水廠提升泵站的水機選型

徐天瑜

（深圳市水務工程檢測有限公司，深圳 518055）

坂雪崗片區位于深圳市龍崗區布吉街道西側，隨著坂雪崗片區的發展，其供水需求增長迅速，為滿足區域供水需求，新建坂雪崗新水廠，其供水規模為 30萬 m3/d。新建水廠的提水泵站基本參數見表1。

表1 提升泵站的基本參數

就提升泵站的水泵選型而言，是關系到水廠建設投資、運行安全、供水保障以及運行成本的重要環節。筆者通過工程實例，對水廠提升泵站選型提出切實有效的理論與工程實踐相結合的比較方法。

1 水泵臺數的選擇

該泵站設置目的是為新建坂雪崗水廠供水，確保新建水廠供水量滿足生產生活需求。提水泵站總裝機容量為4×355kW，3用1備。提水泵站停機水位是59.91m，確定泵站的地板內高程約56.7m, 提水泵站的地面高程約為 77m，泵站的基坑挖深超高20m。在選擇機組臺數時應優先考慮機組間距小，臺數盡量少的設計方案以減小泵站開挖面積。同時應保證坂雪崗坂水廠的供水量以及供水量的調節，坂雪崗水廠的供水量因四季變化、時令需求，流量變化較大，大流量需求為 30萬 m3/d，小流量需求約為10萬m3/d。

根據供水要求初步選定4臺機組，3用1備，單泵流量0.87m3/s，約為7.5萬m3/d。需要大流量供水時4臺機組全開，同時通過變頻調節滿足供水要求，并達到節能要求。

2 泵型比選

泵站運行的特征揚程范圍為 27.5～16～12 m，單機設計流量0.87m3/s。根據泵站運行揚程范圍及單機流量，可選擇水泵型式主要有：立式抽芯式混流泵、立式雙吸式離心泵和臥式雙吸式離心泵。

2.1 立式抽芯式混流泵

立式抽芯式混流泵是國內外廣泛使用的一種泵型，有成熟的設計制造和運行經驗。其電機安裝在地面上，運行維護檢修方便，安全可靠，泵房平面尺寸小，地面以上廠房高度高。泵站裝置效率比較低，輔助系統比較復雜，運行管理麻煩，水工結構比較復雜。

2.2 立式雙吸式離心泵

立式雙吸式離心泵泵房平面尺寸較小，電動機可安裝在地面以上，電動機運行維護條件較好。泵站裝置效率高，但水泵轉速較高，泵軸較長，運行可靠性較差，輔助系統比較復雜，運行管理麻煩，水工結構比較復雜。

2.3 臥式雙吸式離心泵

臥式雙吸式離心泵取消傳動長軸，運行可靠性較高，軸向力基本平衡，效率高；臥式雙吸中開離心泵泵殼中開，打開泵殼即可進行檢查和維修，維護方便；水工結構簡單，但臥式離心泵平面尺寸較大，輔助系統比較復雜，運行管理麻煩。

表2 三種泵型比較表

從表2可知，臥式雙吸離心泵雖效率高，運行安全可靠，安裝檢修方便，但是泵房的平面尺寸大，針對本工程的條件泵站挖深較大，導致泵房土建費用增大，施工難度增大。

立式雙吸離心泵的效率高，泵房的平面尺寸較小，但是運行的安全可靠性較差，安裝檢修復雜，對于要求長期供水的水廠來說亦不是首選。

立式抽芯式混流泵的泵房平面尺寸最小，機組運行的安全可靠性高，安裝檢修方便，滿足水廠供水特性要求，雖裝置效率較雙吸離心泵低，但泵段的高效區亦可達到 84%以上，通過變頻調節可保證水泵處于高效運行。

鑒于立式抽芯式混流泵具有投資省和機組運行安全可靠，設備維修方便等因素，本泵站推薦采用立式抽芯式混流泵。

3 水泵的基本參數與變頻調節運用

3.1 水泵裝置的水力損失與水泵的基本參數

水泵的裝置水力損失按照單泵計算，出水總管的水力損失亦合并到單泵水力損失中，水力損失均按設計流量 0.87m3/s計算。水泵的泵段管徑按DN800計算，出水管路為DN2000，經計算泵的特征揚程為泵站特征揚程加總水頭損失 1.07m。根據本站特征楊程及總水頭損失確定提升泵站水泵機組的基本參數如表3。

3.2 水泵的性能曲線與變頻調節

根據提升泵站的功能性需求，為滿足不同特征揚程下的設計流量需求，設計額定轉速 740 r/min對應最高揚程28m；變頻轉速600 r/min對應設計揚程 16.5m；變頻轉速 550r/min對應最低揚程12.3m。通過比選國內外優秀水力模型，選擇某混流模型，換算出 800HDC-250立式抽芯式混流泵在相同直徑下不同頻率的性能見表4。

表3 提升泵站水泵機組的基本參數

表4 800HDC-250性能表

800HDC-250立式抽芯式混流泵的不同頻率性能曲線見圖1～3。

圖1

圖2

圖3

分析比較 800HDC-250性能表和性能曲線，不難看出通過變頻調節，可以保證在不同的工況下水泵的運行均處于高效區，即滿足水廠提升泵站的功能性需求，達到節能、節約成本的目的。

4 結 語

一般來說，水廠提升泵站要求運行安全、穩定、可靠、高效節能，因此提升泵站的水泵選型顯得尤為重要。本文通過工程實例提出一種實用的選型思路，就泵站機組數量、機組形式等提出合理比較的方式，并提出通過變頻調節可以滿足工況復雜的泵站運行要求的實例，在工程實際運用中值得深入研究，并大力提倡。