登盆水庫工程提水泵站水力機械優化設計

摘 要：登盆水庫工程提水泵站優化設計中，充分考慮工程區地形條件、水庫特征水位和受水區分布特點等因素，從水泵臺數、水泵形式、水泵布置、水錘等方面進行了詳細論證分析，優選與工程相匹配的主泵及附屬設備，確保提水泵站發揮其應有的水資源高效利用和運行經濟效益。

關鍵詞：提水泵站；水利機械；附屬設備；流量

1 工程概況

根據受水區分布特點，及水庫的特征水位，慶云鄉與登岜地理位置高程較高，需要水泵提水，故慶云鄉在壩后修建裝機容量2×75kW的慶云鄉提水泵站，將水提至723.3m高程的高位水池中，控制慶云鄉，以及浮里、轉珠等的人飲用水。登岜位置用水可以考慮在下游右岸灌區取水，設裝機容量2×11kW的登岜提水泵站，將水提至653.3m高程的高位水池中，亦控制登岜的人飲用水。兩個泵站主要任務是鄉鎮及農村生活飲水。

2 提水泵站水力機械優化選型

2.1 基礎資料

（1）慶云鄉泵站：校核洪水位541.92m，水庫最高運行水位

541.92m，正常水位540.00m，設計運行水位539.64m，最低運行水位522.87m，死水位522.00m。出水池水位：設計水位723.30m，最低運行水位720.30m，上水管線長560.00m，管徑0.15mm，流量0.0157m3/s，水力損失6.04m，SQ2=24499。最高凈揚程200.43m，設計凈揚程183.66m，最低凈揚程：178.38m。（2）登岜泵站：進水池設計水位513.3m，進水池最低水位510.3m，出水池設計水位653.3m，出水池設計水位650.3m。上水管線長720.00m，管徑0.08mm，流量0.003m3/s，水力損失8.1m，SQ2=899619。最高凈揚程143.0m，設計凈揚程140.0m，最低凈揚程137.0m。

2.2 水泵臺數選擇

兩個泵站的提水流量分別是0.0157m3/s和0.003m3/s，流量都較小，利用小時數較高，每個泵站考慮設置一臺備用泵。慶云鄉泵站提水流量較小，采用兩臺工作泵，每臺泵的額定流量為0.00785m3/s（28.26m3/h），流量更小，采用兩臺工作泵意義不大，同時小型水泵的效率方面有所降低，所以推薦水泵臺數為兩臺（一用一備）。登岜泵站的流量比慶云鄉泵站更小，所以機組臺數也采用兩臺（一用一備）。

2.3 主泵及附屬設備選擇

2.3.1 水泵型式的選擇

（1）慶云鄉泵站。根據用水的流量和揚程，慶云鄉泵站水泵可選單吸多級離心泵，由于臥式布置安裝和檢修較為方便，水泵優選臥式布置。水泵型號選擇為KQW100×-20×10，設計揚程為200m，設計流量為72m3/h（0.02m3/s）流量稍大，但是由于該泵較小，為了泵站提水可靠性，預留適當余量。（2）登岜泵站。登岜泵站提水流量也較小，水泵也優選臥式布置，水泵型號選擇為KQDW50-15×10，設計揚程為150m，設計流量為12m3/h（0.0033m3/s）。

2.3.2 附屬設備選擇

多功能水泵控制閥：為控制水錘及滿足機組關開、停機運行要求，水泵出口設置多功能水泵控制閥。（1）慶云鄉泵站：型號

JD745X-40，公稱直徑DN100mm，公稱壓力4.0MPa。（2）登岜泵站：型號JD745X-25，公稱直徑DN50mm，公稱壓力2.5MPa。

水泵進出口檢修閥：為機組檢修方便，水泵出口設置出口檢修閘閥門，出口檢修閥門設在多功能泵控制閥之后。水泵進口檢修閘閥。（1）慶云鄉泵站：進口檢修閘閥，公稱直徑DN150mm，公稱壓力1.0MPa；出口檢修閘閥，公稱直徑DN100mm，公稱壓力4.0MPa。（2）登岜泵站：進口檢修閘閥，公稱直徑DN65mm，公稱壓力1.0MPa。出口檢修閘閥，公稱直徑DN50mm，公稱壓力2.5MPa。

2.3.3 輔助設備選擇

泵站主廠房設起吊設備，在慶云鄉泵站設置一臺2.0t電動單梁橋式起重機，在登岜泵站設置1.0t手動葫蘆。排水系統：在泵房內設置有排水溝，排至泵房外。水力量測系統：設置進水總管壓力、水泵進口壓力、電磁流量計、水泵出口壓力，出水池水位等組成水力量測系統。

3 水泵安裝高程及水錘計算

3.1 水泵安裝高程

3.1.1 慶云鄉泵站

根據查水泵樣本，并根據本泵站的運行工況，水泵的（NPSH）r為2.8m，吸水管線的水力損失為0.5m，現場條件下的大氣壓力水頭為9.4m，現場水溫度下的汽化壓力水頭0.33m。經計算水泵吸程Hs=9.4-0.33-0.5-2.8-0.3=5.47m。水泵的吸程較大，但是該泵在啟動前均需要充水，在吸水管前需設置底閥，底閥的容易被卡，可靠性較差，泵站具有淹沒進水條件，不設置底閥，根據現場地形條件，水泵安裝高程499.2m。

3.1.2 登岜泵站

經計算水泵吸程Hs=9.4-0.33-0.5-2.9-0.3=5.37m。跟慶云鄉泵站一樣，泵站具有淹沒進水條件，不設置底閥，水泵安裝高程512.79m。

3.2 水錘計算

3.2.1 慶云鄉泵站

泵站出水主管長560m，直徑為0.15m。確定水錘計算參數如下：泵的最高反轉速≤1.2倍額定轉速，超過額定轉速的持續時間不超過2min；最高壓力不超過水泵出口壓力的1.3～1.5倍。采用Pipe2000計算機仿真軟件進行計算。

穩態分析：通過軟件模擬分析，穩態運行時水泵揚程能滿足水力坡降要求。

瞬態分析：（1）水泵出口只設置多功能水泵控制閥，控制閥的關閉規律為，第一段關閉時間為2.0s，關閥門90%，第二段關閉時間為10.0s，閥門關閉剩余的10%。經軟件分析計算，整個輸水線路在上半段出現負壓現象，水泵出口止回閥處的最高壓力為397.9m，大于1.5倍的水泵設計揚程，泵站需要另外設置水錘防護設備才能滿足設計規范的要求。（2）水泵出口設置多功能水泵控制閥，增加設置空氣閥，控制閥的關閉規律同上。經軟件分析計算，整個輸水線路在無負壓現象，水泵出口止回閥處的最高壓力為227.7m，小于1.5倍的水泵設計揚程，水泵機組不反轉，不倒流。

3.2.2 登岜泵站

泵站出水主管長720m，直徑為0.08m。水錘計算參數與慶云鄉泵站一樣，采用富澤清治停泵水錘法進行計算，水泵出口最高壓力當不設水錘防護措施時，最高水錘壓力為201m，小于1.5倍設計揚程的壓力，滿足要求，水泵不反轉。

穩態分析：通過軟件模擬分析，穩態運行時水泵揚程能滿足水力坡降要求。

瞬態分析：水泵出口只設置多功能水泵控制閥，控制閥的關閉規律為，第一段關閉時間為2.0s，關閥門90%，第二段關閉時間為8.0s，閥門關閉剩余的10%。通過軟件的分析計算，整個輸水線路不出現負壓現象，水泵出口止回閥處的最高壓力為179.7m，小于1.5倍的水泵設計揚程，水泵機組不反轉，不倒流。故登岜泵站不需要另外設置水錘防護設置。

4 結束語

登盆水庫工程提水泵站水力機械優化選型和水錘計算分析設計中，充分結合工程區地形條件、水庫特征水位和受水區分布特點等因素，優選實踐檢驗成熟可靠的技術方案、設備型號和運行方案，為提水水泵高效率利用水能資源和安全穩定運行提供中重要技術指導。

參考文獻

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[2]張本秋，楊志，王力軍.水泵選型應注意的幾個問題[J].黑龍江水利科技，2007，35（02）：69.

作者簡介：楊朝碧（1990-），女，貴州省思南縣人，大專，助理工程師，主要從事水力機械設計工作。