某自來水廠加壓泵站更新改造方案

文_吳青 田海成

1 水發規劃設計有限公司 2 濟南市市政工程設計研究院（集團）有限公司

1 泵站概況

某泵站現狀規模為20萬m3/d，位于A水庫下游100m處，廠區占地面積4300m2，設計場區地面高程為20m。A水庫水位在56.75～58.40m 時，可自流向水廠供水，在56.75m以下時需要該泵站開機運行提升，此時關閉自流引水管上的檢修閥，開啟泵站引水管線上的檢修閥，以滿足水廠用水規模。現狀該泵站為水廠在檢修期間備用水源A水庫的加壓泵站，水廠新增檢修備用水源B水庫后，將該泵站更新改造為兩個檢修備用水源的加壓泵站，檢修期泵站可以兩種工況下同時運行。

2 泵站更新改造

2.1 泵站現狀

泵房結構型式采用干室型，采用臥式水泵機組，自灌式充水。泵房分主、副廠房且平行布置，主廠房設于進水側，分兩層布置，底層為水泵電機層，上層為檢修操作層，兩臺機組（2用)呈單列布置，機組間距6.8m；副廠房設于出水側，主要布置中央控制室、高低壓配電室等。

該泵站為水廠檢修期水源的加壓泵站，每年僅在檢修期運行，年運行時數少，不設備用機組。根據泵站的設計流量、需用水適應性條件及設備備用的必要性，選用2臺機組，2用無備，單泵流量1.16m3/s，總規模20萬m3/d。

該泵站是A水庫向水廠供水的加壓泵站，加壓泵站經輸水管道將水直接輸送到水廠的配水池，采用臥式單級雙吸中開式離心泵，變閥調節，泵站的運行揚程范圍9～20.7m，水泵在最大運行揚程時也能滿足設計流量的要求。

2.2 泵站改造方案

2.2.1 設計流量及特征揚程復核

(1)設計流量復核

泵站為原水泵站，供水對象為水廠，泵站設計流量近期為0.58m3/s，遠期1.16m3/s，泵站現狀規模20萬m3/d，設計流量2.32m3/s，單泵流量1.16m3/s，設有離心泵2臺，泵站現狀規模為與水廠近期規模不匹配。

(2)特征揚程復核

根據輸水管道布置，泵站一方面承擔提升A水庫(檢修期第一供水水源)至水廠的任務；另一方面也承擔B水庫(檢修期第二供水水源)至水廠的任務，即泵站需在兩種工況下運行。

工況一即泵站提升A水庫，為原設計工況，工況二即泵站提升B水庫水，為本次新增工況。根據水力計算分析得到兩種工況下的特征揚程及泵站現狀揚程見表1。

表1 現狀及兩種設計工況的揚程

由表1數據分析可知，本工程設計工況一的特征揚程與泵站現狀的特征揚程相近，而工況二的特征揚程與泵站現狀的特征揚程不匹配。

(3)改造后運行基本參數

泵站改造后應滿足兩種工況下運行，基本參數見表2。

表2 泵站改造后運行基本參數表

2.2.2 改造方案比選

(1)改造方案

泵站為水廠檢修期水源的加壓泵站，每年僅在檢修期運行，年運行時數少，不設備用機組，直接管道取水。根據水廠近遠期輸水規模及現狀泵站情況，本工程對該泵站提出兩種改造方案。

方案一：改變水泵型號，遠期二次改造。 現狀兩臺泵站分別按照兩種工況的近期設計流量進行改造，將泵站兩臺離心泵，單泵設計流量1.16m3/s，設計揚程11.6m，改造為工況一、工況二運行下的提升泵各一臺，設計流量0.58m3/s，設計揚程分別為12.18m、33.79m，做到供水水源互為備用，遠期結合水廠遠期規模進行更新改造。

方案二：改變水泵型號，同時增加水泵裝機臺數，實現一次改造?，F狀兩臺泵站分別按照兩種工況的近、遠期設計流量進行改造，將泵站兩臺離心泵，單泵設計流量1.16m3/s，設計揚程11.6m，改造為工況一、工況二運行下的提升泵各一臺，設計流量0.58m3/s，設計揚程分別為12.18m、33.79m，同時工況一、工況二各新增1臺水泵，做到近期水泵一用一備，遠期一用，供水水源互為備用。

(2)方案比較分析

泵站兩種方案比較分析見表3。

表3 方案比較分析一覽表

從改造難度、施工安全等方面考慮，本工程推薦采用方案一，即按近期兩種運行工況更換現有離心泵型號，遠期再結合水廠遠期規模進行改造。

由于A水庫水位變幅較大(18m)，且輸水通過管路送至各水廠，泵站的供水量應能適應水廠供水量的變化，使得泵站運行工況較復雜。為適應這一系列工況的變化，對泵站的泵組設備可考慮采取的措施有變速調節法、變閥調節法、變徑調節法和臺數調節法。幾種措施的優缺點見表4。

表4 幾種措施的適用性及優缺點

工程考慮到泵站非長年運行泵站，應優先滿足輸水流量，其次考慮減少電能耗損失，保證在各種工況下水泵能正常運行。經綜合比較，推薦采用變閥調節。

2.3 泵站改造設計

泵站改造方案為：更換現有水泵，原泵房內現狀兩臺離心泵按近期設計流量、以及兩種工況下的設計揚程進行更換；原設計取水管末點2根與兩臺泵站機組相接的DN1000鋼管按照原管徑改造后，分別接A水庫現狀DN1600輸水管，以及本工程設計B水庫DN1200輸水管，保留泵站加壓后的出水管；原變配電間改造利用。

改造后泵站土建部分維持不變，設備按照近期0.58m3/s配置。改造泵站內主要是更換2臺離心泵、改造泵站進水管，以及變配電現狀改造利用。根據泵站原設計方案，考慮安裝、檢修、維護方便等綜合因素，本次改造擬采用中開雙吸離心泵2臺。其中，工況一離心泵設計流量Q1=2084m3/h，要求揚程H1=21.7m，軸功率P1=200kW；工況二離心泵設計流量Q2=2084m3/h，要求揚程H2=40.1m，P2=280kW，供水水源互為備用。

原變配電間改造利用：泵站改造后的2臺離心泵， 裝機容量分別為200kW和280kW，額定電壓10kV，改造的泵站總負荷為480kW。 改造后泵站原有電氣設備(主要包括：10kV三單元環網柜，高壓進線柜、計量柜、PT柜、站用變柜，站用變壓器、低壓配電柜、配電箱等）均保持不變，僅更換原有2臺高壓水泵控制柜內開關及互感器等設備。

3 結語

泵站更新改造工程是在現有泵站基礎上對其整體構成、機組選用、技術措施 等再次優化的過程，要求對癥施治，注重創新。加壓泵站改造設計結合工程實際精心籌化，經過改造難度、改造次數、施工安全、工程經濟等綜合評價擇優定案，經2018年改造完成后實際運行檢驗，達到了預期設計目標。