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水泵出口管道设置橡胶接头或伸缩接头应注意的问题

在管道上安装可曲挠橡胶接头或伸缩接头,包括带伸缩接头的阀门,可补偿管道的伸缩变化及安装误差,还可以减少管道震动对其他设备造成的伤害,这两种接头在民用建筑中多用于水泵站及震动剧烈的管道上,主要起隔离作用,在工业建筑中与阀门或设备连接,主要为方便阀门及设备的维修和更换。

       安装在水泵出水口端和管道系统中的可曲挠橡胶接头或伸缩接头,如未配置防拉脱和限位装置螺栓,当管道系统运行时,管道内的流体作用在管道盲端,阀门,异径管,弯头等管件上的推力即盲板力,使可曲挠橡胶接头膨胀,或使伸缩接头伸长,可能会推动管道产生一定的滑动偏移。当水泵出口水压较高时,会沿管道轴心方向产生一个较大的推力,如果在设计中没有采取消除管道系统盲板力的措施,轻者可发生管道或设备偏移,重者会推坏泵壳或将可曲挠橡胶接头由法兰中拉出和将伸缩接头拉开,造成供水系统无法正常工作。因此,在水泵配管设计时,应分析管道系统自身是否可消除盲板力,如消除不了,就应选用防拉脱可曲挠橡胶接头和限位伸缩接头或设置固定管架,以消除盲板力对管道系统的影响,避免造成不必要的损失,保证系统的安全运行。

       1、盲板力对不同水泵配管的影响

    (1)水泵采用弯头配管

      水泵采用弯头配管时,水泵的进水管和出水管都安装由可曲挠橡胶接头。由于水泵的进水管水压很低通常静水压力小于0.04MPa,有的工程还为负压,在水泵进水管上安装的可曲挠橡胶接头在低水压的作用下,膨胀变形非常小,管道内的水流所产生的盲板力对管道系统不会造成大的影响。水泵出水管的可曲挠橡胶接头在水压的作用下,会沿管道轴心方向向两端膨胀偏移,同时推动管道偏移,推动力为管道系统工作水压下所产生的盲板力。由于管道出水方向干管为埋地敷设,土壤的阻力使得管道不能偏移,因而管道的偏移量全部转向水泵出口的玩头上,水泵出口与弯头之间形成一个杠杆的作用。在水泵出水压力的作用下,盲板力推动着弯头,使得作用在水泵水泵出口上的力成倍增加,由此可能出现水泵启动后自身转动偏移或泵壳被推裂的现象。

     (2)水泵采用直线配管(干管敷设在管沟内)

       水泵采用直线配管(干管敷设在管沟内)时的水泵配管,水泵的进水管和出水管也都安装有可曲挠橡胶接头,由于水泵端为固定基础,可视为固定端,管道不会发生偏移,因而盲板力所产生的管道轴心推力全部转向水泵出水端的干管,管道干管会发生偏移,当偏移量过大时,就有可能出现可曲挠橡胶接头由法兰中拔出的现象。

     (3)水泵采用直线配管(干管埋地敷设)

       水泵采用直线配管(干管埋地敷设)时的水泵配管,水泵配管的出水干管采用埋地敷设,土壤的阻力使得管道不会发生偏移,出水压力所产生的盲板力由水泵基础和埋地敷设的出水干管相互作用而抵消。在供水压力较低和管径较小时,不会发生管道偏移和可曲挠橡胶接头由法兰中拔出的问题,已建成运行近20a的工程(出水管道管径DN500mm,供水压力0.55MPa),可以说明这个问题。当管径较大或水压较高时,出水压力所产生的盲板力会很大,对水泵端和埋地出水干管会产生很大的推力,由于出水干管埋地敷设,土壤的阻力使得管道不能偏移,推力全部转向作用于水泵,因此易发生水泵地脚螺栓及水泵基础被破坏的情况。

     (4)水泵采用立式配管

        当水泵出口采用立管配管时,管道上安装的可曲挠橡胶接头在水压产生的盲板力作用下会膨胀并推动管道向上移动,当水压过大的时候,可曲挠橡胶接头有从法兰中拉脱出来的可能。当水泵出口管道上安装有伸缩接头时,会发生伸缩接头被拉开的现象。

        2、不同水压作用下盲板力分析

       在不同水压作用下,水泵出口管道盲端所产生的盲板力大小,可以看出随着管径和水压的增大,水流所产生的盲板力也增大。一般在管径不小于150mm时,安装有可曲挠橡胶接头的管道,就宜设置防拉脱装置螺栓或固定管架来消除水压所产生的盲板力。

       3、水泵出口配管盲板力的应对措施

    (1)在水泵配管设计中,当系统需要安装可曲挠橡胶接头时,应分析管道系统自身是否可消除盲板力的影响,如消除不了,就应选用带防拉脱螺栓的可曲挠橡胶接头或设置固定管架,以消除盲板力造成的管道偏移。

     (2)在水泵配管设计中,如果只是为运行检修和更换设备方便,配置安装可曲挠橡胶接头时,应分析管道系统是否必须按照可曲挠橡胶接头。

     (3)在明敷和架空管道的设计中,建议尽量少采用伸缩接头,这样可以减少管道系统可能出现的渗漏现象,当必须采用伸缩接头时,应选用带限位装置螺栓的伸缩接头或设置固定管架以消除盲板力造成的管道偏移。

       4、产品的选用

       现在国内市场上已有带防拉脱装置螺栓的可曲挠橡胶接头和带限位的伸缩接头产品供选用。由于防拉脱可曲挠橡胶接头盒限位伸缩接头的用途很广,使用场合有所不同。因此各生产厂家的产品差别很大,有的产品上防拉脱装置盒限位装置只是配几根很细的螺栓,当产品使用在水泵出水口管道上,用于消除出水压力产生的盲板力时,存在着所配螺栓偏少和偏小,拉杆螺栓的抗拉强度不够的问题。所以在选用防拉脱可曲挠橡胶接头和限位伸缩接头时,应选用拉杆螺栓配置较大较粗的,并应根据水泵的工作压力和系统的试验压力进行必要的校核计算。

        5、防拉脱螺栓和限位螺栓装置

       防拉脱螺栓和限位螺栓装置的计算,一般应先根据水泵的工作水压或系统的试验压力来计算管道系统所产生的盲板力,再根据管道系统的盲板力计算防拉脱和限位装置所需螺栓的数量和规格,各等级螺栓的抗拉强度可从国家标准中查询参考。

       防拉脱和限位装置所采用的拉杆螺栓一般宜采用高强螺栓,这样可减少所配螺栓的数量,拉杆螺栓通常采用双头长螺栓。

       由以上分析可以得出,(1)在进行水泵配管设计时,若管道系统中需要设置可曲挠橡胶接头,首先应分析管道系统自身是否可消除盲板力的影响,再确定是否选用带防拉脱装置的可曲挠橡胶接头或者设置固定管架。选配防拉脱橡胶接头时,一般应对防拉脱装置所配的拉杆螺栓进行必要的校核计算。(2)在室外水泵配管设计中不应选用可曲挠橡胶接头,因为紫外线的作用会加速橡胶的老化,在室外水泵配管设计中宜选用双法兰传力接头或大栏杆金属波纹管补偿器,以消除盲板力对管道系统的影响。(3)在明敷和架空管道系统设计中建议尽量少采用伸缩接头,在地下管道系统的设计中,由于土壤阻力的作用,管道系统可消除盲板力的影响,地下管道系统对管道可能发生的渗漏问题要求不高,所以可优先选用带伸缩接头的阀门,以便阀门的的更换和维修。