用于设备的工业建筑物及该工业建筑物的运行方法

摘要

本发明涉及一种工业建筑物，它包括一净化室和一个具有冷却水泵的泵房，泵房与净化室直接连接并有这样的腔室几何结构，即，它在设备运行时基于冷却液高的流速可避免干扰性涡流形成。由于这两个腔室相互紧邻布置，取消了迄今通用的稳流段，因而导致成本降低。

说明书

本发明涉及一种用于设备尤其是用于发电设备的工业建筑物，它有一泵房和一个冷却水净化室。此外，本发明还涉及此工业建筑物的一种运行方法。

在工业设备中，尤其在发电厂中，设备运行必需冷却水。使用冷却水的一个典型的例子是在发电厂冷却塔内冷却蒸汽。冷却水通常取自天然水源，例如取自河和湖，它首先在净化室内净化，然后通过具有设在那里的泵的泵房向设备的各部件输送。在大型工业设备中，泵系统的输送功率每秒钟为多个立方米冷却水。因此，流动路径、净化冷却水用的净化装置、泵房以及尤其泵，均设计成大容积的。为了泵可靠和持续地无故障运行，冷却水流往泵中的入流特性是关键。为此，尤其要求冷却水尽可能无涡流地流入泵内。

由于结构方面的条件，净化室及其出口截面通常设计得很狭窄和很高，反之，流动技术上连接在净化室下游的泵房设计得宽和扁平，并例如设计成带房顶的泵房。由于这种极端不同的腔室几何结构以及由于在净化室内或沿流动方向在净化室下游的内部配件，已使冷却液产生紊流。为避免这种紊流或涡流导致形成干扰泵工作的表面涡流或地面涡流，通常在净化室与泵房之间设稳流段。该稳流段有不可谓不大的空间需求，这不利于降低工业建筑物的建造成本。

在书藉“Lexikon der Technik”(Lueger著，第4版，第6卷：Lexikonder Energietechnik and Kraftmaschinen，A-K，Rudolf von Miller出版，Deutsche Verlags-Anstalt GmbH，Stuttgart，1965，666-667页和669-670页)中，公开了一种发电设备用的工业建筑物。此工业建筑物有一个用于安置冷却水泵的泵房和一个净化室。此工业建筑物设计为具有若干进水室在一个露天水域旁的引水建筑物，水均匀地和尽可能无涡流地流入各进水室，以及，水域的底不因入流的水被扬起或破坏。

本发明的目的是提供一种设备用工业建筑物以及该工业建筑物的运行方法，其中保证设备在其生产成本低的同时能更可靠地运行。

按本发明为达到涉及工业建筑物方面的目的，令此工业建筑物有一个用于安置冷却水泵的泵房和一个净化室，其中，泵房与净化室直接连接并有这样的腔室几何结构，即，在设备运行时为避免干扰性涡流使冷却液有高的流速。

在这里，本发明从令人惊讶的认识为出发点：净化室可直接设在泵房前面，也就是说可以取消常见的稳流段，却不会在泵房内产生干扰性的涡流，尤其是表面涡流。避免涡流通过恰当地几何设计泵房就可以达到，这种设计导致比较高的流速。在流速与涡流形成之间的这种关系出人意料，因为迄今的认识恰恰相反，为了获得预期的效果走相反的路，换句话说为了避免涡流应将流速调整得尽可能低。足够高的流速取决于多种因素，尤其还取决于要泵送的冷却液的量。在具有每秒多个立方米流量的泵的大型工业设备中，迄今规定在稳流段内的流速约0.5m/s。为了避免涡流，调整为与此流速相比为更高的尤其约在2-3m/s之间的流速。

此设计决定性的优点在于，取消了稳流段进而减小了工业建筑物的结构体积，并因此导致显著降低用于此工业建筑物的制造成本。

优选地将腔室几何结构设计为，在运行时提高冷却液进入泵房时的流速。

在传统的设备中以及在这里所说明的设备中，在设在净化室内的净化机内部冷却水的流速约为1m/s。在传统的设备中，此流速通过稳流段在进入泵房时降到约0.5m/s，而按本实施方式，相比之下为了形成足够高的流速，规定提高此速度。

优选地，在进入孔处连接一相对于泵房侧壁倾斜延伸的壁段，冷却水通过此进入孔流入泵房。因此在泵房内避免了产生涡流的典型起因的逆流空间。

按一种特别优选的实施方式，泵房设计用于按这样的方式给泵定位，即，通过泵管的排挤作用可靠地防止流动从壁面分离，尽管在泵房入流区内通常存在大的扩张角。这一点优选地采取下列措施达到：在泵安装后使得用于流入泵房的冷却液的流动截面缩小。在这里可以在一个大的范围内改变泵管的直径，所以在同样的泵房内既可使用具有小管径和高叶轮转速的泵，也可使用具有大管径和低叶轮转速的泵。在这里管径和叶轮转速选择为，能达到一个低的所谓“有效水头高度”(泵的净吸压头NPSH)，以避免所谓气蚀，亦即避免形成汽泡以及汽泡突然崩破。为此，尤其是泵的中心线离泵室后壁的距离以及泵吸入钟(Pumpensaugglocke)的离地净高，作为吸入钟直径和泵房尺寸的函数来确定。

为了避免壁面涡流和地面涡流以及为了在泵管内获得一种可接受的速度剖面，按优选的设计有下列可交替选择和优选地加以组合的特征：

-在泵房地板上泵的区域内有一个大体垂直于冷却水入流方向延伸的导流潜坎(Leitschwelle)，它尤其用于朝泵的方向改变冷却水流动方向；

-在泵房地板上大体沿入流方向延伸的纵向潜坎，作为地面涡流的流动阻力；

-纵向潜坎在泵房后壁上延续，作为尤其垂直延伸的壁面潜坎；

-壁面潜坎离泵房的房顶有一定距离，此泵房设计为加了顶盖的泵房，以便为了避免涡流保证泵有足够的环流；

-类似于在进口区内的情况，泵房侧壁通过倾斜延伸的壁段过渡到泵房后壁；

-泵房地板相对于泵房后壁倾斜；

-在去泵房的进入孔内设尤其垂直于泵房地板延伸的纵向薄板；

-泵房的内部空间在需要时可通过流动技术上的连接装置从外部进入，此连接装置用来另外抽取冷却水或用于测量冷却剂的特性。抽取冷却水例如为了借助冷却水灭火或临时用于清洗的目的。为此这些泵通常设在泵房内或稳流段内。但是这些泵造成流动阻力并往往成为形成表面涡流的原因。采用通过腔室壁的流动技术上的连接装置，便可取消在内部空间配置这些泵；

-在采用泵管穿过泵房房顶的所谓管壳泵时，则附加地或交替地可在房顶上方抽出大量补充的水。此水通过泵管与房顶之间的环形间隙离开泵房。

除了在泵房本身内采取的特殊措施外，按优选的进一步发展还在净化室内采取一些避免涡流以及稳流和使流动均匀化的措施，这些措施均有助于流动的均化。为此，类似于泵房的情况，净化室去泵房的进口区内有倾斜延伸的侧壁。此外，净化装置优选地直接设在泵房的进入孔前并完全围绕此进入孔。此净化装置优选地在其背对泵房的一侧有导流板。

另一种可供选择的实施形式优选地通过将泵设计为混凝土蜗壳泵实现，其中，混凝土蜗壳构成泵房的房顶。混凝土蜗壳泵优选地配备一根插入泵房的吸水管。

为达到涉及方法方面的目的，按本发明在一种包括泵房和设在泵房内用于冷却水的泵以及包括直接与泵房相邻的净化室的工业建筑物中，使冷却水在净化室内首先被净化，接着使之以高的流速流入泵房，所以不形成对于泵的工作产生干扰的涡流。

所述有关工业建筑物的那些优点和优选的实施形式也大致适用于本发明方法。

下面借助附图进一步说明本发明的实施例。附图分别用示意图表示：

图1是一种工业建筑物的局部侧视剖面图；

图2同样是一种有混凝土蜗壳泵的工业建筑物的局部侧视剖面图；以及

图3是泵房的水平剖面俯视图。

按图1和图2，尤其用于大型工业设备例如发电厂的工业建筑物2具有一个泵房4和一个净化室6，净化室6和泵房4互相直接通过一公共的壁8相邻。净化室6和泵房4在流动技术上通过一进入孔10互相连通。泵房4设计为所谓加顶盖的泵房并有一房顶28。在泵房4内设一具有泵管16并离泵房地板12一定距离的泵14。泵在形成环形间隙29的情况下穿过房顶28。在泵房4内泵管16的端头连接一吸入钟17(Saugglocke)。与按图1通常单独的泵14不同，按图2的泵设计为混凝土蜗壳泵14a。它有一混凝土涡壳，混凝土蜗壳由置入建筑物结构内的混凝土构件19或由建筑物结构本身构成。端头装有吸入钟17的吸水管20从混凝土蜗壳泵14a延伸到泵房4内，所以吸入钟17处于一个有利于工作的高度。

在净化室6内，直接在进入孔10之前并完全覆盖此进入孔地设一个形式上为过滤器或筛滤设备22的冷却水净化装置。它尤其设计为所谓的筛带机(Siebbandmaschine)。筛带机有一条有许多筛面24的循环筛带，筛面在进入孔10区域内用于净化冷却水以及在筛带机上部区域内例如通过喷射清洗。此筛滤设备22优选地连接在另一些没有进一步表示的净化装置的后面。

冷却水通常取自天然水源，经由入流口26进入净化室6，在那里被净化并接着通过进入口10被泵14抽入泵房4。此工业建筑物2就水源的水位而言安排成，当水位在高水位H与低水位N之间自然波动时，吸入钟17，亦即泵14的入流区，被冷却水位超过足够的高度。因为在超过高度过小的情况下会恶化在泵管16内的流动质量。这尤其发生在水位降到房顶28以下时。因此，这种条件只在特殊的工作情况下以及有限的时间内才允许，例如在泵14起动时，此时水要通过长的通道和长的管路供入工业建筑物2。此外，超过足够高的水位还有助于避免所谓的气蚀，亦即避免汽泡的生成和突然崩破导致形成损坏材料的压力波。所表示的将泵房4设计为具有房顶28的带顶盖的泵房，防止形成表面涡流。

下面借助图1和图3说明避免产生涡流的特殊措施。由图3可见，连接在进入口10上的壁段30相对于泵房侧壁32倾斜地延伸，侧壁32再通过一个后部的倾斜壁段30a过渡到泵房后壁34。在泵房地板12上设一导流潜坎36(Leitschwelle)以及一纵向潜坎38(Laengsschwelle)，它们有三角形横截面并且彼此成十字交叉布置。其中，纵向潜坎38沿冷却水的入流方向40延伸。导流潜坎36首先用于使冷却液朝泵14转向。为此，如图1所示，它优选地设在泵轴线42的前面一些。导流潜坎36和纵向潜坎38可以有相同的剖面形状，或不同的剖面形状和不同的尺寸。纵向潜坎38用于防止产生地面涡流。它延续到一壁面潜坎44内，后者在泵房后壁34上垂直向上延伸，但离房顶28有一定距离，以便使泵14能有冷却液充分环流。壁面潜坎44主要用于使流动的冷却液易于朝泵的方向转向。

在泵房4的后部区内，泵房地板12通过角部补偿片46与后部壁段30a和泵房后壁34斜交，图1中用虚线表示出这一点。它用于改善地面流动方向的改变以及减少在此区域内的流动紊流度。总之此泵房4的特征在于，尽管采用平的界面，它仍能不突然改变流动，因此尽管有不寻常的高的速度水平，仍能实现在泵管16内低的紊流度。因此，通过在关键区域内的这种倾斜布局，泵房4可认为基本上无棱角。在这些附图中冷却液典型的流路用虚线箭头线表示。按图1取消了在进入口10的地板区域内的角部补偿片，因为在那里本身构成了一种稳定的涡流48，它按一种稳定的辊的方式起所谓“液压球轴承”的作用，所以其余的流动基本上不受影响地流过涡流48。减小涡流48可例如通过进入口10的地板区域适度倾斜达到。

尤其倾斜的前部壁段30可避免流动从泵房壁分离。这也通过泵管14的排挤作用达到，这一作用决定性地取决于泵14的尺寸及其相对于壁段30的位置。尤其是冷却液的流动截面在进入口10的连接处减小，从而使冷却液以提高了的流速进入。这一方面防止了流动分离，并因而有助于避免涡流。另一方面，由于高的流速水平，以简单和可靠的方式就做到了在表面不形成固定的涡流。也就是说这种固定的涡流只是在产生足够平缓的流动时才具有稳定性。在这里，泵房几何结构的这样一项重要特征恰恰避免了这样一种比较平缓的流动。在正常的水位N时，房顶28可改善泵管16内的速度分布。

为了在净化室6与泵房4之间的过渡过程中特别关键的区域内有较抑制筛滤设备22引起的干扰，在那里设基本上垂直于泵房地板12定向的纵向薄板50。此外，为了恰当地导流，净化室6的侧壁52相对于进入孔10倾斜。筛滤设备22还在其背对进入口10的那一端有导流板54，它们相对于此边侧成直角或成斜角地设在筛滤设备22的前侧。

在腔室壁8内，优选地在壁段30的区域内，设在流动技术上与泵房4内部空间连通的连接管道56。通过它可从泵房4抽取冷却水，而无须在泵房4的内部空间中采用一些对冷却剂流动有负面影响的泵。此外，通过此流动技术上的连接管道56可从事测量，例如水位测量，而不会对泵房4内的流动带来影响。作为替换或附加措施，在按图1的实施例中，亦即在采用所谓管壳泵的情况下，可以抽取更大量的冷却水。在这里，冷却水通过房顶28与泵管16之间的环形间隙29流动。

采取上述种种措施，以可靠的方式既避免了形成地面涡流也避免了产生表面涡流。其关键在于冷却液在泵房4内有高的流速。除了可取消稳流段这一重要的优点外，泵房4能在泵14的冷却水位超过比较少的条件下可靠运行。因为与传统的设计相比形成表面涡流的危险显著减小。甚至在低水位N降到减小后的水位R时，这例如可能会在起动时出现并可能降到低于房顶28的水平面，在泵房4内的冷却水流动仍有足够的稳定性。因此必要的水位超越高度基本上只取决于气蚀问题。由于减小了超越量，降低了工业建筑物2必要的结构高度，所以减少了制造费用。