、防锈、抗泡剂等添加剂。外观呈浅黄色，透明度好，主要用于大型水泵电动机轴承的润滑，还可用于液压传动油的基础油。常用的透平油有HU20、HU30、HU46三种，具体采用哪一种油，应满足制造厂要求，若未注明，一般采用HU30较多。,(二)压缩机油,主要用于活塞式空气压缩机气缸润滑。因与压缩空气接触，氧的密度大，工作温度高，故油易氧化。为了保证高温下安全运行，要求油的闪点至少要比排气温度高40，一般允许排气温度最高不得超过160，所以油的闪点不得低于200。压缩机油具有良好的热氧化安定性，不宜用其他油代替，否则容易生成油泥把活塞环粘住，甚至引起气缸爆炸。,(三)真空泵油,真空泵油用于润滑和密封各种真空泵机件，要求油质具有低的饱和蒸气压力，才能在真空泵中的高温、低压条件下不易蒸发；以保证获得低的真空度。,(四)液压油,液压油是用在液压传动系统中的工作介质。要求液压油具备粘度适当、粘温性能好、润滑性和抗磨性良好、抗泡沫性好；还要求有良好的抗乳化性能、防锈性能、不腐蚀金属，以及对密封材料有良好的适应性能。液压系统常采用普通机械油(2040号)或透平油(20号或30号)作传动介质，但工作可靠性不高和油的使用寿命较短，故对精密的液压传动装置需用专用液压油。,四、油压装置及压力油系统,在大型泵站中，油压装置是用来供给水泵叶片调节机构压力油的设备。油压装置包括集油箱、压力油箱、电动油泵、逆止阀、放油阀、安全阀、压力继电器、过滤器、油管及附件等。,五、油系统设备的选择,透平油系统包括透平油桶、油泵、滤油机及管路系统等。根据大型泵站的运行特点，大型同步电动机及水泵的轴承润滑油均不需要引到外部来循环冷却，一次加足后，如果油质满足要求，不需要更换，因此大型泵站的油系统比较简单。油系统一般只接受新油和保存一定数量的储备油。,透平油系统的设备一般应满足以下技术要求。(1)清油设备即压力滤油机应保持在8h内可清净一台机组的最大用油量。压力滤油机一般为移动式，可以直接在机房进行清油工作。(2)油泵保证4h充满机组用油设备的油量，油泵的扬程应保证克服管路损失及高差。一般设两台，一台移动式油泵用以接受新油和排出污油；一台固定式油泵供设备充油时用。(3)油管一般采用无缝钢管，管径可根据受油、清油及供油设备确定。,六、油系统设备的布置及保安、防火要求,油系统可布置在泵房内，如检修场地的第二层或者在泵房的一端。其建筑面积可按油箱的数目和尺寸确定，高程应尽可能满足在检修用油设备时能自流排油。油管的干管沿泵房长度敷设，与水气管路布置在同一侧。可以固定在电动机层楼板下面，也可以布置在联轴器层墙上。支管在机组段范围内引至机组各用油设备，为便于安装管路，最好将油箱布置成一列式。油处理室一般放在泵房水泵层一端。,（一）油系统设备的布置,（二）保安防火要求,(1)防火距离。当油箱设在封闭室内时，其要求见表52规当油箱容量在5m以下时，如果有空地检修可紧靠墙壁。表5-2 油箱防火距离,(2)当油库放在室内时，其墙、地板和天花板必须是耐火材料，与其他房间隔绝，门面包铁皮，而且要有向外开启的安全门。(3)要有良好的通风系统，对油处理室每小时换气不少于5次，油化验室3次，以免爆炸和工作人员中毒。(4)当油箱放在室内时，lm3以上容量的油箱应有事故排油阀，而且阀门在相邻的室内操作；当容量大于l0m3时，必须在远距离操作事故排油阀。(5)要有良好的消防设备。(6)油箱本身设有防爆、淋水、降温措施。(7)油库和油处理室禁止设置发生火花的电气、机械和采暖通风等设备。在长期运行中油的性质会逐渐劣化，大型泵站的油处理一般都采用机械净化处理。,第五节 压缩空气设备,空气具有压缩性，由于压缩空气使用方便，易于贮存和输送，利用它作为介质传递能量已在泵站中得到广泛的应用。在泵站压缩空气系统中又可分为高压和低压两类。高压系统压力一般为2.5MPa4.0MPa，主要用来为油压装置的压力油罐补气，以保证转轮叶片调节机构所需要的工作压力。此外，还用于闸门的冲淤。利用高压空气清理检修闸门门槽，使检修闸门放下时不致于被石子等杂物搁置而影响闸门的密封止水性能。,低压空气系统的压力一般为0.81.0MPa，它的供气对象如下。(1)当水泵机组停机时，供气系统供气给制动闸，进行机组制动。(2)当虹吸式出水流道停机断流时，供气给真空破坏阀，顶起气缸的活塞，使阀盘打开。(3)向转轮止水空气围带供气。空气围带的安装位置略低于水泵轴承密封装置，两者的目的是相同的，但平板密封装置用于开机时起止水作用，而空气围带用于停机时起止水作用。(4)供给泵站内风动工具及吹扫设备用气。(5)变电站配电装置(空气断路器、气动隔离开关等)用气。高、低压供气系统常组成一个供气系统，使运行更为可靠和灵活。,一、压缩空气系统,压缩空气系统是由空气压缩机、贮气罐、空气管路及其附件仪表等组成。空气压缩机有高压空气压缩机和低压空气压缩机。在大型泵站中，常将高压空气压缩机和低压空气压缩机组成一个如图5-10所示的系统。高压空气压缩机直接供气给油压装置的压力油箱，低压空气压缩机将气送至贮气罐，再供给机组制动及真空破坏阀用气。同时高压空气压缩机也有管路进入贮气罐，当贮气罐压力不足时，也可以向贮气罐补气。,(一)空气压缩机,空气压缩机按工作原理分为速度型和容积型两大类。速度型空气压缩机在高速旋转叶轮作用下，气体获得巨大动能，然后在扩压容器中急剧降速，使气体的动能转变为压力能。它有轴流式、离心式和混流式三种。容积式空气压缩机靠在气缸内作往复或回转运动的活塞使容积缩小而提高气体压力。它有回转式和往复式之分。回转式有滑片式、螺杆式和转子式；往复式有膜式、活塞式两种。,泵站常用的活塞式空气压缩机由机座、气缸、活塞、连杆、配气阀、飞轮等主要部件组成。空气压缩机的所有零部件都安装在机座上，机座为铸铁件，机座上部开有侧孔，以便检查、维修；机座下部为底油箱，盛有润滑油。气缸般为铸铁件，周壁镶有水套，以供冷却水循环之用。若为气冷则在气缸壁上装有多片散热片，以传递缸内热量，由空气带走并散发掉。活塞由合金铝或优质铸钢制成，上有活塞环槽，以装配活塞环，活塞环主要起密封作用。活塞内部有活塞销座，用销子连接活塞与连杆。连杆由钢质材料制成，一端与活塞连接，另一端装在曲轴的连杆轴颈上。气阀使吸气管或排气管与气缸有规律地连通。最常用的是自动作用阀，它依靠气体的压力顶开阀，依靠弹簧力和自重来关闭阀。活塞式空气压缩机，是依靠在气缸内作往复运动的活塞来对气体进行压缩。有时为了获得高压力的压缩空气，可将几个气缸串联起来工作，连续对空气进行压缩，这种空气压缩机称为多级空气压缩机。,(二)贮气罐,贮气罐是空气的存贮器，具有双重作用。一方面在空气压缩机工作时，可以消除气体在系统中所产生的压力波动现象，起稳压作用；另一方面又能存贮压缩空气。当压缩空气贮量满足使用要求时，空气压缩机可停止工作。贮气罐应设置安全阀、压力表和排泄阀等，还应按有关规定进行15倍工作压力试验。,(三)油水分离器,油水分离器主要由内体和外体两部分构成。内体中装有若干个小白瓷块组成的过滤罩，使气体流动方向不断改变，促使油从气体中分离出去。,(四)汽水分离器,因为空气中含有水分，进入空气压缩机后，其中一部分以水汽形式进入各管路中，使管路和设备锈蚀。因此，在空气压缩机与贮气罐之间装设有汽水分离器。空气进入汽水分离器后，由于绕流而使水离析出来，以便排除。,(五)管路,(1)压力管路。空气压缩机的空气管路由连接气缸、冷却器和油水分离器的管路组成。空气压缩机在运转时，空气首先经过过滤器进入一级阀到一级气缸内，压缩后从排气阀排出，经管路进到一级冷却器，由一级冷却器排出进入二级气缸，从二级气缸管路进入二级冷却器，从二级冷却器出来的空气，经管路进入油水分离器，过滤后的空气通过压力管路供给各部位使用。(2)冷却水管路。冷却水由水泵连续不断地送到一级冷却器，由一级冷却器排出的水经管路流人一级气缸体水套的下部；水即从这单向上通入到二级气缸水套内，冷却气缸后，从二级气缸排出的冷却水再进入到二级冷却器内，最后由排水设施排出泵房。,二、空气压缩系统的选择,在确定空气压缩机的技术参数时，首先应根据用气设备决定所需的空气总量和压力范围，以保证这些设备的正常工作。,(一)空气压缩机的选择,1高压空气压缩机的选择,(1)用气量确定。高压空气压缩机主要用于供给油压装置的压力油箱补气用。其用气量可按式(5-11)计算。(5-11)式中 QK高压用气量，m3min；V压力油箱的充气容积，m；P压力油箱最大工作压力，2.32.5MPa；t压力油箱充气到全压的时间，一般定为2090min。,(2)空气压缩机工作压力的选择。当采用空气压缩机直接向压力油箱充气时，可选用额定压力为2.5MPa或2.8MPa的空气压缩机。(3)空气压缩机台数的确定。由于水泵的叶片调节是逐台进行的，故每次充气时间均不太长，如果出现故障，可在间歇时间修理。因此，一般只选用一台，不考虑备用机组。,2低压空气压缩机的选择,(1)真空破坏阀用气量可按经验公式计算。(5-11)式中 QK真空破坏阀用气量，m3min；V1全站真空破坏阀全部开启后气缸下腔的容积，m3；V2贮气罐的容积，m3：p1真空破坏阀设计工作压力，MPa；p2贮气罐压力的下限值，可取0.6MPa；K贮气罐的安全系数，一般取1.5；T贮气罐恢复工作压力的时间，一般为2040min。,(2)机组制动用气。q=qt(5-13)式中 q机组制动用气，m3；q制动过程中每秒用气量；t制动过程延续时间，一般为13min。q和t均由电机厂提供。低压空气压缩机主要是供给真空破坏阀和机组制动器的动力气源，以及站内其他用气。其压力一般选定为0608MPa，容量以30min内能使贮气罐及压缩空气干管内压力达到真空破坏阀所需开启压力的上限较好。,(二)贮气罐的选择,贮气罐容积的选择，应考虑到当空气压缩机因事故停车不能自行供气的情况下，贮气罐内的存气即使在真空破坏阀开启下限值时，仍能使全站真空破坏阀开启两次而压力仍保持在真空破坏阀设计工作压力以上。贮气罐的容积V2可按式(5-14)计算。(5-14)式中符号意义同式(5-12)。用上述公式求得的容积还要根据风动工具、制动器动力以及吹扫用的动力用气量予以适当加大。贮气罐的尺寸，可以根据贮气罐的容积求出其高度或直径，再根据所用材料的允许应力计算出贮气罐的厚度。,(三)空气压缩系统管路的选择,空气压缩系统管路多采用无缝钢管。对于高压空气压缩系统干管选用管径32mm、壁厚25mm的无缝钢管，支管管径15mm。对于低压空气压缩系统的干管，一般选用管径为50100mm，支管管径25mm。,三、压缩空气系统的技术保安和布置上的要求,(1)空气压缩机供气的贮气罐，其工作压力应与空气压缩机的工作压力相同，若贮气罐工作压力较小，则应在空气压缩机与贮气罐之间装设减压阀。(2)在高、低压系统连接管上，如高压系统向低压系统供气，应装设减压阀，减压阀后装安全阀和压力表，如低压系统向高压系统供气，应装设逆止阀。(3)每台空气压缩机和贮气罐上均应装置保护设备，如压力表、安全阀、压力调整器、油水分离器、温度继电器等。在空气压缩机与贮气罐之间的管路上应装逆止阀。(4)空气压缩机的吸风口应保证不吸人易爆气体。容积较大的贮气罐(10m3以上)应设单独房间，且有泄压孔洞。,(一)技术保安要求,(5)为实现空气压缩机的自动启动，正常或事故停机，卸荷以及减压阀的自动开关等，必须在贮气罐和配压阀上装设接点压力表来控制。接点压力表的动作整定值按各用户的要求压力确定。(6)为保证空气压缩机的可靠运行，一般应设有以下保安装置：润滑油超过70时空气压缩机自动停机；空气压缩机的出口(终端冷却器前)气温达到180时，空气压缩机自动停机；水冷式空气压缩机，当冷却水中断时，空气压缩机应自动停机；在多级空气压缩机的各级气缸内，当气压过高时，应自动泄压或停机。,(二)布置上的要求,(1)在大型泵站中，通常将空气压缩机和贮气罐布置在电机层或副厂房的一端。其管路系统与油系统管路沿泵房一侧并列布置，在机组段内引出支管到机组。(2)当管路长度超过4050m时，应装设弯曲形的伸缩节，以适应温度变化对管路的影响，管路坡度不应小于0.30.5，末端设放气阀。(3)空气压缩机室的高度一般为3.5m左右，压缩机之间的间距一般不少于1.5m；压缩机至配电盘的距离为23m；至墙壁的间距一般不小于1.Om；与贮气罐的间距应尽量紧凑，一般可按0.5m考虑。空气压缩机室的门窗应向外开。,第六节 通风设备,在泵房中由于电动机等电气设备，以及在运行过程中太阳的辐射而发出大量的热量，尤其在夏天排灌季节，往往造成泵房内温度很高，不仅影响工作人员的身体健康，同时也使电动机绝缘老化，效率降低。实测资料表明，当电动机周围的温度达50时，则功率降低25。因此，必须充分重视泵房的通风降温问题，特别是干室型泵房，应保证泵房内外温差不超过35。,泵房通风降温的方法有两种：一种是依靠泵房内外的温差形成风的作用，使泵房内外的空气进行交换，达到降温的目的，这种方法称为自然通风。另一种是依靠通风机所造成的压力差，强迫空气进入或排出泵房，这种方法称为机械通风。在泵房设计时，由于自然通风和采光统一考虑，所以自然通风比较经济。因此，在泵房通风降温设计时，应首先选择自然通风。只有在大、中型泵站及泵房简体埋深较大的干室型泵房，当自然通风不能满足要求时，才采用机械通风。,一、自然通风,依靠泵房内外的温度(热压)或风对建筑物的作用(风压)，使泵房内和泵房外的空气进行交换达到通风降温的目的。空气压差可能在两种情况下形成，一种是冷热两部分空气在自身重力作用下使空气对流，叫热压通风；另一种是外界风力的作用，使空气对流，叫风压通风。风压通风随时间、季节而变，当无风时风压不能保证。因此在进行通风计算时，不考虑风压的作用，只作热压通风计算。,热压通风的工作原理如图5-11所示。当泵房内的空气温度比泵房外的空气温度高时，室内的空气,重度比室外的空气重度小，因而在建筑物的下部，泵房外空气柱所形成的压力要比泵房内空气柱所形成的压力大。由于存在着这种因温度差而形成的压力差，造成泵房外温度比较,低的空气，就会从泵房下部窗口进入泵房内；同时，泵房内温度比较高的空气，也就会从泵房上部窗口排出泵房外，这样泵房内外就形成了空气的自然对流。,图5-11 热压通风示意图,热压的大小取决于泵房内外空气的重度差和上、下排风口、进风口之间的距离，热压的大小可由式(5-15)进行计算。P=h风(外一内)(5-15)式中 P由泵房内、外空气温差而产生 的热压，MPa或mmH2O;h风进风口和排风口中心线之间 的距离，m，外泵房外空气重度，kNm3；内泵房内空气重度，kNm3。,从式(5-15)可以看出，在泵房内外空气温度一定的情况下，欲增加热压通风的效果，只需增大两个风口中心距离即可，这也是泵房窗户做成高低窗口的主要原因。自然通风的设计是根据泵房的散热量来计算通风所需要的空气量及根据泵房内外的温差来计算所需要的进、排风口面积。然后与实际所开窗口面积相比较，如果实际需要的面积小于实际所开窗口面积，则自然通风能满足。反之应调整门窗面积和高度，或加设机械通风设备。,1泵房热源散热量,在泵房中主要热源是电动机，其他设备的散热量以及太阳辐射热等，可以用相当电动机散热量的10来考虑。泵房的散热量可按式(5-16)进行计算。(5-16)式中 Q泵房内散热量，kJh；8601kW功率相应的热当量，kJ(kWh)；机电动机效率，；N电动机输出的最大功率，即水泵工作点 的最大轴功率，kW；Z电动机运行的最多台数。,2通风所需的空气量,根据上述热压通风原理可知，进入泵房内的冷空气传入室内的热量与泵房内的散热量之和等于排出的热空气带走的热量，可用式(5-17)表示。Gct外+Q=Gct内(5-17)式中 G通风量，kgh；Q散热量，kJh；C空气比热，kJ(kg)，干空气的比热一般采用C024kJ(kg)；t内-t外泵房内外温差，一般采用35。,3所需进排风口面积,如图5-11所示，泵房外墙上开有窗口1和2，当泵房外无风时，由于泵房内温度高于泵房外温度，形成内外空气柱重力压差，热空气从上部窗口2(以下简称为排风口)排出，冷空气从下部窗口1(以下简称为进风口)进入，设进风口和排风口的面积分别为F1和F2，两者中心线的距离为h风，在进排风口之间一定高度上存在着内外压力相等的一个平面，即在这一平面上泵房内外压差等于零，此面称为等压面。,则进(排)风口的面积为(5-18)式中 F进(排)风口的面积，m2；进入或排出的空气重度，kNm3；进(排)风口局部阻力系数；其余符号意义同前。对于北方的中、小型泵站，一般用开窗通风面积与泵房地板面积的比值来判定是否满足自然通风要求，即实际开窗通风面积大于泵房地板面积的2030时，就能满足通风散热的要求。,二、机械通风,机械通风方式有局部通风和全面通风两种。全面通风是在墙上进风或排风位置上设置通风机进行通风，使全室达到降温的目的。局部通风是把通风管直接通到电动机，使热量通过管路排出室外。若电动机产生的风压不能克服风道系统的全部阻力时