小型泵站設計注意事項

阮紅麗　李光輝　梁君

摘要 結(jié)合小型泵站設計經(jīng)驗，簡述了四川省小型泵站設計中應注意的事項，以期為相關設計人員提供一定的參考與借鑒。

關鍵詞 小型泵站；設計；注意事項

中圖分類號 TV675 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）07-0194-01

四川省的泵站以小型泵站為主，據(jù)統(tǒng)計，小型泵站裝機功率占全省總裝機的84%[1]。小型泵站設計作為小型泵站建設的重要環(huán)節(jié)，其技術方案的優(yōu)劣，對小型泵站建設的成敗起著關鍵作用。筆者主要針對小型泵站設計過程中應注意的方面進行簡要論述。

1 泵房

一是泵房建設位置應在設計枯水位時保證能取到水，而在設計洪水位時又不能被淹沒。二是泵房地基應滿足承載能力、穩(wěn)定、變形的具體要求。泵房地基應優(yōu)先選用天然地基，當泵房地基巖土的各項物理力學性能指標較差，且工程結(jié)構(gòu)又難以協(xié)調(diào)適應時，可采用人工地基。三是泵房基礎應具有足夠的強度、剛度和耐久性。要根據(jù)泵房使用要求和結(jié)構(gòu)布置，應按建筑部門的設計標準決定基礎類型、基礎埋設深度和構(gòu)件尺寸。省內(nèi)高山寒冷地區(qū)基礎埋設深度應大于當?shù)貎鐾翆由疃取τ跍\層土質(zhì)軟弱的，應采用相應措施，進行人工加固。基礎埋設深度還應考慮地下水對基礎材料和施工的影響。四是泵房布置時應滿足泵房內(nèi)通風和照明要求，并符合排水、防潮、防火、防盜、防噪聲（振動）等技術規(guī)定。

2 水泵

水泵設計參數(shù)應滿足泵站提灌要求。水泵流量應根據(jù)灌區(qū)灌溉面積，按照《四川省用水定額》，同時考慮水源來水量、系統(tǒng)運行模式、投資限制等綜合因素確定；水泵揚程在凈揚程基礎上，根據(jù)計算的管道沿程損失及局部損失綜合確定；水泵配套功率應根據(jù)水泵流量、揚程等參數(shù)綜合確定[1-2]。水泵選型應滿足泵站設計流量和設計揚程的要求，并應考慮一定裕量；在各特征揚程情況下，水泵應始終保持在高效區(qū)運行，在最高和最低揚程范圍內(nèi)，水泵都應能安全、穩(wěn)定運行。

四川省小型泵站常用的水泵主要包括IS型、S型、D型、DL型離心泵，QJ型、QSXN型潛水泵。IS型離心泵水力性能好，性能可靠，體積小，重量輕，抗氣蝕性能好，使用維修方便，具有小流量、高揚程的特點。S型離心泵泵殼是水平中開的，檢修時不需拆卸電動機及管路，只要揭開泵蓋即可進行檢查和維修；由于葉輪結(jié)構(gòu)對稱，葉輪的軸向力基本達到平衡，運行比較平穩(wěn)；具有揚程較高、流量較大、檢修方便的特點。D型離心泵為臥式結(jié)構(gòu)，拆裝維修方便，運行平穩(wěn)，但是占地面積較大，效率較低；DL型離心泵為立式結(jié)構(gòu)，具有占地面積小的特點，但安裝維修不方便；D型、DL型離心泵均具有揚程高、流量小的特點。QJ型潛水泵的電機和水泵組裝一體潛入水中工作，絕緣水平要求較高，結(jié)構(gòu)簡單，安裝維修方便，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，安全可靠，尤其適用于深井提水，但對水質(zhì)要求較高。QSXN型潛水泵采用內(nèi)置下吸式排水自冷結(jié)構(gòu)，水流從泵葉輪經(jīng)過導葉流向電動機外壁隔層，再從頂部出水口流出，電泵抽水時電機可露出水面長時間運行，尤其適用于河流、湖泊等提水。

3 管路

進出水管道管材應根據(jù)實際設計承壓能力及地形狀況，選用HDPE管、鋼管等。HDPE管重量輕，運輸施工方便，耐腐蝕，延展性好，但對外界荷載承受能力低且不能裸露于陽光下，適用于地形坡度較緩、容易埋設、壓力等級不高于1.6 MPa的應用場合。鋼管強度高、耐振動、接口少且加工方便，但其防腐性能較差，需采取防腐措施，適用于地形坡度較陡、不易埋設、壓力等級較高的應用場合[3-5]。管路上應考慮足夠長度的測流管段。管道布置時，應盡量避免90°急轉(zhuǎn)彎，可用2個45°彎頭實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎，以減少局部水力損失[3]。進出水管道設計流速一般宜取1.5～2.0 m/s，進水管吸入口流速宜取1.0～1.5 m/s，進水管吸入口應設喇叭口（喇叭口直徑取等于或大于1.25倍進水管直徑）；出水管道設計流速，當凈揚程在50 m以下時，宜取1.5～2.0 m/s；凈揚程在50～100 m時，宜取2.0～2.5 m/s；凈揚程在100 m以上時，宜取2.5～3.0 m/s。

4 閥門

閥門主要包括閘閥、止回閥等，設計時應根據(jù)用途確定閥門類型，同時確定閥門的工作壓力、與管道相匹配的公稱通徑以及連接方式等。閘閥通常適用于不需要經(jīng)常啟閉，而且保持閘板全開或全閉的工況。閘閥的最高標定公稱壓力要超過管路內(nèi)的最高壓力。出水閥通徑≥DN150時，可用渦輪蝸桿蝶閥，出水閥通徑≥DN250時可用電動閘閥。止回閥主要用來防止水倒流。當泵站揚程低于20 m時，主管路上可不安裝止回閥；當泵站揚程高于20 m、低于100 m時，選用止回閥；當泵站揚程高于100 m時，選用水力控制閥。

5 進出水建筑物

進水建筑物主要有引水渠、前池、進水池等。引水渠應有足夠的輸水能力，用泵站的最大流量作為引水渠的設計流量；引水渠入口處應設置攔污柵（攔污格網(wǎng)），以防止樹葉、雜草、污物等進入。前池應滿足水流順暢、流速均勻、池內(nèi)不得產(chǎn)生渦流；宜采用正向進水方式，平面擴散角不應大于40°，按水流走向，底坡不宜陡于1∶4。進水池設計應使池內(nèi)流態(tài)良好，滿足水泵進水要求；進水池的有效容積可按水泵額定流量（m3/s）的30～50倍確定。

出水建筑物主要有出水池等。出水池的位置應結(jié)合站址、管線及輸水渠道的位置進行選擇。宜選在地形條件好、地基堅實穩(wěn)定、抗震性強、滲透性小的地點。出水池底寬若大于渠道底寬，應設漸變段連接，漸變段的收縮角不宜大于40°；出水池流速應小于2 m/s，且不允許出現(xiàn)水躍。

6 控制裝置

控制裝置應根據(jù)泵機組功率選擇合適的起動控制方式。水泵機組裝機功率在18.5 kW及以上時，優(yōu)先采用軟起動。軟起動可以實現(xiàn)三相異步電動機的平滑起動，數(shù)字化調(diào)整參數(shù)設置，優(yōu)化電動機的起動曲線，有效避免因直接起動造成對電網(wǎng)電壓和機械部件的沖擊，同時具有過載、短路、缺相保護以及泵體漏水，電機超溫及漏電等多種完善的保護功能。

7 其他注意事項

泵站在引水渠、前池、進水池和出水池旁，應設置顯著的安全警示標志。泵機組的外露轉(zhuǎn)動部件（聯(lián)軸器等），應設置安全防護罩殼和安全警示標志。高海拔地區(qū)機組功率應降檔使用，同時考慮一定的防凍措施。

8 結(jié)語

通過簡述四川省小型泵站設計過程中應注意的方面，以期為相關設計人員提供一定的參考與借鑒。

9 參考文獻

[1] 陸波，樓豫紅，王斌，等.四川省泵站工程現(xiàn)狀分析[J].四川水利，2013（增刊1）：28-30.

[2] 劉武軍，史偉圣.抗旱中小型水泵的選擇與使用[J].浙江水利科技，2004（4）：81-82.

[3] 伍愛國.小型泵站在設計選型安裝中應注意的幾個問題[J].水利建設與管理，2004，24（3）：80.

[4] 唐于.中小型泵站抽水自動化綜述[J].黑龍江水利科技，2014（2）：111-112.

[5] 徐浩，徐婷婷.淺議無為縣小型泵站的現(xiàn)狀及技術改造[J].科技風，2013（7）：281.