某大型原水取水泵房設計總結

■田偉峰 ■中國市政工程西南設計研究總院有限公司，四川 成都 610081

泵房是給水處理系統中的重要組成部分，按泵房在給水系統中的作用可分為水源井泵房、取水泵房、送水泵房、中途加壓泵房等。其中取水泵房又叫一級泵房，一般緊鄰水源設置，有地面式和地下式等多種形式。取水泵房的布置方案要從取水的安全可靠性、水泵運行的經濟性、以及日常運行管理便利性等方面綜合考慮，通過技術經濟比較確定。

成都地區某原水取水泵房總設計規模70 萬m3/d，分兩期實施，一期工程規模30 萬m3/d，設4 臺單級雙吸臥式中開離心泵，3 用1 備;二期再增加4 臺水泵，總規模達到70 萬m3/d。目前一期工程已建成，運行良好。下面就設計過程中的體會作幾點總結。

1.水泵的選型

水泵選型的主要原則:一、應滿足泵站運行的各種工況下設計流量和揚程的要求，二、正常工況下水泵應在高效區間內運行。三、盡可能選用同型號水泵，或揚程相近流量大小搭配的泵。本次取水泵房近期供水規模30 萬m3/d，設計選用4 臺離心泵(3 用1 備)，單臺水泵流量10 萬m3/d;水泵有兩種運行工況:正常工況下原水來自切換井時，水泵揚程H=18m;事故工況下原水來自調節水池時，水泵揚程H≤29m，即水泵揚程為H=18～29m。由于本工程水泵揚程變化較大，無法滿足各種工況都完全運行在高效區間。考慮水泵采用變頻供水方式，最不利工況下Q=4583m3/d，H=29m，效率=91.1%。，正常工況下(Q=4583m3/d，H=18m)變頻運行，水泵效率89%。

圖1 水泵選型曲線圖

2 泵房布置

2.1 平面布置

一般來說對于水位變化幅度較大的取水泵房，土建造價很大，采用圓形泵房比較經濟，布置緊湊，因此本次采用圓形取水泵房。單級雙吸中開式離心泵通常有臥式安裝和立式安裝兩種方式。具體詳下圖2。

本次工程對水泵臥式安裝和立式安裝兩種布置方式進行了比較，詳下面表1。

表1 水泵兩種布置方式比較

圖2 單級雙吸中開式離心泵的兩種安裝方式

泵房布置方案的選擇應從技術經濟及運行管理方面綜合考慮。本工程最后征求業主運行管理方的意見，最終泵房選擇臥式安裝布置方式。

2.2 水泵安裝高度

離心水泵啟動前的充水方式有自灌式和非自灌式兩種。大型水泵、啟動要求迅速的水泵和供水安全要求高的泵房，推薦使用自灌式充水。因此本工程水泵采用自灌式啟動方式。

其中Zs—泵軸中心與吸水處水面高差;Hs，—根據實際工況修正后的允許吸上真空高度;

v1—水泵入口處流速;hs—吸水管路沿程和局部損失之和。

本次工程海拔高度490m，地面水最高溫度按20℃計算，得修正后的允許吸上真空高度=0.56m，經整理計算hs=4.52m，代入計算得水泵安裝高度Zs≤0.99m，則泵軸中心安裝高度應小于等于490.99m。

3 水泵出水管路止回閥的選擇

為防止停泵后管道系統中水的倒流引起水泵高速倒轉，在水泵出口處必須安裝止回閥;在管道系統中，由于流速的劇烈變化而引起的一系列劇烈的壓力交替升降的水力沖擊現象，成為水錘(又叫水擊)，若止回閥瞬時關閉會產生危及及出水管路的水錘事故，因此需要另設置水錘消除裝置，消除破壞性水錘，保障管道安全運行。因此水泵出水管路止回閥的選擇至關重要，否則會帶來巨大危害。

目前常用的止回閥主要有靜音式止回閥、多功能水泵控制閥、蝶式微阻緩閉止回閥等幾種類型。

靜音止回閥該閥由閥體、閥座、導流體、閥瓣、軸瓦及彈簧等零件組成。內部流道采用流線型設計，壓力損失小閥瓣啟閉行程很短，停泵時可快速關閉，防止巨大的水擊聲，形成靜音效果。但根據大量工程實例，出水管路止回閥關閉過快容易引起停泵水錘，可能對出水管路及設備造成巨大破壞。另外靜音式止回閥在水中泥沙含量大容易堵塞，因此靜音式止回閥不適用于本次原水取水工程。

多功能水泵控制閥融閘閥、止回閥、水錘消除器三種功能于一體。水泵啟動和停泵時，利用閥門兩端的水及壓力差進行驅動控制主閥，自動實現開泵時緩開、停泵時緩閉。與其他止回閥相比，多功能水泵控制閥水頭損失較大，且運行中有反映其在停泵時快關速度過于緩慢，快關時出水管道大量水倒流，引起水泵倒轉，造成葉輪松動乃至損壞水泵。另外根據以往工程經驗，由于多功能水泵控制閥旁通控制管路管徑較小，輸送原水時水中泥沙含量大容易形成堵塞，影響閥門正常啟閉。因此本次工程不推薦使用多功能水泵控制閥。

蝶式微阻緩閉止回閥采用斜盤式大偏心設計，雙偏心結構，啟動動態性好，開啟壓力低(《=0.08Mpa)，流阻小，振動小，無需重錘，節能效果明顯。同時設有分級式緩沖油缸，可實現兩段式關閉。即在關閉時先快關80%～90%，再緩管10%～15%，緩關時間可調，可更好達到消除水錘的效果，保證管道安全運行。與升降式、旋啟式止回閥相比，流阻小，節能效果較好。且適應原水泥沙含量大的工況，本次工程推薦使用蝶式微阻緩閉止回閥。

4 原水泵房通風設計

泵房設計必須考慮良好的通風措施。常見的通風方式有自然通風和機械通風兩種，大型及埋設較深地下式泵房考慮采用機械方式通風。目前工程設計中普遍采用換氣次數方法計算通風量;根據查閱的資料，泵房通風換氣次數一般取8～12 次/h。本工程采用軸流風機，通風次數取8 次，選用2 臺軸流風機，單臺Q=44000m3/h，N=7.5Kw，通風管道采用玻璃鋼風管，直徑1000mm，風管下端設百葉出風口。

5 吊車的選擇

圓形泵房布置緊湊，普通的單梁懸掛和橋式吊車無法滿足檢修要求，本次設計采用電動環形軌道起重機。環形軌道起重機驅動采用對角布置，工作時端梁裝置沿環形軌道運行，使主梁以其跨度中心為圓心做旋轉動作，作業面積為圓形覆蓋面積，工作盲區最小。相關工程實例證明，環形軌道起重機設置在大型圓形泵房中進行水泵設備起吊檢修是合適的。

6 結論

根據泵房的實際運行情況，得知本次水泵選型、泵房布置及通風設計等都是合適的，可以作為其他工程設計的參考。

［1］給水排水設計手冊，第3 冊.城市給水(第二版).

［2］王勝平，等.水泵房通風設計.產業經濟.

［3］張捷，等.送水泵房出水閥門選用的探討.城鎮供水，No.6 2006.