1概述
在泵站設(shè)計(jì)，運(yùn)行管理等方面，對(duì)設(shè)備防凍應(yīng)給與足夠重視，避免因嚴(yán)寒造成設(shè)備損壞，因而造成不必要損失。
2嚴(yán)寒造成設(shè)備損壞的原因
冬季嚴(yán)寒造成設(shè)備損壞的原因主要是，設(shè)備及管路內(nèi)部充滿水，冬季溫度降低，水凍成冰膨脹，造成設(shè)備及管路破裂。因此必須采取措施，使設(shè)備及管路內(nèi)部水不至于凍成冰，或者排除設(shè)備及管路內(nèi)部的水，避免設(shè)備的損壞。
3.泵站冬季防凍措施
下面介紹不同形式泵站的幾種防凍措施。
3.1潛水電泵
采用潛水電泵的泵站，一般采用鋼制或混凝土井筒，自動(dòng)耦合安裝，安裝拆卸簡單。在出水管末端裝設(shè)拍門或閘門，冬季泵站不運(yùn)行，泵體經(jīng)井筒蓋吊出，關(guān)閉出水管末端拍門或閘門，出水管內(nèi)水經(jīng)井筒倒流至進(jìn)水池，井筒水下部分內(nèi)外均是水，膨脹系數(shù)一樣，不至于凍脹破裂，泵站防凍安全可靠。
3.2離心式水泵
采用離心式水泵的泵站，盡量采用抽真空啟動(dòng)方式，這樣在吸程允許下，既可以抬高水泵的安裝高程，減少土建開挖，停泵后進(jìn)水管及泵殼內(nèi)大部分水又可倒流回進(jìn)水池，避免冬季凍脹。
出水管的防凍，若出水池水可排空，出水管內(nèi)水放空既即可。若出水池水無法排空，則需在每臺(tái)水泵出水管內(nèi)末端加設(shè)閘門或拍門，冬季關(guān)閉，放空出水管內(nèi)積水。
若泵站采用自充水啟動(dòng)方式，可采用電加熱方法防凍，即關(guān)閉進(jìn)水管檢修閥門及廠內(nèi)出水管路最后閥門，兩閥門內(nèi)設(shè)備及管路內(nèi)積水放空，進(jìn)水管閥門及閥前廠內(nèi)管路，出水管閥門及閥后廠內(nèi)管路采用電加熱，防止管內(nèi)水凍冰。
3.3立式混流泵，軸流泵
3.3.1濕式結(jié)構(gòu)
廠房濕式結(jié)構(gòu)廠房多為中小型泵站，采用喇叭口進(jìn)水，水泵基礎(chǔ)在水下，水泵整體及出水彎管部分均淹沒在水中，由于水泵及管路內(nèi)外均為水，冬季凍在冰內(nèi)不至于造成設(shè)備損壞。
3.3.2干式結(jié)構(gòu)
廠房干式結(jié)構(gòu)廠房水泵基礎(chǔ)在水上，水泵層為密封，水泵層以上為干式。水泵泵殼一部分及出水管置于水泵層以上，必須保證此部分泵殼及出水管內(nèi)部有水又凍成冰。該形式泵站有以下幾種防凍措施。
1）水泵層充水防凍中小型干式結(jié)構(gòu)廠房泵站，水泵層不布置機(jī)電設(shè)備，冬季停泵后，在水泵層充滿水，與進(jìn)水池水位同高，使水泵整體及出水彎管部分均淹沒在水中，變成濕式結(jié)構(gòu)廠房，不會(huì)造成設(shè)備損壞。春季氣溫升高，排除水泵層積水，恢復(fù)為干11第4期（第335期）吉林水利2010年4月式結(jié)構(gòu)廠房，有利于設(shè)備運(yùn)行維護(hù)。
2）電伴熱帶加熱保溫電伴熱帶加熱保溫，即在水泵層以上泵殼及出水管路充水部分纏繞自限溫電伴熱帶，外加保溫層。
電伴熱帶技術(shù)主要是運(yùn)用高分子導(dǎo)電塑料為發(fā)熱元件，采用并聯(lián)線路設(shè)計(jì)，使每根伴熱電纜內(nèi)母線之間的導(dǎo)電電阻，發(fā)熱功率隨溫度的變化而變化，實(shí)現(xiàn)了電纜自身的溫度感應(yīng)和全自動(dòng)的溫度調(diào)控。
自限溫電伴熱帶周圍的溫度降低時(shí)，導(dǎo)電材料的分子收縮，分子間的碳碳鍵間距變小，從而材料的電阻減小，流經(jīng)材料的電流增加，使得伴熱電纜的輸出熱量增加。周圍溫度升高則反之。
自限溫電伴熱帶原理，結(jié)構(gòu)自限溫電伴熱帶的選擇，按照管道所在地區(qū)的冬季最低溫度與所需維持的管道溫度（一般水管道防凍設(shè)定為5）的溫差值，計(jì)算管道所需維持溫度下的熱損失量。根據(jù)相所設(shè)計(jì)的管道直徑，選用的保溫材料及厚度，一般保溫材料采用巖棉，保溫厚度50mm.根據(jù)管道的熱損失量，查找自調(diào)控伴熱的特性曲線，按所需維持溫度下的伴熱電纜的發(fā)熱功率大小，選擇自調(diào)控伴熱電纜的型號(hào)和長度。要求電伴熱電纜在所需維持溫度的發(fā)熱功率比管道或容器的熱損失量多于20%以上。
該方案運(yùn)行維護(hù)簡單，但從節(jié)能角度不經(jīng)濟(jì)。
3）冬季防凍排水防凍排水，即冬季排空水泵進(jìn)出水流道內(nèi)積水，防止凍脹，損壞設(shè)備。此方案需要在每臺(tái)水泵進(jìn)水流道進(jìn)口和出水流道出口均設(shè)置一道閘門，冬季停泵，關(guān)閉進(jìn)出口閘門，排空流道內(nèi)積水，同時(shí)必須考慮隨時(shí)排除流道內(nèi)閘門漏水。防凍排水可與檢修排水同時(shí)考慮，共用一套設(shè)備管路。
檢修及防凍需設(shè)置一集水井，在每臺(tái)水泵進(jìn)水流道最低點(diǎn)設(shè)置排水管及相應(yīng)排水閥，排水管經(jīng)排水總管或排水廊道排水至集水井。冬季排空流道內(nèi)積水，打開每臺(tái)機(jī)組流道排水閥門，使閘門漏水及時(shí)順暢的排至集水井，集水井內(nèi)設(shè)排水泵，由液位信號(hào)器自動(dòng)控制。
設(shè)計(jì)及施工時(shí)，排水管及總管或排水廊道要有一定坡度，保證排水暢通，及時(shí)，閘門漏水不至于存留在流道內(nèi)，凍死排水管路，造成設(shè)備損壞。
此方案運(yùn)行維護(hù)簡單，經(jīng)濟(jì)合理，故多數(shù)泵站采用。
4.結(jié)語
寒冷地區(qū)，冬季設(shè)備防凍是個(gè)不可忽視的問題，無論是設(shè)計(jì)，施工還是運(yùn)行管理，必須引起足夠重視。應(yīng)根據(jù)各泵站不同特點(diǎn)及實(shí)際情況，采取切實(shí)有效的防凍措施，做到即經(jīng)濟(jì)適用，又安全可靠。
潛水電泵冬季防凍較簡單，安全可靠，從泵站選型考慮，可盡量采用；離心泵需采用排除泵及管路內(nèi)積水的方法防凍；小型立式軸流，混流泵可采用濕式廠房結(jié)構(gòu)或采用冬季水泵層充水的防凍方法；大中型立式軸流泵，混流泵可采用電伴熱帶加熱保溫的方法或流道排水的防凍方法。
電伴熱帶簡單可靠，但不經(jīng)濟(jì)；流道排水的防凍方法，經(jīng)濟(jì)適用，推薦采用，但從設(shè)計(jì)和施工考慮，必須保證排水通暢，避免排水不暢造成凍脹，損壞設(shè)備。 |