淺析泵站更新改造中的泵型選擇

楊戰平

（澄城縣抽黃灌溉工程管理處 陜西 澄城 715206）

東雷一期抽黃大型灌溉泵站工程是利用黃河水源修建的多級高揚程大型電力提灌工程，加西二級站位于大荔縣范家鎮，灌溉面積8.75萬畝，流量3.84 m3/s，揚程89.6 m，安裝20 s h-6 A型離心泵6臺，配套T D-1000型1000 k W同步電動機6臺，總裝機功率為6000 k W。主機組為一列式布置，進水采用單機單池進水，出水采用雙機單管出流；泵站主體建筑物由進水扭面、進水閘、進水流道、前池、主副廠房、壓力管道、出水池、清水系統等部分組成。由于工程建設時標準低，在建期間，水泵、電機產品奇缺，可供選擇的品種很少，水泵選型不合理，以致造成泵站裝置效率難以達到設計水平。加之水泵經過三十年運行，水泵的泵腔變形，機組超負荷運行，產生劇烈震動，排灌流量比額定流量小許多，即使維修，也因資金原因只能保證機組正常運行，未對其進行更新改造，使得泵站裝置性能逐年下降，能耗逐年升高。經過中國灌溉排水發展中心對加西二級泵站進行安全鑒定，泵站水泵安全類別為三類。所以，對加西泵站更新改造迫在眉睫，水泵的選擇又是此次更新改造的重要內容。

1 水泵選擇的主要依據和要點

1.1 泵型選擇的主要依據

泵型選擇主要是根據泵站所需的流量、揚程以及其變化規律來確定。加西泵站為二級泵站，一般按最大日逐時用水變化曲線來確定各時段中水泵的分級供水線。在確定分級供水時不宜太多，因為分級供水需設置較多的水泵，將增大泵站面積，清水池的調節容積也要加大。此外，二級泵站的輸水管直徑也要相應加大，因為必須按最大一級供水流量來設計輸水管道的直徑。由于加西泵站承擔著8.75萬畝農田和村鎮人飲任務，宜采用均勻供水方式，即泵站的設計流量按最高日平均用水量計算。

1.2 泵型選擇的要點

選泵就是要確定水泵的型號和臺數。選泵時要大小兼顧，調配靈活，因為給水系統用水量、所需水壓逐年、逐日、逐時變化。選泵時不能僅僅只滿足最大流量和最高水壓時的要求，必須全面顧及用水量的變化。其次是型號整齊，互為備用。從泵站運行管理與維護檢修的角度來看，如果水泵的型號太多則不便于管理。一般泵站選擇同型號的水泵使之并聯工作，這樣會給電機、電器設備的配套與貯備，管道配件的安裝與制作帶來很大方便。當均勻供水時，泵站可以選2～3臺同型號的水泵并聯運行，要合理地用盡各水泵的高效段。最后，要將抽水站近期、遠期規劃相結合，近期發展采用換大泵輪以增大水量，遠期采用換大泵的措施。

2 加西泵站泵型選擇的主要參數

2.1 泵型選擇主要參數

加西泵站灌溉設計總流量3.84 m3/s，裝機總功率為6000 k W，工程等級為中型泵站，地震動峰值加速度為0.20 g，地震反應譜特征周期為0.35 s，設防烈度為Ⅷ度。下水面為進水池設計水位341.87 m，上水面為出水池設計水位426.70 m；凈揚程為84.83 m；泵前吸水管采用鋼管、管徑D N 800，泵后輸水管采用鋼管及預應力鋼筋混凝土管，管徑D N 800，輸水管總長度669 m，經過水力計算，水泵工作點揚程為90.91 m。在確定水泵臺數時，考慮到目前加西泵站安裝水泵臺數為6臺，在優化進水流道夾角的同時，應保持水泵臺數不變，繼續為6臺。

2.2 設計流量復核

加西二級泵站隸屬加西灌溉系統，原設計流量基本合理，在泵站更新改造中主要內容是泵型選擇。加西泵站控制灌溉面積8.75萬畝，上一級泵站為東雷一級站，根據上級與本級以及其他灌溉分系統泵站供水、需水量情況分析，考慮加西泵站本級控制面積的灌溉用水量，經復核，加西泵站流量應該為3.84 m3/s，灌溉模數為2.27 m3（s·萬畝），能完全滿足泵站配水要求，應維持原泵站設計流量不變。

2.3 進水池特征水位

加西泵站原設計流量為3.94 m3/s，進水池設計水深為1.30 m，推算到前池扭面的設計水位為342.17 m，扣除過清污機攔污柵的水頭損失，推算到前池的設計水位為341.87 m。進水池最低水位按引渠流量的40%計算，水深為1.0 m，根據加西二級泵站扣除過柵、閘約0.3 m水頭損失后，閘后流道內水深為0.7 m，此時水泵前池最低水位應該為341.57 m。

2.4 出水池特征水位

出水池特征水位可根據出水渠道設計推算。出水池設計流量為3.84 m3/s時，按明渠均勻流計算，池后出水渠的水深為1.1 m，經過計算，出水池設計水位取426.70 m。當兩臺泵同時運行，出水池最小流量為1.30 m3/s時，按照泵站明渠均勻流計算，池后出水渠的水深應該為0.55 m，經過計算，出水池最低水位為426.15 m。

3 加西泵站泵型的選擇論證

3.1 泵型方案選擇

根據以上參數和加西泵站現狀，參考廠家提供的水泵技術參數，確定加西泵站水泵選型方案有三種：其一就是選擇安裝20 s h-6 A型水泵6臺；其二就是選擇安裝D F S S 500-9 N/4 B型水泵6臺；其三就是選擇安裝F S S 500-6/6型水泵6臺。根據水泵的技術參數，三種方案流量、揚程、效率等技術參數，確定泵站電機型號、電壓和容量。

表1 加西二級泵站水泵選型與電機配案表

表2 加西泵站水泵選型方案運行中技術參數

3.2 確定加西泵站水泵選型方案運行中技術參數

針對以上三種泵型選擇方案，先后繪制水泵管路揚程曲線圖，同時根據泵站抽水裝置繪制出管道阻力曲線，選擇相同特性水泵采用并聯的方法，滿足泵站提水灌溉要求，因為每臺水泵產生的揚程相等，并聯時泵站總的流量就是每臺水泵流量之和。應該注意的是，并聯時泵站系統總的流量增加了，但是每一臺水泵的工作流量比單臺運行時的流量減小了。所以說經過技術測試，結合水泵雙機并聯時Q-H曲線推求水泵工作點，其具體數值如表2。

4 加西泵站泵型方案選擇對比

在泵型選擇中，方案一的缺點是單機流量偏小，經過試驗對比發現：其并聯運行時，泵站總抽水流量才能達到3.72 m3/s，小于灌溉設計流量3.84 m3/s，難以滿足泵站提水灌溉的要求；方案二的單機流量較大，泵站總抽水流量3.84 m3/s，滿足灌溉設計流量要求。水泵轉速1500 r/m i n，轉速較快，但是由于加西泵站提水為黃河水，泥沙含量大，轉速快對葉輪磨損較大，影響葉輪使用壽命，還會增大泵站運行管理成本；方案三的單機流量也比較大，此類水泵經過并聯運行后，泵站總抽水流量3.96 m3/s，滿足了灌溉設計流量要求。水泵轉速為1000 r/m i n，葉輪轉速較慢，對葉輪使用壽命有利，能有效地降低泵站運行成本與管理費用。通過對以上三種方案進行綜合比較，推薦加西泵站泵型選擇方案為第三種。

5 結論

加西泵站經過更新改造后，水泵安裝F S S 500-6型水泵6臺，由于泵型選擇合理，加西泵站裝置效率得到明顯提高，能源單耗明顯下降，從原來的平均6.54 k W·h/k t·m下降到4.82k W·h/k t·m，每年節能432萬k W·h，每臺水泵按每千瓦節省0.10元計算，每年可節約電費43.2萬元。再一次證明：合理選擇泵站泵型，是發揮泵站效益和節約能源的重要途徑。陜西水利