初海洋

摘要：在關(guān)于水庫的泵站優(yōu)化設(shè)計中，應(yīng)該充分考慮泵站建設(shè)工程區(qū)所處的地形條件、水庫特征和受水區(qū)分布特點等重要因素，緊接著還要對水泵安置的臺數(shù)、水泵功率的選擇、水泵位置的布置、水錘計算等多個方面進行分析，要選擇和實際工程最為匹配的整體水泵設(shè)備，一定要確保泵站在機械設(shè)計良好的情況下發(fā)揮其利用率高和高效益的優(yōu)勢。本文主要是通過水庫的工程概況、泵站流量開始入手，且對水庫泵站的相關(guān)水力機械設(shè)計參數(shù)及配套設(shè)備如何選用進行了闡述，希望可以對同行的工作提供些許的借鑒和幫助。

關(guān)鍵詞：水庫;泵站;水力;機械設(shè)計

引言：在當前社會中，水的重要作用不言而喻，供水單位會根據(jù)潛水泵、深水泵等取水，臥式電機和水泵負責(zé)管網(wǎng)輸水。水泵的主要作用，則是在經(jīng)過處理的水通過凈化濾池之后達到水庫，水泵可以在運作時將水庫中的水打到輸送管道當中。如果水資源是由高處往低處輸送，那么主要可以依據(jù)重力勢能，不需要更多設(shè)備，如果水資源由低處到高處輸送，這時就需要加上各種水泵、加壓泵來完成水的輸送和供應(yīng)任務(wù)。這時要根據(jù)受水區(qū)的分布特點，以及水庫的位置，大多地方供水都需要利用水泵提水，以供周圍的工農(nóng)企業(yè)、居民日常用水。只要對水庫泵站做好充分的準備和建設(shè)工作，并在機械設(shè)計這一方面做到高效、節(jié)能、便捷，水處理企業(yè)和供應(yīng)企業(yè)一定會為社會帶來更多更好的服務(wù)。

一、確定泵站的基本參數(shù)

根據(jù)相關(guān)水文學(xué)帶來的資料顯示，主要應(yīng)該對水庫的水位、泵站的揚程及水泵的銘牌選擇做出確定。因為有些泵站的揚程較高，水庫水位的變化幅度較大，各地的年供水量差別也較大，對其他的因素不好做整體和綜合的把控，只能確定好必要的這三項參數(shù)。

二、泵站的水力機械設(shè)計

2.1 ?機型的選擇

首先應(yīng)對水利調(diào)節(jié)進行綜合計算，確定下來設(shè)計中單泵的設(shè)計流量。其次，也要根據(jù)泵站的流量和其揚程，來具體考慮選用深井泵、潛水泵還是雙吸中開離心泵，確定所使用的泵機類型。

2.2 ?機組的臺數(shù)選擇

要對“3+1”和“4+2”兩套機組方案進行綜合評比和考量，一般情況下來說，“3+1”方案比“4+2”方案更加節(jié)約資本，而且機組數(shù)量和使用單位在進行經(jīng)營管理成本都比較低，根據(jù)標準的要求和給排水設(shè)計叢書中，認為水泵數(shù)量少的情況下“3+1”更好。因此，在大多數(shù)水庫泵站的設(shè)計上，建議使用“3+1”方案。

2.3 ?輔助設(shè)備的選擇

閥門：一般情況下，水泵的布置都為倒灌式，而且每個水泵上，進水管都設(shè)有電動檢修閥。而且在泵的出水管上均設(shè)液壓自動控制閥、電動檢修閥和工作閥。這時，水力調(diào)節(jié)工作閥應(yīng)全程參與水泵關(guān)閉的過程，而它的功能也應(yīng)全面考慮清楚正常停泵及異常事故停泵時產(chǎn)生的水錘。同時，也要根據(jù)設(shè)備維護的要求，對設(shè)備設(shè)置水錘泄放閥及注氣微泄閥。

主廠房起重機：根據(jù)主廠房的建設(shè)規(guī)格，選擇一臺重量、跨度、軌頂高程均在合理安置范圍內(nèi)的電動雙梁橋式起重機。這時起重機的控制室應(yīng)設(shè)在廠房的下游側(cè)，而對應(yīng)的安全滑線一定要布置在上游側(cè)的吊車梁邊，基本無設(shè)置吊車。

油系統(tǒng)：對水泵的冷卻方式，一般情況下是水泵自冷卻，以空冷的方式降溫，無需進行透平油系統(tǒng)的安裝。同時也要選擇好變壓器的絕緣油系統(tǒng)，以及相應(yīng)的油處理設(shè)備。

供水系統(tǒng)：在這一方面，主要要考慮發(fā)電機的空氣冷卻器和導(dǎo)向軸承油冷卻器。在選擇設(shè)備上，要保證技術(shù)供水系統(tǒng)同時有兩臺濾水器，且相互備用。這樣做的目的就是實現(xiàn)冷卻水反供水，同時也可以防止單向供水，避免了冷卻器和空冷器內(nèi)部的雜物堆積，降低冷卻效率，影響了機組運行。供水系統(tǒng)中還應(yīng)有反向供水球閥，這是用來進行反向供水的。

排水系統(tǒng)：在水庫泵站內(nèi)，一定要進行檢修排水和滲漏排水，并要保證二者共用同一套排水系統(tǒng)，在地面下建立集水井，由放置的備用的兩臺排水泵進行排水。而且對于機組的維修和排水，應(yīng)直接在水機層進行設(shè)置，保證盤閥向集水井排入水，之后排放到廠房外。

低壓氣系統(tǒng)：低壓氣系統(tǒng)的主要目的就是提供制動、主軸檢修密封和設(shè)備的養(yǎng)護維修。選用合適的兩套單螺桿空氣壓縮機，兩臺貯氣罐和兩臺控制柜。常見的控制柜是DKY控制柜。在系統(tǒng)當中，一只貯氣罐的供機組制動系統(tǒng)，可以由DN25供氣管引至到機組的制動屏上，以保證機組制動和復(fù)位用氣。而這時另一個貯氣罐，要對它進行檢修和清掃用氣，就可以從DN25供氣管道通至各單元，達到為檢修機組的吹掃用氣目的。

水泵充水方式選擇和設(shè)備：通過其他的水庫泵站設(shè)計情況來看，真空水箱和射流真空泵在實際的使用中并不是非常好，最好不要使用水環(huán)真空泵充水方式，其他的依據(jù)實地建設(shè)選擇就行。

三、水泵安裝高程及水錘計算

3.1 ?水泵安裝高程

泵站應(yīng)詳細根據(jù)水泵的樣本和并根據(jù)泵站的實際運行工況，詳細記錄好吸水管線的水力損失、在現(xiàn)場條件下的大氣壓力和現(xiàn)場水溫度下的汽化壓力。接下來，要計算水泵的吸程，如果水泵吸程較大，那么就需要在泵啟動前充水，在吸水管的前端設(shè)置底閥。如果底閥的尺寸不夠容易被卡，可靠性也不強，那么這時候泵站具有淹沒進水條件，可以不設(shè)置底閥。最后應(yīng)牢牢依靠現(xiàn)場的地形條件，確定水泵的最終安裝高程。

3.2 ?水錘計算

此時對泵站的水力設(shè)計做一個假設(shè)，假設(shè)出水主管長為560m，直徑約0.15m。那么可以這樣確定水錘的參數(shù)：泵的最高反轉(zhuǎn)速≤1.2倍額定轉(zhuǎn)速，而且對額定轉(zhuǎn)速的超過持續(xù)時間在2min內(nèi)，最高的壓力不能超過現(xiàn)有水泵的出口壓力1.3～1.5倍。這時就可以采用Pipe2000的電腦仿真軟件去計算水錘。

穩(wěn)態(tài)分析：可以通過軟件進行模擬分析，在系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)運行時，水泵揚程可以滿足此時水力坡降的要求。

瞬態(tài)分析：在水泵的出口上只需設(shè)置多功能的控制閥，這類控制閥的關(guān)閉規(guī)律為：第一段2.0s，關(guān)閉閥門90%，第二段2.0s，關(guān)剩余的10%閥門。經(jīng)過軟件的分析計算，在整條輸水線路的上半段中出現(xiàn)負壓現(xiàn)象，在水泵出口處的止回閥處最高壓力較大，會遠高于1.5倍的揚程。此時，泵站必須額外設(shè)置其他的水錘防護設(shè)備，才可以滿足本次機械設(shè)計的規(guī)范要求。

結(jié)束語

對于水庫泵站的機械設(shè)計，首先一定要緊緊根據(jù)泵站所具有的自身特點來進行優(yōu)化和設(shè)計，其次還應(yīng)在設(shè)計的過程中，要充分考慮好變壓器室、綜保、PLC、變壓器柜等的安裝預(yù)留空間，也不應(yīng)單單的只是根據(jù)設(shè)計規(guī)范去進行設(shè)定。水錘的威力極大，產(chǎn)生水錘的時候會嚴重威脅到相關(guān)的電力設(shè)備，甚至工作人員的生命安全。所在對井房和泵房的正常工作巡視時，也要確保泵前壓力、泵后壓力都在合理的范圍之內(nèi)，以免壓力過大造成管道破裂，最終引發(fā)水錘。相信通過本次對泵站的機械設(shè)計做的分析和探討，在今后與整個泵站系統(tǒng)相關(guān)的設(shè)計一定會更加安全，更加可靠，更加為企業(yè)和居民用水帶來便利。

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