吸水母管代替吸水井在給水加壓泵站工程中的應用

梅亞青 孟濤

(青島市市政工程設計研究院有限責任公司,山東青島 266100)

吸水母管代替吸水井在給水加壓泵站工程中的應用

梅亞青 孟濤

(青島市市政工程設計研究院有限責任公司,山東青島 266100)

給水加壓泵站工程建設中,水泵自母管直接吸水的工程實例時有出現,但各類工程技術類文獻中卻鮮有記載與報道。膠南小口子給水加壓泵站部分承擔為92303部隊供水的任務,總設計規模為6萬m3/d,近期規模為2萬m3/d,由于建設時間緊迫、資金受限,本工程在近期用水規模較小時采用水泵自吸水管直接吸水的方式,遠期增加調節池,自調節池間接吸水。本文重點介紹該泵站的設計思路及原理,并對類似工程總結出幾點體會,以期與同行共勉。

加壓泵站 母管 吸水井 調節池 思路

1 工程概況

本工程為膠南市上海南路配套建設給水中途加壓泵站工程。泵站近遠期規模分別為2.0萬m3/d和6.0萬m3/d，泵站設兩個加壓系統，水泵及出水總管相對獨立，分別為大學園北部片區和小口子營區供水。上述兩個區域的近遠期用水量均為1萬m3/d和3.0萬m3/d。加壓泵房設備按近期規模安裝，土建一次建成。

為保證用水安全，加壓泵站設置2座調節池，可獨立運行。單座容量為3000m3。

2 設計思路

在加壓泵站工藝方案論證過程中，泵站建設方明確提出不設水泵吸水井，且近期不建設調節池的要求。因此，工程設計需采取水泵自吸水母管直接吸水的方式。設計思路如下：泵站進水管上設置壓力表，近期周邊區域用水量較小，管網壓力較大時，利用管網余壓，關閉進入調節池的閥門①，由管道直接進入加壓泵加壓，可降低加壓泵的揚程，節約能耗。同時，為改善水泵的吸水性能，擴大與水泵吸水管相接的管道口徑，降低水流速度，使之能取代吸水井的功能。遠期隨著周邊區域用水量的增加，管網余壓降低至0.1MPa時，關閉進水管道閥門②，打開進入調節池的閥門①，同時打開閥門③、③’、④、④’，水流經過調節池后再進入泵房加壓后再輸送至上海南路給水管網。見圖1。

3 工程設計

3.1 吸水母管

在吸水母管的設計中，有以下幾方面因素是著重考慮的：管內水流速度，與水泵吸水支管的連接方式，管道敷設形式。

為避免吸水管中流速過大對管壁的破壞作用，防止管道穿孔，本工程選用口徑較大的DN1400鋼管，降低水流速度至0.46m/s。給排水設計手冊(第3冊)城鎮給水中對于吸水管路的安裝形式給出了多種正誤示意，本工程經幾種形式比較后，為防止水泵吸水時形成空氣囊，設計采用管頂平接方式。大量工程實例表明，吸水管道長期運行后，內壁會附著幾毫米左右的泥垢層，特別在管路的彎頭處，腐蝕往往比較嚴重，會造成管內流速增大，發生氣蝕情況。因此吸水母管避免上彎或下彎，避免水流速度的急劇變化，應使其流速平緩，自第一支吸水支管的三通前21米處開始，該段管道設計為較為平直的直線型管段。另外，管道進入水泵吸水管前，設置專用排氣閥，防止氣蝕現象對管道和水泵的破壞。

圖1 工程總平面布置圖

3.2 水泵出水管路設計

水泵出水管上一般不宜設置止回閥，本工程中水泵揚程較高，突然停泵時水錘的破壞作用較為明顯，故設置液控緩閉止回閥，以保證分階段關閉止回閥。為便于控制出水管路的自動開停，設置電動蝶閥，后再加設手動蝶閥，以利于閥件的檢修、拆卸。

3.3 水泵安裝高度

本工程近期選用2臺臥式雙吸離心泵，分別供往大學園北部片區和小口子營區，流量各1萬m3/d，揚程分別為25m和40m。泵站實際運行過程中，不少場合下的水泵故障，常是吸水條件不佳引起的。通常以允許吸上真空高度Hs來衡量離心泵吸水性能，Hs值越大，表明其吸水性能越好，同時又需要滿足水泵在抽吸過程中，泵內不產生氣蝕現象。而目前大都水泵廠家均采用氣蝕余量來衡量水泵吸水性能的好壞，氣蝕余量越小，表明水泵的吸水性能越好。水泵氣蝕余量

式中Hsv-總氣蝕余量

Ha-水表面的大氣壓力(mh2o)

Hva-該水溫下的氣化壓力(mh2o)

∑hs-吸水管水頭損失之和(mh2o)

Hss-水泵吸水地形高度(m)

本工程吸水管道中水壓值為0.1-0.36MPa，以不利時10mh2o計，此時的Ha值類比取值為0.1MPa，Hsv的計算值為8.5mh2o。通過比較幾個水泵廠家要求的氣蝕余量，NPSH值大約在5.7m左右，為安全起見，在工程中，水泵實際使用時的氣蝕余量(NPSH)應該比水泵廠家所要求的必要NPSH值要再大0.4-0.6mh2O。而8.5〉5.7+0.6，表明水泵在實際運行中不會產生氣蝕現象，其吸水條件優良。

3.4 調節池

本工程設置調節池的主要作用：遠期調蓄給水管網中用水高峰和低峰之間的水量差值，用水高峰時由管網和調節池同時給部隊供水，保證部隊用水的安全性。本工程給水管網接入點現狀余壓為0.36MPa，近期利用余壓直接進行加壓提升，遠期隨著項目周邊用水量的增大，管網水壓降低，節點流量減小，當泵站進水壓力小于0.1MPa時，關閉進入吸水管的閥門②，打開進入調節池的閥門①，待調節池內水位逐漸升高，高于泵軸中心線標高時，開啟水泵。

為避免遠期利用調節池后，水中的余氯含量達不到飲用水衛生標準，本工程預留遠期加氯設施，同時在進入調節池的閥門井①處設計加氯點，水在流經調節池后，加氯接觸時間達45分鐘。

4 結語

總之，在給水加壓泵站工程的設計中，根據近遠期的水量水壓變化情況，設計直接和間接相結合的方式是經濟合理的，可以降低電耗。在水泵從吸水母管直接抽水加壓的工程設計中，著重研究進出水管路的合理連接形式及水泵的安裝高度計算，可以延長管道和水泵的使用壽命，實現其良性運轉， 提高泵站運營效益，而且可以降低電耗、節約能源，也符合建設節約型社會的原則。