水廠提升泵站的水機(jī)選型

徐天瑜

（深圳市水務(wù)工程檢測有限公司，深圳 518055）

坂雪崗片區(qū)位于深圳市龍崗區(qū)布吉街道西側(cè)，隨著坂雪崗片區(qū)的發(fā)展，其供水需求增長迅速，為滿足區(qū)域供水需求，新建坂雪崗新水廠，其供水規(guī)模為 30萬 m3/d。新建水廠的提水泵站基本參數(shù)見表1。

表1 提升泵站的基本參數(shù)

就提升泵站的水泵選型而言，是關(guān)系到水廠建設(shè)投資、運(yùn)行安全、供水保障以及運(yùn)行成本的重要環(huán)節(jié)。筆者通過工程實例，對水廠提升泵站選型提出切實有效的理論與工程實踐相結(jié)合的比較方法。

1 水泵臺數(shù)的選擇

該泵站設(shè)置目的是為新建坂雪崗水廠供水，確保新建水廠供水量滿足生產(chǎn)生活需求。提水泵站總裝機(jī)容量為4×355kW，3用1備。提水泵站停機(jī)水位是59.91m，確定泵站的地板內(nèi)高程約56.7m, 提水泵站的地面高程約為 77m，泵站的基坑挖深超高20m。在選擇機(jī)組臺數(shù)時應(yīng)優(yōu)先考慮機(jī)組間距小，臺數(shù)盡量少的設(shè)計方案以減小泵站開挖面積。同時應(yīng)保證坂雪崗坂水廠的供水量以及供水量的調(diào)節(jié)，坂雪崗水廠的供水量因四季變化、時令需求，流量變化較大，大流量需求為 30萬 m3/d，小流量需求約為10萬m3/d。

根據(jù)供水要求初步選定4臺機(jī)組，3用1備，單泵流量0.87m3/s，約為7.5萬m3/d。需要大流量供水時4臺機(jī)組全開，同時通過變頻調(diào)節(jié)滿足供水要求，并達(dá)到節(jié)能要求。

2 泵型比選

泵站運(yùn)行的特征揚(yáng)程范圍為 27.5～16～12 m，單機(jī)設(shè)計流量0.87m3/s。根據(jù)泵站運(yùn)行揚(yáng)程范圍及單機(jī)流量，可選擇水泵型式主要有：立式抽芯式混流泵、立式雙吸式離心泵和臥式雙吸式離心泵。

2.1 立式抽芯式混流泵

立式抽芯式混流泵是國內(nèi)外廣泛使用的一種泵型，有成熟的設(shè)計制造和運(yùn)行經(jīng)驗。其電機(jī)安裝在地面上，運(yùn)行維護(hù)檢修方便，安全可靠，泵房平面尺寸小，地面以上廠房高度高。泵站裝置效率比較低，輔助系統(tǒng)比較復(fù)雜，運(yùn)行管理麻煩，水工結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。

2.2 立式雙吸式離心泵

立式雙吸式離心泵泵房平面尺寸較小，電動機(jī)可安裝在地面以上，電動機(jī)運(yùn)行維護(hù)條件較好。泵站裝置效率高，但水泵轉(zhuǎn)速較高，泵軸較長，運(yùn)行可靠性較差，輔助系統(tǒng)比較復(fù)雜，運(yùn)行管理麻煩，水工結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。

2.3 臥式雙吸式離心泵

臥式雙吸式離心泵取消傳動長軸，運(yùn)行可靠性較高，軸向力基本平衡，效率高；臥式雙吸中開離心泵泵殼中開，打開泵殼即可進(jìn)行檢查和維修，維護(hù)方便；水工結(jié)構(gòu)簡單，但臥式離心泵平面尺寸較大，輔助系統(tǒng)比較復(fù)雜，運(yùn)行管理麻煩。

表2 三種泵型比較表

從表2可知，臥式雙吸離心泵雖效率高，運(yùn)行安全可靠，安裝檢修方便，但是泵房的平面尺寸大，針對本工程的條件泵站挖深較大，導(dǎo)致泵房土建費(fèi)用增大，施工難度增大。

立式雙吸離心泵的效率高，泵房的平面尺寸較小，但是運(yùn)行的安全可靠性較差，安裝檢修復(fù)雜，對于要求長期供水的水廠來說亦不是首選。

立式抽芯式混流泵的泵房平面尺寸最小，機(jī)組運(yùn)行的安全可靠性高，安裝檢修方便，滿足水廠供水特性要求，雖裝置效率較雙吸離心泵低，但泵段的高效區(qū)亦可達(dá)到 84%以上，通過變頻調(diào)節(jié)可保證水泵處于高效運(yùn)行。

鑒于立式抽芯式混流泵具有投資省和機(jī)組運(yùn)行安全可靠，設(shè)備維修方便等因素，本泵站推薦采用立式抽芯式混流泵。

3 水泵的基本參數(shù)與變頻調(diào)節(jié)運(yùn)用

3.1 水泵裝置的水力損失與水泵的基本參數(shù)

水泵的裝置水力損失按照單泵計算，出水總管的水力損失亦合并到單泵水力損失中，水力損失均按設(shè)計流量 0.87m3/s計算。水泵的泵段管徑按DN800計算，出水管路為DN2000，經(jīng)計算泵的特征揚(yáng)程為泵站特征揚(yáng)程加總水頭損失 1.07m。根據(jù)本站特征楊程及總水頭損失確定提升泵站水泵機(jī)組的基本參數(shù)如表3。

3.2 水泵的性能曲線與變頻調(diào)節(jié)

根據(jù)提升泵站的功能性需求，為滿足不同特征揚(yáng)程下的設(shè)計流量需求，設(shè)計額定轉(zhuǎn)速 740 r/min對應(yīng)最高揚(yáng)程28m；變頻轉(zhuǎn)速600 r/min對應(yīng)設(shè)計揚(yáng)程 16.5m；變頻轉(zhuǎn)速 550r/min對應(yīng)最低揚(yáng)程12.3m。通過比選國內(nèi)外優(yōu)秀水力模型，選擇某混流模型，換算出 800HDC-250立式抽芯式混流泵在相同直徑下不同頻率的性能見表4。

表3 提升泵站水泵機(jī)組的基本參數(shù)

表4 800HDC-250性能表

800HDC-250立式抽芯式混流泵的不同頻率性能曲線見圖1～3。

圖1

圖2

圖3

分析比較 800HDC-250性能表和性能曲線，不難看出通過變頻調(diào)節(jié)，可以保證在不同的工況下水泵的運(yùn)行均處于高效區(qū)，即滿足水廠提升泵站的功能性需求，達(dá)到節(jié)能、節(jié)約成本的目的。

4 結(jié) 語

一般來說，水廠提升泵站要求運(yùn)行安全、穩(wěn)定、可靠、高效節(jié)能，因此提升泵站的水泵選型顯得尤為重要。本文通過工程實例提出一種實用的選型思路，就泵站機(jī)組數(shù)量、機(jī)組形式等提出合理比較的方式，并提出通過變頻調(diào)節(jié)可以滿足工況復(fù)雜的泵站運(yùn)行要求的實例，在工程實際運(yùn)用中值得深入研究，并大力提倡。