關(guān)于中心橋引河泵站的水泵選型分析

王娟

黃河勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司天津設(shè)計(jì)院 天津 300222

作為城市建設(shè)及開(kāi)發(fā)的水利基礎(chǔ)設(shè)施，搞好區(qū)內(nèi)城鄉(xiāng)排瀝及水環(huán)境工程的建設(shè)、更新及改造，一方面是水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的需要，另一方面也是進(jìn)一步加快區(qū)內(nèi)城鎮(zhèn)化建設(shè)、改善投資環(huán)境、適應(yīng)濱海新區(qū)開(kāi)發(fā)開(kāi)放的需要，以優(yōu)美的景觀環(huán)境帶動(dòng)周?chē)恋厣担橥恋氐目沙掷m(xù)利用創(chuàng)造條件[1]。

中心橋引河泵站設(shè)計(jì)排水流量64m3/s，該工程建成以后，將極大增強(qiáng)排澇能力，確保濱海新區(qū)中心橋片區(qū)達(dá)到重點(diǎn)城區(qū)50年一遇，一般城區(qū)20年一遇，農(nóng)田及生態(tài)綠地10年一遇的排澇標(biāo)準(zhǔn)要求。

水泵選型主要是根據(jù)泵站的揚(yáng)程范圍以及流量要求，綜合考慮運(yùn)行條件，通過(guò)合理分析及比較，確定水泵類(lèi)型、型號(hào)、臺(tái)數(shù)、葉片角度以及電機(jī)功率等。泵型選擇不合理不僅會(huì)增加前期工程投資，也會(huì)造成后期調(diào)度及運(yùn)行不靈活，檢修不便或者增加運(yùn)行成本，因此，合理的選型對(duì)于泵站新建工程是非常重要的[2]。

1 工程概況

濱海新區(qū)中心橋引河泵站工程位于濱海新區(qū)塘沽地區(qū)中心橋引河入海河口北側(cè)、現(xiàn)狀田莊子橋南側(cè)。

中心橋引河泵站設(shè)計(jì)排水流量為64m3/s，其中58m3/s直接排入海河，剩余6m3/s可直接排入海河，也可通過(guò)海河頂管排入海河南岸渠道，實(shí)現(xiàn)“北水南調(diào)”。

2 基本選型參數(shù)確定

該泵站主要功能為排澇，兼顧調(diào)水功能，運(yùn)行設(shè)計(jì)流量為64m3/s，其中58m3/s直接排入海河，剩余6m3/s可直接排入海河，也可通過(guò)海河頂管排入海河南岸渠道。泵站運(yùn)行時(shí)的特征水位考慮進(jìn)水閘0.1m水頭損失，出水壓力水箱及出水涵閘0.15m水頭損失確定。

水泵輸水系統(tǒng)水力損失h損包括沿程水力損失和局部水力損失兩部分。

水泵出水管路短，總的水頭損失按局部水力損失的1.05倍考慮。

局部水力損失包括：攔污柵、進(jìn)水流道、30°彎頭、伸縮節(jié)、擴(kuò)散管、出口拍門(mén)等。

經(jīng)計(jì)算：水泵輸水系統(tǒng)局部水力損失為0.017Q2，則輸水系統(tǒng)總的水力損失h損=1.05h局=0.018Q2。

根據(jù)泵站的流道布置和水泵運(yùn)行的流速，計(jì)算設(shè)計(jì)流量工況下的水頭損失并考慮一定的安全裕度，確定泵站總水頭損失為1.50m。泵站設(shè)計(jì)揚(yáng)程實(shí)際為：Hr=2.10+1.50=3.60m，揚(yáng)程范圍為1.5m-7.45m。

3 泵型確定

根據(jù)泵站的揚(yáng)程范圍以及流量要求，考慮運(yùn)行條件，可選擇的泵型主要有立式軸流泵和潛水軸流泵。

立式軸流泵泵型設(shè)計(jì)、制造、安裝、運(yùn)行管理等技術(shù)比較成熟，在農(nóng)田灌溉及排澇工程中應(yīng)用較普遍，占地面積小，葉輪浸沒(méi)在水中，啟動(dòng)方便，電動(dòng)機(jī)安裝在水泵上部，通風(fēng)防潮條件好，運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單。是國(guó)內(nèi)輸水工程中常用的泵型之一，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)較多。但是需布置較高主廠房。

潛水泵電機(jī)在水下運(yùn)行，機(jī)組結(jié)構(gòu)緊湊，泵站結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輔助設(shè)備少，泵房和配電房、控制室可以分開(kāi)設(shè)置，但設(shè)備造價(jià)較高，設(shè)備出現(xiàn)故障需返廠維修。潛水泵組機(jī)泵一體，安裝方便。

該泵站在汛期要保證排除重要區(qū)域的集水，運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，流量較大，要求可靠性高。此外，立式軸流泵在國(guó)內(nèi)應(yīng)用普遍，技術(shù)成熟，運(yùn)行管理工作人員對(duì)水泵運(yùn)行及檢修情況熟悉，既方便管理運(yùn)用，又利于出現(xiàn)運(yùn)行故障時(shí)快速檢修。根據(jù)中心橋引河泵站的具體條件，同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)因素，經(jīng)綜合分析，選用立式軸流泵[3]。

4 水泵臺(tái)數(shù)確定

泵站以排澇為主，實(shí)際排澇流量變化較大，為調(diào)度運(yùn)用靈活，單機(jī)流量不宜太大，但流量太小、臺(tái)數(shù)太多又會(huì)導(dǎo)致土建和機(jī)電投資增加。

根據(jù)工程運(yùn)行需要，實(shí)現(xiàn)水系連通，本工程需排水至海河南岸，排水流量為6m3/s，根據(jù)流量及揚(yáng)程需要，推薦選擇2臺(tái)1200ZLB100（-6°）。

剩 余 58 m3/s排 水 方 案 經(jīng) 比 選，5臺(tái) 2000ZLB、8臺(tái)1600ZLB、11臺(tái)1400ZLB水泵皆能滿足泵站流量及揚(yáng)程要求。

2000ZLB單機(jī)流量為11.6m3/s，5臺(tái)即能滿足泵站流量及揚(yáng)程要求，但是運(yùn)用靈活性相對(duì)較低，且該泵型在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較少，相關(guān)工程實(shí)例、管理運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)也相對(duì)較少，對(duì)泵站布置要求相對(duì)較高。1400ZLB單機(jī)流量為5.27m3/s，11臺(tái)水泵能滿足要求，運(yùn)用靈活性較高，屬常見(jiàn)泵型，國(guó)內(nèi)可借鑒的工程實(shí)例較多，但是11臺(tái)水泵的土建工程量較大，設(shè)備投資也較大。1600ZLB單機(jī)流量為7.25m3/s，8臺(tái)既能滿足要求，又能實(shí)現(xiàn)調(diào)度運(yùn)用的靈活性，且土建工程量、設(shè)備投資、工程總體投資相對(duì)較小。故選擇8臺(tái)1600ZLB100 （0°）立式軸流泵方案。

綜上，本工程水泵選擇2臺(tái)1200ZLB100（-6°）和8臺(tái)1600ZLB100（0°）立式軸流泵方案。

5 配套電機(jī)選擇

根據(jù)《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》，“主電動(dòng)機(jī)的容量應(yīng)按水泵運(yùn)行可能出現(xiàn)的最大軸功率選配，并留有一定的儲(chǔ)備，儲(chǔ)備系數(shù)為1.10-1.05”。1600ZLB水泵最大軸功率為489.7kW，由此選定電動(dòng)機(jī)容量為630kW，1200ZLB水泵最大軸功率為253kW，由此選定電動(dòng)機(jī)容量為315kW，電壓等級(jí)選用10kV。

6 結(jié)語(yǔ)

合適的水泵選型對(duì)于整體的泵站建設(shè)至關(guān)重要，不僅能在工程建設(shè)時(shí)期節(jié)約投資，也能在日后的管理運(yùn)行中，節(jié)能，方便運(yùn)用，便利管理[4]。合理的水泵選型主要需根據(jù)現(xiàn)有的水文資料，經(jīng)過(guò)分析計(jì)算，確定總水頭損失，并根據(jù)上下游水位差計(jì)算幾何揚(yáng)程，最終確定水泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程及揚(yáng)程范圍。根據(jù)泵站揚(yáng)程及整體流量要求，考慮運(yùn)行條件，以及當(dāng)?shù)毓芾砣藛T檢修經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行泵型及臺(tái)數(shù)確定。根據(jù)計(jì)算軸功率選取合適的電動(dòng)機(jī)。泵型的選擇不僅要滿足水泵在設(shè)計(jì)工況下高效運(yùn)行，還需在極限工況下能保證安全運(yùn)行，且需要滿足國(guó)家節(jié)能要求。