抽水站水泵選型及方案探析

張 銳

（陜西省榆林市榆陽區紅石峽供水站，陜西 榆林 719000）

1 概況

引水工程計劃在榆溪河下游19.36 km 范圍內修建22 眼水源井抽取地下水，經集水管道匯集至一級泵站前池。根據本工程輸水線路的比選結論，推薦輸水線路沿線共布置四級加壓泵站，分別為一級泵站、二級泵站、三級泵站和四級泵站。項目設計供水流量為6.8 m3/s，年設計供水總量為9056 萬m3。

2 水泵特征及方案分析

2.1 輸水泵站特征參數

工程分為兩期，一期工程與二期工程的設計揚程基本一致，泵站的基本特征值及參數見表3。一期工程一～四級泵站的設計輸水能力為2.4 m3/s。二期工程的水源地設計流量為4.5 m3/s，加大流量為5.7 m3/s。首先是一期由滲流井經干管集水，二期由地表水泵站取水，通過一級泵站加壓后經4.23 km輸水至二級站前池；然后由二級泵站加壓，經25.55 km 輸水至三級泵站前池，再通過三級泵站加壓，經14.91 km 壓力管道段輸水至四級泵站前池；最后由四級泵站加壓，經7.53 km 壓力管道段輸水至供水池。

2.2 水泵機型方案

水泵選型應遵循滿足、設計流量、設備先進、安全可靠、節能穩定、安裝檢修方便等原則。本工程擬布置四座加壓泵站提水，結合擬建泵站機組的揚程范圍、流量范圍及工程布置特點，根據收集的水泵資料和生產廠家推薦的水泵方案，可選水泵結構型式有單級雙吸中開式離心泵、臥式雙吸離心泵和立式單吸單級離心泵3 種。

（1）單級雙吸中開式離心泵適應大流量，較高揚程的泵站。其水泵效率比同類型泵高2%～3%，運行成本低。泵體結構簡單、重量輕，便于布置、機組檢修、拆卸方便，運行平穩，噪音低，使用壽命長，泵體部分可根據使用條件的變化選用立式或臥式安裝。

（2）臥式雙吸離心泵適應較大流量，高揚程泵站。機組可臥式安裝，泵房為單層結構，土建工程量較小，運行平穩，噪音低，使用壽命長，機組檢修、拆卸方便，模型優秀性能好，結構新穎又可靠，維護方便。

（3）立式單級單吸離心泵適應大流量，較高揚程的泵站。機組立式安裝，泵房為多層結構，土建工程量大，機組檢修、拆卸難度大。

根據水泵的結構型式，結合有關的相近工程實例、泵站總體布置特點，以及設計流量、揚程范圍參數，綜合比較機型優缺點，選擇如下：

（1）汽蝕性能：對于水泵的必須汽蝕余量，臥式泵一般小于立式泵。臥式水泵安裝高程較高，土方開挖量稍小，但臥式泵水平面積大，同等的臺數布置情況下廠房縱向長度偏大。

（2）總體布置及運行管理：立式泵對進水池水位變化適應性強，一般要做多層廠房，高度略大，檢修一般要先拆卸電機，工作量稍大。臥式水泵采用水平中開式，檢修維護方便。該工程一期的水源為漫灘孔隙水及巖溶裂隙水，水質良好，泥沙含量極小，綜合分析各種泵型水力性能、機組造價、工程投資及運行檢修等因素，工程一期的水泵結構型式初選單級雙吸中開式離心泵和臥式雙吸離心泵。工程二期水源為地表水，考慮水泵葉輪防磨蝕性能、安全和穩定運行特性，二期水泵結構型式初選臥式雙吸離心泵和軸向中開蝸殼式離心泵。

3 機組方案分析

根據工程總體布置、輸水線路及泵站分級比選結論，本工程一、二期均布置四級加壓泵站，且一、二期一～四級泵站的設計流量均相同。根據輸水流量規模，參照同類型工程經驗并結合管理運行便利因素，泵站一期水泵適宜臺數為3 臺～5 臺，二期水泵適宜臺數為4 臺～6 臺。為適應梯級加壓站間流量搭配及運行管理，一至四級泵站的水泵臺數均應相同。考慮到工程的重要性，應備有一定數量的備用水泵。

3.1 機組臺數方案

由于本工程泵站單機流量大、揚程高，機組備選型號少，根據對目前國內外市場的調研情況，一期以二級泵站為例，初擬以下三種機組臺數組合方案進行比較：方案A：二級站選用4 臺RDLO400-935A 型離心泵，水泵在主廠房內呈一列式布置，泵后出水按4 臺水泵（3 臺運行，1臺備用）并聯，再合并成一根總管布置，采用單管輸水至二級泵站出水池。

方案B：二級站選用3 臺DFSS800-9/6 臥式雙吸離心泵，

水泵在主廠房內呈一列式布置，泵后出水按3 臺水泵（2 臺運行，1 臺備用）并聯，再合并成一根總管布置，采用單管輸水至二級泵站出水池。

方案C：二級站選用5 臺DFSS500-9/4 臥式雙吸離心泵，水泵在主廠房內呈一列式布置，泵后出水按5 臺水泵（3 臺運行，2 臺備用）并聯，再合并成一根總管布置，采用單管輸水至二級泵站出水池。機組選型方案見表1。

表1 機組選型表

二期工程以三級泵站為例，擬以下三種機組臺數組合方案進行比較：

方案A：三級泵站選用6 臺DFSS800-8N/6 型離心泵，主廠房內水泵機組呈一列式布置，泵后出水按6 臺水泵（4 臺運行，2 臺備用）并聯，再合并成一根總管布置，由球墨鑄鐵總管輸水至四級泵站。

方案B：三級泵站選用3 臺DFSS800-9/6B 型離心泵，主廠房內水泵機組呈一列式布置，泵后出水按4 臺水泵（3 臺運行，1 臺備用）并聯，再合并成一根總管布置，由球墨鑄鐵總管輸水至四級泵站。

方案 C：三級泵站選用 4 臺 DFSS800-9/6B 和 1 臺DFSS800-8N/6 型離心泵，主廠房內水泵機組呈一列式布置，泵后出水按5 臺水泵（3 臺運行，2 臺備用）并聯，再合并成一根總管布置，由球墨鑄鐵總管輸水至四級泵站。機組選型方案見表2。

3.2 機組臺數方案比較

由于二級泵站選址廠區坡度較大，地形狹小，開挖整平后可供建設面積較小，且蓄水池的調蓄能力能滿足12 天～20 天的供水需求，所以無需備用兩臺泵，方案A 較方案C 更為合理。方案B 與方案A 比較，方案B 正常運行情況下水泵機組總功率為5600 kW，方案A 正常運行情況下水泵機組總功率為4800 kW，方案B 總功率大于方案A，后期運行費用較高，且方案B 水泵效率也低于方案A，能耗較高。綜合比較，方案A 更為合理，即選擇4 臺RDLO400-935A 型離心泵作為泵站一期工程使用，6 臺RDLO500-1035A 型離心泵作為泵站二期工程使用（當流量為4.5 m3/s 時4 臺泵運行，當流量為5.7 m3/s 時5 臺泵運行）。

二期工程設計流量4.5 m3/s，加大流量5.7 m3/s。水泵臺數根據設計流量計算確定，正常運行泵站流量為設計流量，特殊情況采取加大流量時，則方案A 為五用一備，方案B 為全部運行無備用，方案C 為三大泵一小泵運行，一大泵備用。方案B 運行過程中無備用水泵，供水保證率較低，因此本設計不推薦方案B。方案C 與方案A 比較，方案C 正常運行情況下泵組總功率為6720 kW，方案A 正常運行情況下泵組總功率為6400 kW，方案C 總功率大于方案A，后期運行費用較高，且方案C 初期投資高，泵站效率也低于方案A，能耗較高。綜合比較，方案A更為合理，即選擇6 臺DFSS800-8N/6 型離心泵作為三級泵站二期使用。

3.3 機組運行方式

水源地22 臺深井泵抽水流量通過水泵上閥門控制；四級輸水泵站每天連續運行22 個小時，一期各級泵站設計輸水流量均為2.4 m3/s，二期各級泵站設計輸水流量均為4.5 m3/s，加大輸水流量均為5.7 m3/s，二期泵站與一期運行狀況相似。為了提高供水靈活性，根據來水盡可能滿足不同臺數機組運行要求，輸水泵站每級擬安裝2 臺變頻調速裝置。

3.4 機組方案選型成果

（1）地表水泵站：選用4 臺DFSS900-24/8B 型單級雙吸中開蝸殼式離心泵（3 臺運行1 臺備用），配套4 臺YKK450-4 型710 kW 同步電機，泵站總裝機功率為2840 kW。

（2）一級泵站：一期選用 4 臺 SLOW400-600（I）型單級雙吸中開蝸殼式離心泵（3 臺運行 1 臺備用），配套 4 臺YKK560-4 型1250 kW 同步電機，泵站總裝機功率5000 kW。二期選用6 臺RDLO500-860A 型軸向中開蝸殼式離心泵（4 臺運行2 臺備用），配套6 臺YKK710-6 型1800 kW 同步電機，泵站總裝機功率為10800 kW。

（3）二級泵站：一期選用4 臺RDLO400-935A 型離心泵（3臺運行，1 臺備用），配套4 臺YKK630-6 型1600 kW 同步電機，泵站總裝機功率為6400 kW。二期選用6 臺RDLO500-1035A型軸向中開蝸殼式離心泵（4 臺運行2 臺備用），配套6 臺YKK710-6 型 2000 kW 同步電機，泵站總裝機功率為12000 kW。

（4）三級站：一期選用4 臺DFSS600-6N/6A 型臥式雙吸離心泵（3 臺運行 1 臺備用），配套 4 臺 YKK560-6 型 1120 kW 同步電機，泵站總裝機功率為4480 kW。二期選用6 臺DFSS800-8N/6型臥式雙吸離心泵（4 臺運行2 臺備用），配套6 臺YKK630-4 型1600 kW 同步電機，泵站總裝機功率為9600 kW。

（5）四級站：選用4 臺DFSS600-6/6B 型臥式雙吸離心泵（3臺運行1 臺備用），配套4 臺YKK560-6 型1120 kW 同步電機，泵站總裝機功率為4480 kW。二期選用6 臺DFSS800-8N/6型臥式雙吸離心泵（4 臺運行2 臺備用），配套6 臺YKK630-4型1600 kW 同步電機，泵站總裝機功率為9600 kW。

各泵站選型參數見表3。

表3 一～四級泵站工程特性表

4 結語

抽水站里，水泵的選型不僅決定著工程引水量的大小，還影響著供水的穩定，文章根據水源和引水距離，以及機組運行中的安全優化問題，對一、二、三、四級泵站一二期的水泵要求進行了探討，提出了切實可行的最佳優化泵型選擇方案，可供抽水站建設進行參考。