摘要：排水系統使用簡易真空箱替代多級離心式水泵的底閥，使離心式水泵腔體及進水段達到真空效果，實現了水泵運行時的無底閥起動。其具有維護容易快捷、使用可靠、結構簡單、制作方便等特點，應用效果良好，可推廣應用。
　　關鍵詞：排水系統；離心式水泵；真空水箱；結構原理；應用效果
　　
　　1引言
　　孟莊礦區—230m水平中央水泵房經工程技術人員設計改進，選用150DL30—30×9型水泵3臺，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，排水管中水流實際速度1.95m/s；吸水管中水流流速1.4m/s。泵的電機選用與泵配套的JR126—4/225型，功率225kW，轉速1480r/min。經該礦多年使用的經驗，考慮底閥的一用多害，則以用真空水箱替代底閥進行無底閥排水。
　　2真空水箱的結構及參數
　　離心式水泵真空水箱由箱體、進水管、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，依照實驗和經驗比較，要求設計箱體容積時，箱體容積是吸水管容積的4～6倍為準。為達到密封效果，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密，密封良好，應達到相應的抗滲漏技術要求，保證無漏氣現象出現。為保證密閉性，吸水管和排水管應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，注水管與主排水管路連接，通過注水閘閥對泵體和水箱注水，在水泵的正常運行情況下，真空箱無需注水，僅在箱內水被抽干等突發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聯鎖，來消除上述故障）。注水杯僅用于初次排水時，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時，只要擰開絲堵放水并注水沖洗內部即可，一般根據箱內的淤積程度而定。
　　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，在吸水管的進口端還應加裝濾罩。
　　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械，它是利用大氣壓原理和高速旋轉的葉輪做功，將液體順導流槽和管道輸送出去。傳統的離心泵在開動之前，都要向進水管段至泵體內注滿水，以排除里面的空氣；泵開動后，在葉片旋轉離心力的作用下，泵內的液體作前進運動，經泵的導水圈，被多片葉輪分級加速后，沿排水管輸送出去。這時，泵的進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口。于是，水泵就連續地把水吸入和排出。
　　所謂真空水箱無底閥泵，即將水泵吸水管底部為了起動前灌引水所裝的單向逆止閥去掉。其工作原理是水泵運轉時，首先吸的是真空箱內的水。由于箱體內的水被排出，這時真空箱內形成一定的真空，水井內的水在外界大氣壓的作用下，通過吸水管進入真空箱，從而保證泵的進水源源不斷。
　　4真空水箱替代底閥性能參數驗算
　　在離心式水泵吸水管道上的濾水器中設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，整個管路總阻力損失計算如下：
　　（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——沿程阻力損失系數之和，取０.0301；lx——吸水管長度8m；dx——吸水管內徑（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之和，∑ξx=2×0.294+2×0.22+3=4.028；局部阻力損失系數之和中的2×0.294表示兩個90°彎頭；2×0.22表示有2個異徑管；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坐標上求得該工作點：流量Qm=179m3/h，揚程Hm=250m，效率ηm=0.75；均在水泵較佳的工作狀態。
　　5應用效果
　　真空裝置代替底閥后，使用效果及優點主要體現在：
　　（1）使用底閥的水泵常因底閥質量問題，加上雜物影響，使底閥密封不嚴、水泵灌不上引水而導致泵無法工作。真空水箱不存在這種情況，其本身是一個無底閥。
　　（2）底閥在檢修或更換的工作中，工作條件惡劣，勞動強度大；而真空水箱安裝于水井之上，人員無須下到井底去處理；大大減小了維護的勞動強度。
　　（3）由于真空水箱無運動閥件，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，操作簡便、運行平穩，在短時間內就能灌滿水，使用方便；
　　（5）節約了維修更換的費用。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），費用與相應的底閥相比，僅是其幾分之一。
　　（6）如果配合電控自動閥門的使用，能進行自動化操作。
　　（7）節電效果理想。通過實測，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，一年下來，會有可觀的節電效益。
　　（8）推廣實用性強，可廣泛應用于礦山、企業和城市給排水設施的地方。該礦目前已經在高村中央泵房、-230m中央泵房等處使用，運行均正常、效果很好，近年來都沒有出現因該真空裝置問題而影響正常排水的現象。
　　
　　參考文獻：
　　[1]洪勉成，陸培文，高鳳琴.閥門設計計算手冊[M].北京：中國標準出版社，1994
　　[2]陸培文.實用閥門設計手冊[M].北京：機械工業出版社，2002