井灌节水工程设备及规格性能.docx

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井灌节水工程设备及规格性能

井灌节水工程设备及规格性能

管灌系统所需设备除水源工程外，包括各种机泵、低压管件、附属管件、出水口装置及多孔口灌水管等。

一、常用水泵的类型及其性能

水泵与机井配套，就是机井配上合适的水泵。

（一）泵井配套注意事项

在选醒水泵时应注意：

1、水泵出水量要与机井出水量相适应

水泵的额定出水量应与机井和经抽水试验得到的最佳或最大允许出水量相适应。

不然所配水泵出水量过大，机井容易涌沙损坏；水泵出水量过小，则不能充分发挥机井的作用。

2、合理确定静、动水位埋深

水位埋深是选用水泵型号及确定水泵安装高度的依据，因为水位变化除与水泵出水量有关外，还与水文、地质条件、降雨多少有关系，为保证水泵性能在水位下降或上升一定范围内正常工作，应对静水位埋深变化进行预测。

有时以干旱年份的最枯水位埋深为依据，以避免过快更新水泵，造成浪费。

若这时的动水位埋深不超过8米，将离心泵安装在地面，若超过8米，但采取下卧机泵措施后，离心不泵的安装高度距动水位（指泵轴中心至动水位的垂直高度）仍小于8米，仍可选用离心泵；如果水位过深应选用潜水电泵可深井泵。

3、井管口径应大于水泵井下部分的外径

为了便于安装，并防止破坏井壁，所选水泵除水量和扬程适宜外，水泵的井下部分最大外径应小于井壁管内径，并给有一定间隙。

（二）水泵铭牌主要参数的意义

生产厂为方便用户了解水泵性能，出厂前均在水泵适应位置利用铭牌将该水泵的型号，主要技术参数做简要说明。

1、流量（Q）

流量是水泵在额定转速时，单位时间（每秒或小时）能打出的水量。

通常以升/秒或吨/小时表示，有时也用立米/秒或立米/小时表示。

2、扬程（H）

扬程是指水泵在额定转速运行时，能达到的提水高度。

单位用米表示。

水泵的扬程有总扬程、净扬程、损失扬程之分。

总扬程为净扬程（机井动水位至水泵出口中心或出水池水面的垂直高度）与损失扬程（由于水流磨擦、进口、出口、弯管、渐变、突然扩大或缩小等损失的扬程）之和。

3、功率（N）

功率是指机械在单位时间（每秒）内做功的大小。

单位用马力或千瓦表示。

1马力＝75公斤.米/秒

1千瓦＝102公斤.米/秒

在水泵名牌或有关资料上常见有“有效功率”、“轴功率”、“配套功率”，它们的含意是：

（1）有效功率

有效功率是指水流经水泵时所获得的能量，即水泵传给水流的净功率。

可由水泵出水量和扬程、水的容重（r）计算出来。

用公式表示即：

N有效＝r.H.Q/75=　r.H.Q　（马力）

75

或N有效＝r.H.Q/102=　r.H.Q　（千瓦）

102

（2）轴功率

轴功率是指水泵运转时，需动力机传送给水泵轴上的功率，有效功率与水泵功率之比，即为水泵轴功率。

用公式表示即：

N轴＝N有效/η。

（3）配套功率

配套功率是指带动水泵正常互作动力机应具有的功率，水泵轴要消耗一部分功率。

此外，为了使动力机不常常处在满负荷状态互作，配套机械的功率总要略大于水泵轴功率，以保护动力机。

所以，配套功率比轴功率大一些。

4、效率

效率是表示水泵能量利用的指标。

水泵在互作时，由于轴承、填料和轴等机械运动的磨擦及水泵内的涡流现象，都要损失一部分能量。

所以，动力机传给水泵轴的功率，不可能全部变成有效功率。

有效功率总要比轴功率小些。

有效功率和轴功率的“比值”就是水泵的效率。

农用水泵的效率一般在65～85％之间。

5、转速

转速是指泵轴（叶轮）每分钟的转速，常用转/分表示，水泵的额定转速，一般是1450转/分或2900转/分，水泵在运转时实际的转速高、低，对泵的出水量、扬程、功率都有直接影响。

这是水泵性能中的一个很重要的指标；水泵的转速改变后，出水量、扬程、轴功率都随之改变。

6、允许吸上真空高度

允许吸上真空高度是指水泵能达到的吸水高度一般水泵的允许吸上高度在8米以内，如果泵轴中心距动水位的垂直高度加上吸水管的损失扬程，小于水泵允许吸上真空值，可以保证水泵正常出水量；若超过水泵的允许吸上真空高度值，水泵出水量就会减少；超过越多，汽蚀现象越严重，水泵也就抽不上水来。

7、口径

口径是指水泵进口的内径，其大小常时表示（1英坟＝25.4毫米）

8、级和段

级和段是一指一台水泵上叶轮个数。

只有一个叶轮的叫单级泵或单段泵，两个以上叶轮的叫多级或多段泵。

级（段）数越多，总扬程越高，轴功率也越式。

9、比转数

比转数又称比速，是指水泵总扬程1米，功率为1马力，流量为0.075吨/秒时，叶轮的转速。

比转数高低，为区为水泵类型，是离心泵、混流泵，还是轴流泵的一个标准。

比转数量大，扬程，功率越小；反之，比转速减小，扬程、功率越大。

（三）水泵型号的意义

所谓水泵型号，是指较简单的字母，符号或数字标出水泵的结构形式、用途、性能的一种方法。

如果知道了水泵的型号的意义，就可帮助我们准确、迅速地选出与实际需要相适应的水泵。

1、BA型离心泵

此离心泵是卧式，单级叶轮、单面进水的臂悬式水泵。

它是一种中小型出水量，中等扬程的离心式水泵。

这类水泵的出口径为1.5～8英寸（1英寸＝2.54厘米，下同），允许吸上真空高度值为5～8米，每小时出水量在10～360吨。

口径在4英寸和4英寸以下的转速为2900转/分；口径在6英寸和8英寸地上的，转速为1450车/分。

BA型离心泵的特点是体积小，便于搬动，动力机与水泵可用联转器传动或通过皮带传动，水泵的出水量可根据需要改变方面，便于检查修理，适于动水位较浅，出水量较小的场合使用。

这种水泵的型号意义，以4BA－18A为例说明如下：

4－水泵进口内径，近于4英寸，为4×25＝100毫米。

18－缩小为1/10并化为整数的叶轮比转数，就是比转数为180。

A－表示该泵更换了一个外径较小的叶轮。

2、深井泵

深井泵的出水量与扬程和选择范围很广，运用比较可靠，但安装检修比较困难，不能在井管弯曲较大的情况下安装。

常见的深井泵有SD型，JD型等类型。

前一种水管用法兰连接，适用于机井的口径为8～10英寸；出水量每小时为10～520吨，扬程22～99米。

这种泵口径在6英寸及6英寸以上的转速均为2900转/分；口径在8英寸以上（包括8英寸）的，其转速为1460转/分。

深井泵型号的含义是：

如：

SD10×3

10－表示井管的最小直径10英寸；

3－表示此深井泵有3个叶轮。

河北省石家庄水泵厂和保定市东凤水泵厂对同一意义同前，80表示出水量（单位为吨/小时），如8JD80×10型号中。

8－表示井管的最小直径为8英寸；

80－表示出水量（单位为吨/小时）；

10－表示叶轮个数。

2、潜水电泵

潜水电泵由密封式电机与水泵连成一体，是机泵完全侵没在水下的一种抽水机械，运转部件由水润滑。

深井潜水泵与轴泵相比较，具有重量轻，可节约大量金属材料，制造成本较低；安装简便，可比长轴深井泵快几倍；使用胶管送水；可安装稍有弯曲的管井上使用，还可使井口的工程大为简化，现就如何使用和保护好潜水泵谈几点意见：

（1）潜水泵下水时，要用悬吊绳索栓在泵体上的两侧吊壁处，然后再将水泵缓缓落入水中，不可将泵沉底，更不能随便抛入水底，以免受乱石撞击损坏或被泥浆浸没泵体，造成冷却不良，损坏电机。

（2）潜水泵的电源开关要用配套的水泵开关箱，不能乱用其它开关，更不能直接用胶皮电缆接电源。

有接头部门的电源严禁落地和涉水，以免发生人员触电事故。

（3）潜水泵泵体较易，易搬动，容易发生失窍事故，在使用运转中要加强监护看守，一般要求人不离泵，泵转人在。

水泵长期不使用的，要进行检修涂油等技术保养。

（4）潜水泵的上部是水泵，下部是电动机，电动机的胶皮电缆通过环氧树脂密封口接入机内，电缆不能当吊绳使用。

要注意电机密封情况，防止渗水烧坏电机。

在了解了这些水泵型号型号含意及各种型号的水泵特点后，即可根据实际情况选择适合本地条件并较经济合理的水泵。

二、低压管材的规格性能

低压管材种类及其规格性能是管灌系统规划设计不可缺少的重要资料。

对此，各有关厂家和水利部门先后进行了研究，取得了丰硕成果，并已推广应用。

（一）塑料软管的研究与应用

近几年来，我们与塑料工业部门和有关厂家密切协作，不断改进软管的品种和质量，从而推动了管灌技术的发展。

1、改性聚乙烯软管

它是以高强度树脂为主要原料另加改性剂，经吹塑制成。

选料配方及工艺参数等均采取最优方案。

该产品由青岛塑料七厂研制成功，已推广普及，其技术特点如下：

（1）产品规格齐全，折径100～400mm；

（2）理化性能指标与外观标准符合含有关规定；

（3）允许工作压力0.01～0.05MPa，安全系数1.5～2，满足使用要求；

（4）强度较高，韧性较好，质地柔软适应性强；

（5）价格便宜，小规格软管0.6～0.8元/m，可用1.5～2年，有关指标见表1，注：

折径＝圆周长/2＝1.571×直径。

改性聚乙烯软管技术规格表1

折径

（mm）

直　　径

壁厚（mm）

重量（kg/m）

长度（m/kg）

mm

英寸

100

64

3.5

0.25

0.46

21

120

76

3.0

0.30

0.066

15

140

89

3.5

0.30

0.077

13

160

102

4.0

0.30

0.088

11.4

180

115

4.5

0.35

0.116.

8.6

200

127

5.0

0.35

0.128

7.8

240

153

6.0

0.40

0.76

5.7

280

178

7.0

0.50

0.258

3.9

320

204

8.0

0.50

0.293

3.4

400

255

10.0

0.60

0.412

2.4

2、转型维塑软管与薄壁涤塑软管

（1）轻型维塑软管，用维轮纶纱织成管坯，内径涂塑经挤压制成，是一种管壁较薄，适用于低压管灌的管材，其主要技术指标是：

①产口规格有内径50.65.75mm，壁厚1.4～1.6mm；

②工作压力达0.15～0.2MPa，安全系数大于2.5；

③管材质量较好，使用寿命可达5年，适于平原或丘陵小型管灌灌区，单价4.0～6.5/m。

（2）薄壁涤塑软管，是山东省威海市塑料三厂用引进设备研制成功的新产品，它和一般在维（棉）塑软管相比，有以下特点：

①设备、工艺先进，生产效率高；

②产品系列化，且规程标准全，可产内径φ38，50，65，75，100及150mm的各种软管。

③工作压力达0.2～0.35MPa，安全系数大于3；

④管材质量好，强度高质地柔软，内壁光滑，适用于平原和丘陵地区管道输水灌溉，价格合理，用户欢迎，使用年限在5年以上。

3、橡塑软管或PVC软管

这种软管以聚氯乙烯为主要原料，掺入橡胶塑料或改性剂，经挤压制成。

其规格有内径50，65，75，10mm,壁厚0.6～1.0mm，其特点是：

强度较高、柔性较大，工作压力达0.1MPa左右，使用寿命可达3年，价格1.3～2.5元/m，是一种较好的输水软管。

各种塑料软管最大内水压力即破坏压力试验指标见表2。

（二）塑料硬管的研制与应用

为了满足生产的需要，及时提供低压硬塑料管材，近几年来，由青岛、天律、烟台、临朐、保定和沧州等塑料厂，先后研制成功PVC、EE、PP薄壁硬管，并推广应用，以下介绍几种薄壁硬塑管材。

塑料软管最大（破坏）内水压力表2

管材类别

规格（mm）

最大内水压力（MPa）

折径

直径

厚度

低密度聚乙烯软管

120

76

0.30

0.060

160

107

0.25

0.046

200

127

0.30

0.038

250

169

0.25

0.043

改性聚乙烯软管

100

64

0.25

0.089

100

64

0.30

0.109

120

76

0.25

0.085

140

89

0.30

0.085

160

102

0.30

0.070

200

127

0.35

0.068

240

153

0.40

0.067

280

178

0.45

0.064

300

191

0.50

0.065

400

255

0.60

0.062

橡塑软管（PVC软管）

100

64

0.80

0.18～0.20

120

76

1.00

0.18

轻型维塑软管

100

64

1.40

≥0.60

120

76

1.60

0.48～0.60

薄壁涤型软管

100

64

1.30

0.90～1.20

120

76

1.50

≤0.90

1、薄壁PVC硬管

以往，轻PVC硬管的壁厚3.5～5.0mm，工作压力达0.4～0.6MPa，为节约原材料，降低造价，满足低压管灌的要求，1985年同青岛塑料二厂试制了外径110.125，160mm，壁厚3.0mm，左右的薄壁硬管，价格降低了30％以上。

当年在某些管灌试区应用，效果良好。

近年来，有上海塑料制品工业研究所，烟台塑料一厂、临胸塑料建材厂和沧州塑料三厂等，在原有基础上又用了改进，壁厚减至1.7～2.5mm，其规格性能符合设计要求，现已广泛应用，这种管材主要优点是：

①重量轻是钢材的五分之一，便于运输、施工、降低劳动强度，提高工效；

②质量好，内壁光滑，水流阻力小，埋入地下寿命右达30年双上，耐腐蚀、无毒；

③安装连续方便，承插粘接，接头处密封可靠，止水性好；

④综合费用较低，减少原材料45％左右，较轻型管降低造价35％。

关天热变形问题，这是塑料管的一个特性，变形率大，线涨系数约为铸铁的六倍，经实际使用证明，由于它性质的相互作用，如弹性模量，应力松驰和热传导效应。

就降低了膨涨带来的问题，只要在施工中注意温差的影响和回填要求，可以保证在下管网的稳定长期使用。

2、内光外波纹双壁聚氯乙烯硬管

簿壁PVC硬管的研制与推广，对管灌技术的发展确实起到了一定的促进作用，但随着管壁厚度的减少，管材的刚度和承受外荷能力也有所降低，约束管材的生产工艺和施工安装带来一定的不利因素。

为了研制一种既能降低管壁厚度，节省原材料和降低造价，又具有较大刚度和承受外荷载能力的新型管材，山东省枣庄市塑料一厂，会同农田灌溉研究所，利用引进的生产设备，试制成功了内光外波纹比壁PVC管（简称双壁波纹管），为管道输水灌溉提供了一种新型管材。

填补了我国管材系列中的一项空白。

由于双壁波纹管具有内光外波纹的结构特点，使这种管材比国际管（厚3.2mm）节省原材料52％，单价降低35％，管材的扁平刚度大为提高，达到0.36MPa，约为薄壁管的3倍以上，在填土的外截作用下，径向变形率为2％，小于允旗变形率5％，其它物理性能指标也达到国际和美国有标准的要求。

试验证明：

双壁波纹管的输水性能和普通光滑塑料管基本相同，由于破坏压力，管材本身达1.3MPa以上，接头密封压力达0.7MPa，完成满足工程设计和生产要求，现已推广应用，经北京大兴县等地试验，这种管道由于采用承插连接，胶圈密封，因而施工安装方便，止水效果她，每小时可安装300多米。

3、改性聚氯乙烯硬管

改性聚乙烯硬管是以HDPE为主要原料，采用共混改性技术生产的新产品，山东省莱阳市塑料二厂试制成功，1989年通过省级鉴定，“该产品有显著的技术经济效益的社会效益，填补了省内空白，具有国内先进水平。

”

产品保持了HPOE管材的自身优点，同时具有韧性好，抗冲击，耐应力开裂性能好，抗氧化耐腐蚀等优点改性HPDE管材在自来水、排灌工程采用热承插连接，安装省互、省料、非常便利，其工作压力分别为：

0.25MPa和0.4MPa等压力等级，也可根据用户要求生产各种压力级别的管材。

4、大口径聚氯乙烯卷绕管

这是从西班牙引进的一种管材，它利用局部加筋的硬PVC塑料带状材，通过专用螺旋卷管机，在工厂或现场卷线而成的一种大口径塑料管道，该管材具有结构新颖，重量轻、管段长、管径大（∮100～∮1000mm）和强度较高等优点，价格也较合理，适用于低压输水等。

三、配套管件与多孔灌水管

管件与多孔灌水管是管道工程配套不可缺少的组成部分，包括三通、弯头，各种闸阀，多孔口灌水管及附属建筑物等。

（一）三通、弯头和变径管

1、混凝土三通与弯头

混凝土三通，弯头一般可自行预制，采用30％水泥，70％石屑或细砂，水灰比0.4，工艺要求较高，其规格标准按生产需要确定，内径200mm，壁厚30mm的三通及90℃弯头，每个造价10元左右。

2、硬塑料三通，弯头与异径管等管件

硬塑料管件目前有的厂家已定型生产，例如：

山东省建筑设计院桓台塑料建材厂，可生产硬聚氯乙烯（UpVc）管件系列产品，规格齐全，质量优良，它以PVC为主加入多种助剂，合理配方，配合挤出造粒，然后一次注射成型

此外，该厂还可提供聚氯乙烯A型、AB型两种不同浓度的粘合剂，内含有对mL多份高效有栈溶剂使用前将被粘合处，清理干净，（不得有水，油污及其它杂质）。

把被粘合处涂抹均匀，立即装配，安装好后，停放24小时，即可应用。

为了工程配套方便，减少投资，有些施工单位采取自行加工焊接的办法，规格质量也不错，价格便宜，现已推广普及

3.软管塑料三通和接头

在塑料软管干支分水处，也可采用软“三通”连接，在软管接头处，除采用快软按头外，也可选用塑料“卡环接头”或简易硬塑接头。

（二）闸阀型式及其作用

1、控制闸

用于管路调配水量的节制闸，以往多采用工业闸阀，但造价太高，不例推广，近年来，山东有的单位试制成功了箱式控水闸，比较适用，价格较低，如单体式每个60元，又体式不超过110元，适用管径φ50～160mm，其结构形式由箱体部分，止水部分和密封部分组成，经测验，内水压0.5MPа时，密封止水效果良好，启闭300次后，运行无问题。

2、自动进排气阀

管道进、排气阀是水泵出口与管道连接的保护装置，其特点是：

具有自动进排气的功能，当机泵开启时可排除管道内的多余气体，若突然停机可立即进气消除负压，避免机泵倒转，保护设备安全，该阀是张汪水利站研制的，设计合理，结构简单，价格便宜，运行可靠，效果十分明显。

3、管道安全阀

管道安全阀是低压管道系统正常运行的重要保护装置，一般安装在管道首端或中下游的适当位置，它的主要作用是防止突然启闭阀门或其它非正常操作而产生的水陲与爆管现象，可起到调压塔或调压管的作用，目前，在生产中应用的安全阀有两种：

（1）浮球式安全阀：

此阀是山东省邹平县试制的，结构简单，使用方便，效果明显，每个造价12元，其中橡皮球的大小与硬（柔）度需按设计要求确定，其工作原理是：

当管道内水压力超过设计指标时，橡皮球因受水压立即自孔口弹出，从而消除水陲压力，保护管道安全，另外，它还具有进排气的作用，在我市鲍沟，张汪两镇均有运用。

（2）弹簧式安全阀：

采用φ114钢管制作，由阀体（立管、法点、出水导管）、弹簧调压器（弹簧、调压螺丝、弹簧座）和阀门压盖等部分组成，此阀工作原理是：

首先将已安装好的安全阀，用压力表调试到某一限值。

当管道内水压力大于安全阀压力时，压缩弹簧自动顶开阀盖，水从阀口排出，消减了水锤压力，当管道内水压力峰值排除后，安全阀关闭从而保护了管道系统的正常运行，其造价：

φ75～φ160为30～70元/个

（三）多孔灌水管

末级多孔灌水管在国外称田间闸管系统，近几年来，我为有些单位已开始进行研制并应用，在材料方面，主要有软塑料，尼龙绸或布涂胶等多种，每条50～70m，有的亦可采用硬塑料（异径）管焊接，每节5～6m，用快速活接头连接它是半固定式系统出水口以下，直接灌水入畦的重要附件，其作用很大。

灌水管的孔口间距可根据畦田的宽度和浇地方式确定。

灌水管管径和孔口直径，应根据实际需要及水力计算确定，孔口的流速不能过大，以免冲坏土地和作物，所以，在同一条灌水管上可能同时有几个孔口工作。

多孔口灌水管规格和适宜开口数（个）

d1（mm）

d2（mm）

65

75

90

100

115

125

50

2

3

4

5

6

8

65

1

2

2

3

4

5

75

1

1

2

2

3

90

1

1

2

2

100

1

1

1

115

1

1

注：

d1－灌水管直径，d2－孔中直径

此外，为冬季防冻或事故性泄水，需管道尾端高退水设施，为防止管道淤积，可在管道适当位置骤然沉砂地，以备清淤。

五、给水装置类型及特点

给水装置包括给水栓与简易出水口，它是管灌系统的关键部分，在工程中用量甚多，投资比重较大，应合理选型，配套，达到既适用又节省的目的。

（一）对各种出水口的考核

为进一步研究，推广我国现有较好的给水栓或出水口，1988年北京市水科所，在大兴县管灌示范区，进行了全面的应用考核，不同型出水口，在水力学性能、防渗、漏止水压力，结构坚固性方面均能满足低压灌溉的技术要求，局部水头损失系数从0.56至3.3，由于出水口的流速很小，管道工作压力常在0.05MPа左右，一般出水口的防漏止水压力均大于此值：

对比的主要批标原则要求是：

设计合理，操作简便，牢固耐用，造价低廉。

上述出水口都在一地定地区的范围内被使用，并都有特色，各地应因地制宜予以选用。

（二）给水栓的种类及期选配

给水栓（出水口）的种类繁多，各有优缺点，目前，多半未定型投产，一般由生产单位自行制作，价格在30～50元之间，应按照管灌工程需要合理选配。