摘要：排水系統(tǒng)使用簡(jiǎn)易真空箱替代多級(jí)離心式水泵的底閥，使離心式水泵腔體及進(jìn)水段達(dá)到真空效果，實(shí)現(xiàn)了水泵運(yùn)行時(shí)的無底閥起動(dòng)。其具有維護(hù)容易快捷、使用可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作方便等特點(diǎn)，應(yīng)用效果良好，可推廣應(yīng)用。
　　關(guān)鍵詞：排水系統(tǒng)；離心式水泵；真空水箱；結(jié)構(gòu)原理；應(yīng)用效果
　　
　　1引言
　　孟莊礦區(qū)—230m水平中央水泵房經(jīng)工程技術(shù)人員設(shè)計(jì)改進(jìn)，選用150DL30—30×9型水泵3臺(tái)，流量155m3/h，最大吸上真空高度6.6m；兩路主排水管選用ø194×6.5mm的無縫鋼管,ø219×6mm的無縫鋼管作吸水管，排水管中水流實(shí)際速度1.95m/s；吸水管中水流流速1.4m/s。泵的電機(jī)選用與泵配套的JR126—4/225型，功率225kW，轉(zhuǎn)速1480r/min。經(jīng)該礦多年使用的經(jīng)驗(yàn)，考慮底閥的一用多害，則以用真空水箱替代底閥進(jìn)行無底閥排水。
　　2真空水箱的結(jié)構(gòu)及參數(shù)
　　離心式水泵真空水箱由箱體、進(jìn)水管、出水管、注水控制閘閥及注水杯等組成，如圖1所示。
　　
　　箱體采用δ=8mm的A3鋼板卷制焊接而成，依照實(shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)比較，要求設(shè)計(jì)箱體容積時(shí)，箱體容積是吸水管容積的4～6倍為準(zhǔn)。為達(dá)到密封效果，箱體及吸水管、排水管、注水管、清洗管等各處連接部位的焊縫都要焊接嚴(yán)密，密封良好，應(yīng)達(dá)到相應(yīng)的抗?jié)B漏技術(shù)要求，保證無漏氣現(xiàn)象出現(xiàn)。為保證密閉性，吸水管和排水管應(yīng)潛入箱體并靠近底部，理想的距離是：吸水管口距箱底以250mm為宜，排水管口距箱底距離以150mm為宜。這樣，既可保證進(jìn)水管路和密封性，又可最大限度地利用箱體的有效空間，降低箱體的制作要求。真空箱安裝時(shí)，注水管與主排水管路連接，通過注水閘閥對(duì)泵體和水箱注水，在水泵的正常運(yùn)行情況下，真空箱無需注水，僅在箱內(nèi)水被抽干等突發(fā)故障的情況下才需要注水（也可以在排水池加裝水位控制器并與排水系統(tǒng)聯(lián)鎖，來消除上述故障）。注水杯僅用于初次排水時(shí)，向泵體注水而用。清洗管可用絲堵密封，在需要清洗箱底淤泥等雜質(zhì)時(shí)，只要擰開絲堵放水并注水沖洗內(nèi)部即可，一般根據(jù)箱內(nèi)的淤積程度而定。
　　由于采用了真空水箱代替底閥（底閥除消），為防止雜物被吸入泵內(nèi)，在吸水管的進(jìn)口端還應(yīng)加裝濾罩。
　　3真空水箱替代底閥的原理分析
　　離心式水泵是一種輸送液體的流體機(jī)械，它是利用大氣壓原理和高速旋轉(zhuǎn)的葉輪做功，將液體順導(dǎo)流槽和管道輸送出去。傳統(tǒng)的離心泵在開動(dòng)之前，都要向進(jìn)水管段至泵體內(nèi)注滿水，以排除里面的空氣；泵開動(dòng)后，在葉片旋轉(zhuǎn)離心力的作用下，泵內(nèi)的液體作前進(jìn)運(yùn)動(dòng)，經(jīng)泵的導(dǎo)水圈，被多片葉輪分級(jí)加速后，沿排水管輸送出去。這時(shí)，泵的進(jìn)口處則因水的排出而形成真空，吸水井中的水在大氣壓力的作用下，被不斷地壓入泵的進(jìn)口。于是，水泵就連續(xù)地把水吸入和排出。
　　所謂真空水箱無底閥泵，即將水泵吸水管底部為了起動(dòng)前灌引水所裝的單向逆止閥去掉。其工作原理是水泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，首先吸的是真空箱內(nèi)的水。由于箱體內(nèi)的水被排出，這時(shí)真空箱內(nèi)形成一定的真空，水井內(nèi)的水在外界大氣壓的作用下，通過吸水管進(jìn)入真空箱，從而保證泵的進(jìn)水源源不斷。
　　4真空水箱替代底閥性能參數(shù)驗(yàn)算
　　在離心式水泵吸水管道上的濾水器中設(shè)置的底閥不僅增加了管道阻力，加大了能量消耗，降低了水泵效率，而且也減少了水泵的吸水高度。真空水箱代替底閥以后，整個(gè)管路總阻力損失計(jì)算如下：
　　（1）吸水管阻力損失：
　　hx=λlxux2/dx2g+∑ξx•ux2/2g
　　=0.0301×8×1.282/0.207×2×9.8+4.028×1.282/2×9.8=0.434
　　式中，λ——沿程阻力損失系數(shù)之和，�。�.0301；lx——吸水管長(zhǎng)度8m；dx——吸水管內(nèi)徑（m）；ux——吸水管中的水流速度（m/s）；∑ξx——吸水管路附件局部阻力損失系數(shù)之和，∑ξx=2×0.294+2×0.22+3=4.028；局部阻力損失系數(shù)之和中的2×0.294表示兩個(gè)90°彎頭；2×0.22表示有2個(gè)異徑管；3表示無底閥。
　�。�2）管路總阻力損失：
　　hw=（hp+hx+up2/2g）×1.7
　　=（0.86+0.434+1.672/2×9.8）×1.7
　　=14.3（m）
　　按管路特性曲線與所選的150DL30×9型水泵特性曲線按同一比例畫在同一Q—Ｈ坐標(biāo)上求得該工作點(diǎn)：流量Qm=179m3/h，揚(yáng)程Hm=250m，效率ηm=0.75；均在水泵較佳的工作狀態(tài)。
　　5應(yīng)用效果
　　真空裝置代替底閥后，使用效果及優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在：
　�。�1）使用底閥的水泵常因底閥質(zhì)量問題，加上雜物影響，使底閥密封不嚴(yán)、水泵灌不上引水而導(dǎo)致泵無法工作。真空水箱不存在這種情況，其本身是一個(gè)無底閥。
　�。�2）底閥在檢修或更換的工作中，工作條件惡劣，勞動(dòng)強(qiáng)度大；而真空水箱安裝于水井之上，人員無須下到井底去處理；大大減小了維護(hù)的勞動(dòng)強(qiáng)度。
　�。�3）由于真空水箱無運(yùn)動(dòng)閥件，減小了管道的阻力，降低能量消耗，提高了水泵效率，相對(duì)于底閥而增加了水泵的吸水高度。
　�。�4）相比較噴射泵無底閥排水而言，操作簡(jiǎn)便、運(yùn)行平穩(wěn)，在短時(shí)間內(nèi)就能灌滿水，使用方便；
　�。�5）節(jié)約了維修更換的費(fèi)用。真空水箱的制作工藝要求不高，只要焊接處密封即可，材料也只要普通的低碳鋼板（不銹鋼板更好，免涂漆防腐），費(fèi)用與相應(yīng)的底閥相比，僅是其幾分之一。
　�。�6）如果配合電控自動(dòng)閥門的使用，能進(jìn)行自動(dòng)化操作。
　�。�7）節(jié)電效果理想。通過實(shí)測(cè)，有底閥泵排水155m3，耗電148kWh；而無底閥泵每排水155m3，耗電137kWh；顯然，按排水總量計(jì)，一年下來，會(huì)有可觀的節(jié)電效益。
　　（8）推廣實(shí)用性強(qiáng)，可廣泛應(yīng)用于礦山、企業(yè)和城市給排水設(shè)施的地方。該礦目前已經(jīng)在高村中央泵房、-230m中央泵房等處使用，運(yùn)行均正常、效果很好，近年來都沒有出現(xiàn)因該真空裝置問題而影響正常排水的現(xiàn)象。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
　　[1]洪勉成，陸培文，高鳳琴.閥門設(shè)計(jì)計(jì)算手冊(cè)[M].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1994
　　[2]陸培文.實(shí)用閥門設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002