有關泵站設計的主要問題探究

姜月芳

【摘要】由于近年來土地基本以各農戶為單位進行農業生產，所以地方上有一些提水工程設計時將排澇站設計成排灌站，內部渠系共用一套排澇渠系。本文從泵站的總體型式及結構設計方面講述，分析了水泵和電氣設計方面和關于并聯工作水泵的臺數的選擇，并提出了泵站的自動化控制措施和雨水泵站與地下式雨水泵站設計的注意事項。

【關鍵詞】泵站 設計 自動化 控制

一、泵站的總體型式及結構設計方面

排澇和灌溉是泵站的基本功能，灌溉與排澇相結合是較常見的幾本型式。常規設計通常單設一自流孔洞，內部排于灌是兩套渠系。為解決此問題可以采用如下措施：

1、砼結構方面自流與灌、排用一套管路

砼穿堤涵洞采用一套系統，利用閘門在泵層及壓水池進行控制，即閘門變成雙向止水閘門，穿堤涵洞的底高程要自流水位控制。這樣雖然結構設計復雜了，但可減少一套管路的工程量。

2、水泵在泵層出水管路為雙管路

現在一些水泵廠家可以生產雙出水管路水泵，即兩個出水口分別為灌溉和排澇方向。平時用閘閥或鋼板封堵一側，灌溉時打開灌溉側口，封堵排澇側口；排澇時打開排澇口，封堵另一側口，灌、排公用一底池。結構設計時，只是將泵站排澇進水口底部設計成防沖底板即可，其余結構型式與原單排或單灌泵站一樣，此種型式結構設計大大簡化，工程量減少，運行靈活方便。

3、內部渠系的利用

由于近年來土地基本以各農戶為單位進行農業生產，所以地方上有一些提水工程設計時將排澇站設計成排灌站，內部渠系共用一套排澇渠系。春季泡田期將水抽入排澇渠中，靠自然水位向上頂托，各農戶用小座機從大排澇渠中抽入各戶田中。在春季特別是大面積發展水田而農業灌溉設施又不健全或地下水資源缺乏地區，不失為一種短期應急的有效辦法。

在泵站總體設計時，以上三種方法的靈活有效地利用，往往投入較少的資金，卻可以獲得較大的利益。

二、水泵和電氣設計方面

90年代國內已開發出很多成型的大型潛水泵系列。其主要特點是電機和水泵為一體，出水管路結構型式簡單。侵入水下，這就使砼結構簡單得多，水泵層和電機層分開的常規設計模式可以大大簡化，而且管路與壓水池的連接也不受水泵出水管彎管角度限制。

在水泵電氣設計方面，為適應農網質量較差，提高啟動性能，應提倡軟啟動。雖然其造價較高，但如果采用一套分別啟動多臺機組的方式 （需有備用），也可一定程度解決此矛盾。另外還應采用將各種常規設備柜簡化合并的設計方式，以減少占用面積，特別是多臺機組時，此方面設計更應注意。

三、關于并聯工作水泵的臺數

絕大多數泵站都是采用多臺水泵并聯工作來滿足泵站流量和揚程的需要。并聯工作水泵臺數的多少沒有什么硬性規定。因此實際的泵站有的臺數少，有的臺數則很多。

1、并聯水泵的臺數宜少不宜多

有資料推薦泵站中，并聯水泵的臺數不宜超過6臺，滿足大流量的需要可以采用大型號的水泵。其理由是大型號泵其效率一般要高些。另外，水泵臺數的減少，對節省面積和簡化泵站供電和操作控制都有利。

眾所周知，增加開啟水泵臺數可以增大供水量，但絕不是成倍增加。尤其是并聯工作水泵臺數多時，增開一臺水泵水量的增幅是遞減的。有資料曾作過這方面的計算和分析，一個有五臺型號水泵并聯運行的泵站，一臺泵工作時的水量為100%，二太泵工作水量為190%，三臺泵工作水利僅為240%，再增開水泵其水量增幅就更小。以上分析與泵站實際運行也是基本符合的。

2、并聯水泵應作工況點的計算與分析

進行泵站設計時，應當對并聯工作水泵的工作點進行計算。采用解析法或圖解法都可以。用圖解法更為簡單、直觀和適用。通過工況點的計算，還應對所選水泵適應泵站各種負荷情況進行一定分析。這樣確定的方案可認為是較為符合泵站實際的最佳選擇。實際設計中，設計人員往往忽略這一步，而是憑感覺和經驗行之，往往給設計帶來誤差。

四、泵站自動化控制

隨著國民經濟的發展，迫切要求泵站工程采用新的管理模式及手段與之相適應。自動化控制可以使泵站系統始終在最優的工況上運行，管理直觀簡便，最大限度地減少管理上的失誤操作及能源損失。

泵站自動化監控系統設計一般包括以下內容：

1、系統運行的程序

在中心調度室可以通過計算顯示器觀察到系統的動作過程，并可顯示泵站各項運行狀況，根據水位設定值自動實現流量和技術供水，并可實現故障自動處理、控制、檢測、遙控等多項自動化控制。

2、系統的構成

泵站微機監控系統是以工業控制計算機為核心，通過在線通訊技術（或無線通訊技術），實現多級泵站的全自動化運行管理，具有檢測、監視、操作控制、中央信號、遙控、遙測及記錄打印等功能，可達到全數字化、高可靠性及無人值守。

3、系統的功能

3.1檢測功能：在顯示器上動態顯示系統及各站電壓、電流、水位等實時數據。

3.2監視功能：調合閘回路監視、電壓回路、電流回路、斷電監視、監視結果異常時，用漢字顯示監視結果并報警。

3.3控制功能：利用軟件完成各泵站分合閘及防跳閘防誤動作；根據水位設定值自動完成各站電機的啟動及停機。

五、雨水泵站與地下式雨水泵站設計的注意事項

1、雨水泵站的設計

雨水泵的主要建筑物便是雨水泵站，它在整個排水系統中作用突出。在其設計的過程中，需要考慮如下問題：

1.1根據所選用水泵的規格及其型號，雨水泵站應設計為干室淹沒式雨水泵站。若水泵臺數≤3臺，雨水泵站可采用圓形；若水泵臺數>3臺，矩形則較為適宜；

1.2當水泵壓力出水管穿墻時，要預埋套管并做到水平設置，在轉動軸轉不平穩時，還要注意運用柔性接頭減小轉動軸產生的應力；

1.3在計算雨水集水池內的有效容量時，需要從所有水泵中的最小啟動水位到最大的停止水位進行計算，但要保證積水池有效容量≥所有水泵的1min流量；

1.4若雨水泵站中油污水排入，必須做好雨水集水池的防腐工作，水泵間的布置時，再結合水泵布置的同時，需要預留較為適合的檢修空間；

1.5結合吸水喇叭口與泵樣本的要求進行集水池底部標高的確定，同時結合最高水位確定電機間的標高，通常而言，電極間標高要超過水位最高時的0.5m之上。

2、地下式雨水泵站的設計

2.1在地下式的雨水泵站設計中，由于空氣中容易聚集大量CO與H2S等有害氣體，不易擴散，因此，必須安裝相應的臭氣處理設施，降低有害氣體對設備及人員的傷害；

2.2地下的變配電間、柵間以及風機房等需要進行完全的分離，并設置單獨入口，且盡量減少設備維修工作量；

2.3檢修面的選擇需要根據所選用設備的檢修要求進行，對于檢修幾率小且大型的設備可以運用汽車吊裝的方式；對于檢修幾率大且較小型的設備，如風機房或變電間內的風機與配電柜等設備，可采用電動葫蘆進出。

總結語：

綜上所述，泵站的設計如果從總體結構、水機、電氣設計上優化，采用先進的自動化控制，在滿足多項功能的同時并不會使投資增加很多，卻會創造很客觀的效益。

參考文獻：

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