发布时间 : 星期日 文章小型泵站设计更新完毕开始阅读10b23858d15abe23482f4db6
取水的泵站电机受淹问题，是将电机层设置在最高洪水位之上，通过长轴与安装在水泵层的泵轴联结，长轴及中间轴承易出故障，给运行管理带来诸多的不便。还要求建筑物有较高的防洪标准，才能保证泵房安全，工程造价比较高。潜水泵安装在水下，不受水位影响，适合在水位变幅大的地区应用。
(2)要求降低噪声影响的场合。潜水泵可以将泵站噪声级从85-90dB(A)下降到75dB(A)以下，特别适合建设在城市的排涝、污水泵站使用；
(3)需要保持地面风貌的场合。潜水泵在水底运行，可以有不建地面厂房的方式，泵房和控制室分离，噪声低，散热好，不影响周围环境，保持地面风貌；
(4)移动泵式泵站。潜水泵机电设备一体化，可采用移动方式与水工结构衔接，水泵统一管理、调度，提高水泵利用率和完好率；也可无配套的水工建筑物，采用浮船或雪橇式安装，适用于防洪、抗旱及临时抽水。 3.1.5.2建设原则
(1) 从高效节能、防洪能力、运行管理、安装维护方便以及土地利用、环境等方面进行综合评价，选择合理的设计方案；
(2) 积极采用经过试验和论证合理的新技术、新材料、新工艺和新设备；
(3) 根据泵站实际运行需要和泵站的规模、地位，采用计算机监控技术，实现泵站综合自动化，积极推行信息化。 3.1.5.3安装形式
小型泵站潜水泵机组布置根据其安装形式可分为：固定式、移动式和闸站结合式潜水泵站。
(1)固定式潜水泵站
固定式潜水泵站水泵机组与配套水工建筑物固定在一起，检修、维护时才将机组拆下。固定式潜水泵站的总体布置应按即将颁布的《潜水泵站设计规范》规定执行。固定式潜水泵站的配套水工建筑物与普通泵站结构方式类似，机组水泵与电机一体化，安装便利，配套的堤内水工建筑物的防洪标准可降低。
(2)移动式潜水泵站
移动式潜水泵站总体布置应根据泵站使用要求，以及机组与水工建筑物的关系确定。有水工建筑物的移动式潜水泵站，根据泵站水工建筑物功能，也分为两类。一类水工建筑物为泵站专用，水泵机组的安装方式为移动式；另一类，泵站水工建筑物还有其它功能，移动式机组与水工建筑物结合，构成泵站。移动式潜水泵站一般为湿坑安装。
移动式潜水泵机组有专用配套的厂房及水工建筑物，其总体布置同固定式潜水泵站。移动式潜水泵机组有配套的厂房及水工建筑物，机组采用可移动安装方式，采用耦合、承插等方式安装，其配套水工建筑物与固定式潜水泵站一样。当机组长期不运行时，宜将机组吊出水面，放置在安装及检修车间或专门设置的置泵平台。
无配套水工建筑物的移动式潜水泵站，水泵机组采用可移动安装方式，其总体布置应适应水工建筑物的布置，机组与固定水闸、管道、岸墙等水工建筑物结合运用，采用耦合、承插等方式安装，泵站不设配套水工建筑物如进出水流道、前池、进水池等。泵站不运行
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时，可将机组吊出水面统一管理、维护。移动式潜水泵机组与固定的水闸、管道等水工建筑物结合布置的形式，泵站没有专门配套的进、出水流道及引水、输水建筑物，潜水泵采用耦合、承插或法兰方式安装固定。泵站的布置应在满足原水工建筑物使用功能的同时，满足移动式潜水泵机组的运行条件。
双向抽水的潜水泵站灌溉排水相结合，泵站枢纽布置可以采用单向叶轮配合贯流装置，通过泵体整体调头，实现双向抽水；也可采用带“S”型叶片的叶轮配贯流装置，通过改变叶轮正反转来实现双向抽水。对于平原湖区，通常通过同一泵站进行排水和灌溉。当外河水位较高，排水区内涝水不能自排时，必须通过泵站抽排。当区内出现旱情或区内缺水灌溉时，需要引水或提水灌溉。因此，泵站枢纽布置往往需要把两者结合起来，以充分发挥泵站的作用。
整体调头潜水泵装置的进出口尺寸相同，排水时水泵出水方向对着排涝方向，在需要灌溉时，泵整体调头，灌溉结束后恢复排涝方向。机组掉头采用吊机起吊，转动变换进出口方向，设计中，水泵机组的间距，不但要满足水力要求，还要满足调头的要求。
改变电机转向的双向提水，水泵叶轮用用“S”形叶片，无需改变泵装置，通过电气控制使水泵电机反向运转，实现双向抽水。采用此方式的机组效率略低于整体调头潜水泵装置。
（3）闸站结合式潜水泵站：将潜水泵直接安装于小型圩口闸闸门上，这种型式的泵站无需另建机房，结构简单，大大节省了工程量，降低了工程投资。这种类型的泵站在设计时略加修改，使闸门可以作180°的旋转后，便可以达到排灌结合的目的。闸站结合式潜水泵站打破了传统的水泵结构与安装型式，无需另建机房和其它辅助设施，大大节省了工程投资。
大口径潜水泵是近年来开发的又一新泵型，它是将电机和水泵组合成一体，具有体积小、重量轻、移动安装方便的优点。它不需另建机房，可大大节省工程投资，其建站费用仅为同类泵站的50~60%。
潜水式电泵已有70多年的历史，但大口径、低扬程、大流量的潜水式轴流泵和混流泵只是近20年才发展起来的。由于近年来密封、绝缘、冷却、润滑、自动耦合以及自动监控等许多关键技术的解决为潜水电泵的大型化打下了基础。
在国外，大口径潜水泵应用甚广。瑞典、德国、日本、美国等均相继开发出各种型式的大口径潜水泵。最大口径已达1.6m以上，流量超过8.3 m3/s，而且还在不断增大。我国近年来在开发大口径潜水电泵方面作了大量工作。随着自动耦合问题的突破，使起吊重量大大减轻，有效地解决了安装检修的难题。目前，大口径潜水电泵的口径已从350~800mm发展到900、1000、1200、1400mm等各种规格。大口径潜水泵的流量范围达0.2~6.0 m3/s，扬程范围为1.5~9.0m，配套电机从7.5~400kW，使用电压除低压380V外，已开发出6kV、10kV高压潜水电泵。
采用现代大口径潜水电泵的潜水泵站具有以下特点：
(1)工程投资对一些型式的泵站可以有所降低。潜水泵站因无需上部厂房结构，水工结构非常简单。即使需要建泵房，因潜水泵结构紧凑，占地面积小，也可使厂房跨度减小，高度降低，从而减少工程投资。由于整个泵房重量的减轻，对地基承载能力的要求相应降
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低，当在软土地基上建设泵站时有可能节省大量的桩基费用。另外，大口径潜水泵与常规立式轴流泵相比，由于无需中间传动，使结构大为简化，机组重量可减轻50%。一旦出现故障，可吊出检修。辅助设备的减少和自动化程序的简化，使电气设备、控制设备、自动化仪表均有所减少，从而降低机电设备的投资。
(2)安装、拆卸、维修、保养非常方便。由于大口径潜水电泵为同轴整体结构，没有安装过程中的同心、摆度等问题。同时，大口径潜水泵均采用自耦联接装置，水泵与管道连接不用螺栓，大大提高了装拆的效率。在非运行季节，可吊出维修保养延长使用寿命。 (3)运行条件大为改善。由于水下运行，无噪音，泵房在地下，对周围环境影响很小。 (4)便于自动化控制。大口径潜水泵起动过程简单，只要到了一定水位，水位控制开关动作，即可起动或停机。
(5)使用寿命长。随着密封技术、材料技术、绝缘技术的进步，大口径潜水泵寿命不断延长，与普通电机相差无几。即使对于含多泥沙的水流，采用多孔口自耦装置，可减少泥沙进入泵内，提高了水泵的使用寿命。
(6) 设备可靠性不断提高。由于辅助设备的减少和绝缘密封技术的提高，故障发生的可能性也随之减少。即使一旦出现故障，可立即吊出利用备用泵替换，不影响泵站正常运行。这一措施可使泵站省去备用泵的安装位置，从而节省土建投资。
(7)由于大口径潜水泵设施简单，因此大大缩短了泵站施工工期，做到当年投资，当年受益。
鉴于以上的特点，推广应用大口径潜水泵具有一定的经济效益和社会效益。特别是近年来大中城市河道、湖泊污染越来越重，大中型排污泵站和城市供排水泵站必将得到快速发展。常规的水泵机组由于严重的噪音和土建、配套设施的占地很难适应城市发展的需要。采用占地面积小、噪音污染轻的大口径潜水电泵应是首选的主要泵型。对于那些年运行时间较短的排涝泵站和低扬程泵站，也可以考虑采用大口径潜水电泵。
由于大口径潜水电泵的叶型主要为轴流式，均采用相同参数的普通轴流泵的叶型，因此大口径潜水电泵可以作为平原地区排灌用泵选用。其规格基本上与普通叶片泵相对应。
3.2水泵台数的确定
3.2.1主机组台数的确定
在泵站总流量确定后，水泵台数直接影响到泵型的选择、泵站工程投资以及建成后的运行管理费用等。选择水泵台数少，则所需的泵型就大；反之泵型就小。大泵与小泵相比，效率高，能源消耗和运行费用较省。在选型时，如果选择水泵台数太少，则难以适应排灌流量的变化，运行调度也不灵活。而且当水泵发生故障后，对排灌的影响很大，使效益降低。对于多级泵站，水泵台数太少时还会使梯级泵站之间难以配合，甚至造成弃水现象，浪费大量水量和能源。但是，台数太多时，在泵站流量一定的情况下所选的水泵较小，效率较低，能耗较高，管理也不方便。
泵站主机组的台数，应结合工程投资、机泵供货情况、管理水平、运行费用等因素综合考虑。一般对小型泵站，以2~3台为宜。对中型泵站，以3~7台为宜。在泵站总流量较
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大的情况下，有时为避免泵型和机组容量过大而造成管理维修不便，也可以选用较多的机组台数。对高扬程梯级泵站，为了适应流量的变化，一般机组台数不宜太少，同时要根据需要可选配1~3台小型调节机组。 3.2.2备用机组台数的确定
备用机组是为了防止主机组出现故障或检修以及适应排灌流量的变化而设置的机组。备用机组的设置一般应遵循下列原则：
(1)备用机组不是在所有的灌排泵站中都需要设置。在多雨地区以排水为主的泵站，一般可不设备用机组；在干旱地区多泥沙河流以灌溉为主的泵站，应设备有机组，但备用机组的流量不应超过灌溉设计流量的20 %。
(2)小型灌排站，以及年利用小时较低的中型泵站，可不设备用机组。
(3)对多泥沙水源，由于水泵磨损严重，检修频繁，备用机组可适当增加。在装机台数少于4台而又必须装设备用机组时，为满足检修和灌溉的要求，其备用量可超过20 %。
(4)凡泵站设计流量按最大一次灌水定额（泡田）进行计算时，可不再考虑备用机组。 泵站的机组台数，应为满足泵站设计流量所需的主机组台数与备用机组台数之和。
3.3水泵扬程的确定
3.3.1水泵口径的初步估算
在水泵台数初步确定后，根据泵站灌排总流量即可求得水泵的单台流量。
Q?Q总n主 (3-1)
式中 Q—单台水泵的流量(m3/s)； Q总—泵站灌排总流量(m3/s)； n主—主机组台数。
根据单泵流量可按下式初步估算水泵的口径D：
D?25.8Q (英寸)
(3-2) (3-3)
或 D?645.1Q (mm) 3.3.2 管路水头损失的估计
在进行水泵选型时，由于管路布置尚未最后确定，因此只能根据水泵初估的口径和泵站管路布置的初步方案按表3-2进行估算。
表3-2 管路水头损失估算表 净扬程 （m） ≤200
管路水头损失相当于净扬程的百分数K（%） 水泵口径（mm） 250~300 350~500 ≤550 20