專利名稱：用于設備的工業(yè)建筑物及該工業(yè)建筑物的運行方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于設備尤其是用于發(fā)電設備的工業(yè)建筑物，它有一泵房和一個冷卻水凈化室。此外，本發(fā)明還涉及此工業(yè)建筑物的一種運行方法。
在工業(yè)設備中，尤其在發(fā)電廠中，設備運行必需冷卻水。使用冷卻水的一個典型的例子是在發(fā)電廠冷卻塔內(nèi)冷卻蒸汽。冷卻水通常取自天然水源，例如取自河和湖，它首先在凈化室內(nèi)凈化，然后通過具有設在那里的泵的泵房向設備的各部件輸送。在大型工業(yè)設備中，泵系統(tǒng)的輸送功率每秒鐘為多個立方米冷卻水。因此，流動路徑、凈化冷卻水用的凈化裝置、泵房以及尤其泵，均設計成大容積的。為了泵可靠和持續(xù)地無故障運行，冷卻水流往泵中的入流特性是關鍵。為此，尤其要求冷卻水盡可能無渦流地流入泵內(nèi)。
由于結(jié)構方面的條件，凈化室及其出口截面通常設計得很狹窄和很高，反之，流動技術上連接在凈化室下游的泵房設計得寬和扁平，并例如設計成帶房頂?shù)谋梅俊Ｓ捎谶@種極端不同的腔室?guī)缀谓Y(jié)構以及由于在凈化室內(nèi)或沿流動方向在凈化室下游的內(nèi)部配件，已使冷卻液產(chǎn)生紊流。為避免這種紊流或渦流導致形成干擾泵工作的表面渦流或地面渦流，通常在凈化室與泵房之間設穩(wěn)流段。該穩(wěn)流段有不可謂不大的空間需求，這不利于降低工業(yè)建筑物的建造成本。
在書藉“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頁和669-670頁)中，公開了一種發(fā)電設備用的工業(yè)建筑物。此工業(yè)建筑物有一個用于安置冷卻水泵的泵房和一個凈化室。此工業(yè)建筑物設計為具有若干進水室在一個露天水域旁的引水建筑物，水均勻地和盡可能無渦流地流入各進水室，以及，水域的底不因入流的水被揚起或破壞。
本發(fā)明的目的是提供一種設備用工業(yè)建筑物以及該工業(yè)建筑物的運行方法，其中保證設備在其生產(chǎn)成本低的同時能更可靠地運行。
按本發(fā)明為達到涉及工業(yè)建筑物方面的目的，令此工業(yè)建筑物有一個用于安置冷卻水泵的泵房和一個凈化室，其中，泵房與凈化室直接連接并有這樣的腔室?guī)缀谓Y(jié)構，即，在設備運行時為避免干擾性渦流使冷卻液有高的流速。
在這里，本發(fā)明從令人驚訝的認識為出發(fā)點凈化室可直接設在泵房前面，也就是說可以取消常見的穩(wěn)流段，卻不會在泵房內(nèi)產(chǎn)生干擾性的渦流，尤其是表面渦流。避免渦流通過恰當?shù)貛缀卧O計泵房就可以達到，這種設計導致比較高的流速。在流速與渦流形成之間的這種關系出人意料，因為迄今的認識恰恰相反，為了獲得預期的效果走相反的路，換句話說為了避免渦流應將流速調(diào)整得盡可能低。足夠高的流速取決于多種因素，尤其還取決于要泵送的冷卻液的量。在具有每秒多個立方米流量的泵的大型工業(yè)設備中，迄今規(guī)定在穩(wěn)流段內(nèi)的流速約0.5m/s。為了避免渦流，調(diào)整為與此流速相比為更高的尤其約在2-3m/s之間的流速。
此設計決定性的優(yōu)點在于，取消了穩(wěn)流段進而減小了工業(yè)建筑物的結(jié)構體積，并因此導致顯著降低用于此工業(yè)建筑物的制造成本。
優(yōu)選地將腔室?guī)缀谓Y(jié)構設計為，在運行時提高冷卻液進入泵房時的流速。
在傳統(tǒng)的設備中以及在這里所說明的設備中，在設在凈化室內(nèi)的凈化機內(nèi)部冷卻水的流速約為1m/s。在傳統(tǒng)的設備中，此流速通過穩(wěn)流段在進入泵房時降到約0.5m/s，而按本實施方式，相比之下為了形成足夠高的流速，規(guī)定提高此速度。
優(yōu)選地，在進入孔處連接一相對于泵房側(cè)壁傾斜延伸的壁段，冷卻水通過此進入孔流入泵房。因此在泵房內(nèi)避免了產(chǎn)生渦流的典型起因的逆流空間。
按一種特別優(yōu)選的實施方式，泵房設計用于按這樣的方式給泵定位，即，通過泵管的排擠作用可靠地防止流動從壁面分離，盡管在泵房入流區(qū)內(nèi)通常存在大的擴張角。這一點優(yōu)選地采取下列措施達到在泵安裝后使得用于流入泵房的冷卻液的流動截面縮小。在這里可以在一個大的范圍內(nèi)改變泵管的直徑，所以在同樣的泵房內(nèi)既可使用具有小管徑和高葉輪轉(zhuǎn)速的泵，也可使用具有大管徑和低葉輪轉(zhuǎn)速的泵。在這里管徑和葉輪轉(zhuǎn)速選擇為，能達到一個低的所謂“有效水頭高度”(泵的凈吸壓頭NPSH)，以避免所謂氣蝕，亦即避免形成汽泡以及汽泡突然崩破。為此，尤其是泵的中心線離泵室后壁的距離以及泵吸入鐘(Pumpensaugglocke)的離地凈高，作為吸入鐘直徑和泵房尺寸的函數(shù)來確定。
為了避免壁面渦流和地面渦流以及為了在泵管內(nèi)獲得一種可接受的速度剖面，按優(yōu)選的設計有下列可交替選擇和優(yōu)選地加以組合的特征-在泵房地板上泵的區(qū)域內(nèi)有一個大體垂直于冷卻水入流方向延伸的導流潛坎(Leitschwelle)，它尤其用于朝泵的方向改變冷卻水流動方向；-在泵房地板上大體沿入流方向延伸的縱向潛坎，作為地面渦流的流動阻力；-縱向潛坎在泵房后壁上延續(xù)，作為尤其垂直延伸的壁面潛坎；-壁面潛坎離泵房的房頂有一定距離，此泵房設計為加了頂蓋的泵房，以便為了避免渦流保證泵有足夠的環(huán)流；-類似于在進口區(qū)內(nèi)的情況，泵房側(cè)壁通過傾斜延伸的壁段過渡到泵房后壁；-泵房地板相對于泵房后壁傾斜；-在去泵房的進入孔內(nèi)設尤其垂直于泵房地板延伸的縱向薄板；-泵房的內(nèi)部空間在需要時可通過流動技術上的連接裝置從外部進入，此連接裝置用來另外抽取冷卻水或用于測量冷卻劑的特性。抽取冷卻水例如為了借助冷卻水滅火或臨時用于清洗的目的。為此這些泵通常設在泵房內(nèi)或穩(wěn)流段內(nèi)。但是這些泵造成流動阻力并往往成為形成表面渦流的原因。采用通過腔室壁的流動技術上的連接裝置，便可取消在內(nèi)部空間配置這些泵；-在采用泵管穿過泵房房頂?shù)乃^管殼泵時，則附加地或交替地可在房頂上方抽出大量補充的水。此水通過泵管與房頂之間的環(huán)形間隙離開泵房。
除了在泵房本身內(nèi)采取的特殊措施外，按優(yōu)選的進一步發(fā)展還在凈化室內(nèi)采取一些避免渦流以及穩(wěn)流和使流動均勻化的措施，這些措施均有助于流動的均化。為此，類似于泵房的情況，凈化室去泵房的進口區(qū)內(nèi)有傾斜延伸的側(cè)壁。此外，凈化裝置優(yōu)選地直接設在泵房的進入孔前并完全圍繞此進入孔。此凈化裝置優(yōu)選地在其背對泵房的一側(cè)有導流板。
另一種可供選擇的實施形式優(yōu)選地通過將泵設計為混凝土蝸殼泵實現(xiàn)，其中，混凝土蝸殼構成泵房的房頂?；炷廖仛け脙?yōu)選地配備一根插入泵房的吸水管。
為達到涉及方法方面的目的，按本發(fā)明在一種包括泵房和設在泵房內(nèi)用于冷卻水的泵以及包括直接與泵房相鄰的凈化室的工業(yè)建筑物中，使冷卻水在凈化室內(nèi)首先被凈化，接著使之以高的流速流入泵房，所以不形成對于泵的工作產(chǎn)生干擾的渦流。
所述有關工業(yè)建筑物的那些優(yōu)點和優(yōu)選的實施形式也大致適用于本發(fā)明方法。
下面借助附圖進一步說明本發(fā)明的實施例。附圖分別用示意圖表示

圖1是一種工業(yè)建筑物的局部側(cè)視剖面圖；圖2同樣是一種有混凝土蝸殼泵的工業(yè)建筑物的局部側(cè)視剖面圖；以及圖3是泵房的水平剖面俯視圖。
按圖1和圖2，尤其用于大型工業(yè)設備例如發(fā)電廠的工業(yè)建筑物2具有一個泵房4和一個凈化室6，凈化室6和泵房4互相直接通過一公共的壁8相鄰。凈化室6和泵房4在流動技術上通過一進入孔10互相連通。泵房4設計為所謂加頂蓋的泵房并有一房頂28。在泵房4內(nèi)設一具有泵管16并離泵房地板12一定距離的泵14。泵在形成環(huán)形間隙29的情況下穿過房頂28。在泵房4內(nèi)泵管16的端頭連接一吸入鐘17(Saugglocke)。與按圖1通常單獨的泵14不同，按圖2的泵設計為混凝土蝸殼泵14a。它有一混凝土渦殼，混凝土蝸殼由置入建筑物結(jié)構內(nèi)的混凝土構件19或由建筑物結(jié)構本身構成。端頭裝有吸入鐘17的吸水管20從混凝土蝸殼泵14a延伸到泵房4內(nèi)，所以吸入鐘17處于一個有利于工作的高度。
在凈化室6內(nèi)，直接在進入孔10之前并完全覆蓋此進入孔地設一個形式上為過濾器或篩濾設備22的冷卻水凈化裝置。它尤其設計為所謂的篩帶機(Siebbandmaschine)。篩帶機有一條有許多篩面24的循環(huán)篩帶，篩面在進入孔10區(qū)域內(nèi)用于凈化冷卻水以及在篩帶機上部區(qū)域內(nèi)例如通過噴射清洗。此篩濾設備22優(yōu)選地連接在另一些沒有進一步表示的凈化裝置的后面。
冷卻水通常取自天然水源，經(jīng)由入流口26進入凈化室6，在那里被凈化并接著通過進入口10被泵14抽入泵房4。此工業(yè)建筑物2就水源的水位而言安排成，當水位在高水位H與低水位N之間自然波動時，吸入鐘17，亦即泵14的入流區(qū)，被冷卻水位超過足夠的高度。因為在超過高度過小的情況下會惡化在泵管16內(nèi)的流動質(zhì)量。這尤其發(fā)生在水位降到房頂28以下時。因此，這種條件只在特殊的工作情況下以及有限的時間內(nèi)才允許，例如在泵14起動時，此時水要通過長的通道和長的管路供入工業(yè)建筑物2。此外，超過足夠高的水位還有助于避免所謂的氣蝕，亦即避免汽泡的生成和突然崩破導致形成損壞材料的壓力波。所表示的將泵房4設計為具有房頂28的帶頂蓋的泵房，防止形成表面渦流。
下面借助圖1和圖3說明避免產(chǎn)生渦流的特殊措施。由圖3可見，連接在進入口10上的壁段30相對于泵房側(cè)壁32傾斜地延伸，側(cè)壁32再通過一個后部的傾斜壁段30a過渡到泵房后壁34。在泵房地板12上設一導流潛坎36(Leitschwelle)以及一縱向潛坎38(Laengsschwelle)，它們有三角形橫截面并且彼此成十字交叉布置。其中，縱向潛坎38沿冷卻水的入流方向40延伸。導流潛坎36首先用于使冷卻液朝泵14轉(zhuǎn)向。為此，如圖1所示，它優(yōu)選地設在泵軸線42的前面一些。導流潛坎36和縱向潛坎38可以有相同的剖面形狀，或不同的剖面形狀和不同的尺寸?？v向潛坎38用于防止產(chǎn)生地面渦流。它延續(xù)到一壁面潛坎44內(nèi)，后者在泵房后壁34上垂直向上延伸，但離房頂28有一定距離，以便使泵14能有冷卻液充分環(huán)流。壁面潛坎44主要用于使流動的冷卻液易于朝泵的方向轉(zhuǎn)向。
在泵房4的后部區(qū)內(nèi)，泵房地板12通過角部補償片46與后部壁段30a和泵房后壁34斜交，圖1中用虛線表示出這一點。它用于改善地面流動方向的改變以及減少在此區(qū)域內(nèi)的流動紊流度?？傊吮梅?的特征在于，盡管采用平的界面，它仍能不突然改變流動，因此盡管有不尋常的高的速度水平，仍能實現(xiàn)在泵管16內(nèi)低的紊流度。因此，通過在關鍵區(qū)域內(nèi)的這種傾斜布局，泵房4可認為基本上無棱角。在這些附圖中冷卻液典型的流路用虛線箭頭線表示。按圖1取消了在進入口10的地板區(qū)域內(nèi)的角部補償片，因為在那里本身構成了一種穩(wěn)定的渦流48，它按一種穩(wěn)定的輥的方式起所謂“液壓球軸承”的作用，所以其余的流動基本上不受影響地流過渦流48。減小渦流48可例如通過進入口10的地板區(qū)域適度傾斜達到。
尤其傾斜的前部壁段30可避免流動從泵房壁分離。這也通過泵管14的排擠作用達到，這一作用決定性地取決于泵14的尺寸及其相對于壁段30的位置。尤其是冷卻液的流動截面在進入口10的連接處減小，從而使冷卻液以提高了的流速進入。這一方面防止了流動分離，并因而有助于避免渦流。另一方面，由于高的流速水平，以簡單和可靠的方式就做到了在表面不形成固定的渦流。也就是說這種固定的渦流只是在產(chǎn)生足夠平緩的流動時才具有穩(wěn)定性。在這里，泵房幾何結(jié)構的這樣一項重要特征恰恰避免了這樣一種比較平緩的流動。在正常的水位N時，房頂28可改善泵管16內(nèi)的速度分布。
為了在凈化室6與泵房4之間的過渡過程中特別關鍵的區(qū)域內(nèi)有較抑制篩濾設備22引起的干擾，在那里設基本上垂直于泵房地板12定向的縱向薄板50。此外，為了恰當?shù)貙Я鳎瑑艋?的側(cè)壁52相對于進入孔10傾斜。篩濾設備22還在其背對進入口10的那一端有導流板54，它們相對于此邊側(cè)成直角或成斜角地設在篩濾設備22的前側(cè)。
在腔室壁8內(nèi)，優(yōu)選地在壁段30的區(qū)域內(nèi)，設在流動技術上與泵房4內(nèi)部空間連通的連接管道56。通過它可從泵房4抽取冷卻水，而無須在泵房4的內(nèi)部空間中采用一些對冷卻劑流動有負面影響的泵。此外，通過此流動技術上的連接管道56可從事測量，例如水位測量，而不會對泵房4內(nèi)的流動帶來影響。作為替換或附加措施，在按圖1的實施例中，亦即在采用所謂管殼泵的情況下，可以抽取更大量的冷卻水。在這里，冷卻水通過房頂28與泵管16之間的環(huán)形間隙29流動。
采取上述種種措施，以可靠的方式既避免了形成地面渦流也避免了產(chǎn)生表面渦流。其關鍵在于冷卻液在泵房4內(nèi)有高的流速。除了可取消穩(wěn)流段這一重要的優(yōu)點外，泵房4能在泵14的冷卻水位超過比較少的條件下可靠運行。因為與傳統(tǒng)的設計相比形成表面渦流的危險顯著減小。甚至在低水位N降到減小后的水位R時，這例如可能會在起動時出現(xiàn)并可能降到低于房頂28的水平面，在泵房4內(nèi)的冷卻水流動仍有足夠的穩(wěn)定性。因此必要的水位超越高度基本上只取決于氣蝕問題。由于減小了超越量，降低了工業(yè)建筑物2必要的結(jié)構高度，所以減少了制造費用。
權利要求
1.一種用于設備尤其是用于發(fā)電設備的工業(yè)建筑物(2)，它包括用于安置冷卻水泵(14)的泵房(4)和凈化室(6)，其中泵房(4)與凈化室(6)直接連接并有這樣的腔室?guī)缀谓Y(jié)構，即，該腔室?guī)缀谓Y(jié)構為避免在設備運行時有干擾性渦流形成使冷卻液有高的流速。
2.按照權利要求1所述的建筑物(2)，其中，所述腔室?guī)缀谓Y(jié)構設計為，在設備運行時能提高冷卻液進入泵房(4)時的流速。
3.按照權利要求2所述的建筑物(2)，其中，泵房(4)與凈化室(6)通過一進入孔(10)連通，相對于泵房側(cè)壁(32)傾斜延伸的一壁段(30)與該進入孔(10)連接。
4.按照權利要求2或3所述的建筑物(2)，其中，在泵安裝后冷卻水按這樣的方式受排擠，即，避免冷卻水流從泵房(4)的壁(30、32)分離。
5.按照權利要求4所述的建筑物(2)，其中，在泵(14)安裝后，供冷卻液流入泵房(4)的流動截面縮小。
6.按照上述任一項權利要求所述的建筑物(2)，其中，泵房(4)的地板(12)在泵(14)的區(qū)域內(nèi)有一個大體垂直于冷卻水入流方向(40)延伸的導流潛坎(36)，用于朝泵(14)的方向改變冷卻水流動方向。
7.按照上述任一項權利要求所述的建筑物(2)，其中，泵房(4)的地板(12)有一個大體沿冷卻水入流方向(40)延伸的縱向潛坎(38)，作為地面渦流的流動阻力。
8.按照權利要求7所述的建筑物(2)，其中，縱向潛坎(38)在泵房后壁(34)上延續(xù)作為壁面潛坎(44)。
9.按照權利要求8所述的建筑物(2)，其中，泵房(4)設計為有房頂(28)的加了頂蓋的泵房(4)，并且壁面潛坎(44)離房頂(28)有一定距離。
10.按照上述任一項權利要求所述的建筑物(2)，其中，泵房側(cè)壁(32)通過傾斜延伸的后部壁段(30a)過渡到泵房后壁(34)。
11.按照上述任一項權利要求所述的建筑物(2)，其中，泵房地板(12)在泵房(4)后部與泵房壁(30a、32、34)斜交。
12.按照上述任一項權利要求所述的建筑物(2)，其中，在去泵房(4)的進入孔(10)內(nèi)設縱向薄板(50)。
13.按照上述任一項權利要求所述的建筑物(2)，其中，泵房(4)的內(nèi)部空間可通過流動技術上的連接管道(56)進入。
14.按照上述任一項權利要求所述的建筑物(2)，其中，泵房(4)有一房頂(28)，泵管(16)在構成環(huán)形間隙(29)的情況下穿過房頂，使得冷卻水可通過環(huán)形間隙(29)從泵房(4)抽出。
15.按照上述任一項權利要求所述的建筑物(2)，其中，凈化室(6)在朝泵房(4)定向的區(qū)域內(nèi)有傾斜延伸的側(cè)壁(52)。
16.按照上述任一項權利要求所述的建筑物(2)，其中，在凈化室(6)內(nèi)直接在去泵房(4)的進入孔(10)前設一凈化裝置(22)。
17.按照權利要求16所述的建筑物(2)，其中，在凈化裝置(22)上安裝導流板(54)。
18.按照上述任一項權利要求所述的建筑物(2)，其中，泵(14)設計為混凝土蝸殼泵(14a)，以及混凝土渦殼(18)構成泵房(4)的房頂(28)。
19.按照上述任一項權利要求所述的建筑物(2)，它設計成每秒能輸送約一個至多個立方米的冷卻水。
20.一種用于設備尤其是發(fā)電設備的工業(yè)建筑物(2)的運行方法，其中，工業(yè)建筑物(2)有一個具有冷卻水泵(14)的泵房(4)和一個直接與泵房(4)相鄰的凈化室(6)，以及，冷卻水在凈化室(6)內(nèi)凈化，接著以高的流速流入泵房(4)，而不會形成對于泵(14)的工作產(chǎn)生干擾的渦流。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種工業(yè)建筑物，它包括一凈化室和一個具有冷卻水泵的泵房，泵房與凈化室直接連接并有這樣的腔室?guī)缀谓Y(jié)構，即，它在設備運行時基于冷卻液高的流速可避免干擾性渦流形成。由于這兩個腔室相互緊鄰布置，取消了迄今通用的穩(wěn)流段，因而導致成本降低。
文檔編號E02B9/04GK1395658SQ01803823
公開日2003年2月5日 申請日期2001年1月15日 優(yōu)先權日2000年1月27日
發(fā)明者法爾科·舒伯特 申請人:西門子公司