第四章給水泵站4.1泵站分類與特點(diǎn)4.2水泵選擇4.3泵站變配電設(shè)施及自動(dòng)測控系統(tǒng)第四章給水泵站4.1泵站分類與特點(diǎn)1§4.1泵站分類與特點(diǎn)4.1.1分類⑴按照水泵機(jī)組設(shè)置的位置與地面的相對標(biāo)高關(guān)系:地面式泵站、地下式泵站與半地下式泵站。⑵按照操作條件及方式，泵站可分為人工手動(dòng)控制、半自動(dòng)化、全自動(dòng)化和遙控泵站。手動(dòng)是指所有泵站操作運(yùn)行均需人工手動(dòng)控制，只適合在一些小型泵站中使用。半自動(dòng)是指啟閉程序靠人工控制，運(yùn)行過程自動(dòng)化，全自動(dòng)是指一切操作程序都由相應(yīng)的自控系統(tǒng)來控制。遙控是指一切操作都由中控室來控制。⑶在給水工程中，常見的分類是按泵站在給水系統(tǒng)中的作用可分為：取水泵站、送水泵站、加壓泵站及循環(huán)水泵站?！?.1泵站分類與特點(diǎn)4.1.1分類24.1.2取水泵站(也稱一級(jí)泵站)⑴組成水源吸水井取水泵房切換井凈水構(gòu)筑物注：直接送水無需切換井4.1.2取水泵站(也稱一級(jí)泵站)水源吸水井取水泵房切換3⑵設(shè)計(jì)注意點(diǎn)①泵房形式：山區(qū)河流水位漲落懸殊（10～20m），必須保證枯水期取水，洪水期不被淹沒，泵房高度很大，所以山區(qū)一般圓形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)?！百F在平面”②在土建結(jié)構(gòu)方面應(yīng)考慮到河岸的穩(wěn)定性、泵房筒體的抗浮、抗裂、防傾覆、防滑坡等方面。③在施工過程中，要注意季節(jié)。④在泵房投產(chǎn)后，在運(yùn)行管理方面必須很好地使用好通風(fēng)、采光、起重、排水以及水錘防護(hù)等設(shè)施。⑤在新建給水工程時(shí)，應(yīng)考慮到遠(yuǎn)期擴(kuò)建的可能性。其特點(diǎn)“百年大計(jì)，一次完成”。⑥近代城市給水中，遠(yuǎn)距離輸水的工程較多，應(yīng)注意水錘的防護(hù)，泵站節(jié)能降耗，遠(yuǎn)程監(jiān)控、檢修等問題。生產(chǎn)車間凈水構(gòu)筑物泵站水源地下取水泵站⑵設(shè)計(jì)注意點(diǎn)生產(chǎn)車間凈水構(gòu)筑物泵站水源地下取水泵站4清水池取水泵房切換井管網(wǎng)高地水池4.1.3送水泵站(也稱二級(jí)泵站)⑴組成①送水泵房一般都呈長方形，吸水井也呈長方形；②送水泵站吸水水位變化很小，不超過（3～4m），因此泵站埋深較淺，多采用半地下式或地面式；③送水泵站水量、水壓變化大，泵站內(nèi)機(jī)組臺(tái)數(shù)多，運(yùn)行管理復(fù)雜；④送水泵站揚(yáng)程較高，且變化較大，很適合調(diào)速運(yùn)行。清水池取水泵房切換井管網(wǎng)高地水池4.1.3送水泵站(5AB二級(jí)泵房分離式清水池池內(nèi)式⑵吸水井作用：有利于水泵吸水管道布置，也有利于清水池的維修。形式：二級(jí)泵房AB二級(jí)泵房分離式清水池池內(nèi)式⑵吸水井二級(jí)泵房6二級(jí)泵房加壓泵站逆止閥二級(jí)泵房水庫泵站逆止閥4.1.3加壓泵站⑴直接串接水泵加壓方式，主要用于遠(yuǎn)距離輸水，且流量基本不變化的情況；⑵清水池及泵站加壓方式，可調(diào)節(jié)用水負(fù)荷，使二級(jí)泵房工作均勻，可減小輸水干管管徑，距離越長經(jīng)濟(jì)效益越明顯。二級(jí)泵房加壓泵站逆止閥二級(jí)泵房水庫泵站逆止閥4.1.3加壓7生產(chǎn)車間熱水泵處理構(gòu)筑物冷水泵4.1.4循環(huán)泵站多用在企業(yè)一般設(shè)置熱水、冷水兩組水泵。⑴供水對象要求的水壓比較穩(wěn)定，水量隨季節(jié)略有變化，但幅度不大；⑵供水安全要求高，泵站備用率大，泵站內(nèi)機(jī)組臺(tái)數(shù)多；⑶為了保證良好的吸水條件，循環(huán)泵站大多采用自灌式進(jìn)水，所以泵房多為半地下式。生產(chǎn)車間熱水泵處理構(gòu)筑物冷水泵4.1.4循環(huán)泵站81.一級(jí)泵站的設(shè)計(jì)流量⑴泵站從水源取水，輸送到凈水構(gòu)筑物。Qr——一級(jí)泵站中水泵所供給的流量(m3／h)；Qd——供水對象最高日用水量(m3／d)；α——為計(jì)及輸水管漏損和凈水構(gòu)筑物自身用水而加的系數(shù)，一般取α=1.05～1.1T——為一級(jí)泵站在一晝夜內(nèi)工作小時(shí)數(shù)?！?.2水泵選擇4.2.1選泵的主要依據(jù)流量、揚(yáng)程及其變化規(guī)律1.一級(jí)泵站的設(shè)計(jì)流量§4.2水泵選擇492.一級(jí)泵站揚(yáng)程(1)送水至凈化構(gòu)筑物(2)直接供水

β——給水系統(tǒng)自身用水系數(shù)，一般取β＝1.01-1.02；

Qd——視情況而定：直流給水系統(tǒng)，按最大時(shí)流量設(shè)計(jì)，以開啟水泵臺(tái)數(shù)來調(diào)節(jié)，循環(huán)給水系統(tǒng)按平均日流量設(shè)計(jì)。⑵泵站將水直接供給用戶或送到地下集水池2.一級(jí)泵站揚(yáng)程β——給水系統(tǒng)自103.二級(jí)泵站的設(shè)計(jì)流量二級(jí)泵站一般采用分級(jí)供水方式，即按最大日逐時(shí)用水變化曲線來確定，這可以減小水塔容積。但分級(jí)不能太多，否則，會(huì)增加水泵臺(tái)數(shù)，增大泵房面積，增大清水池容積，增加供水管直徑。對于小城市的給水系統(tǒng)，大多數(shù)采用泵站均勻供水方式，即泵站的設(shè)計(jì)流量按最高日平均時(shí)用水量計(jì)算；對于大城市的給水系統(tǒng)，宜采取泵站分級(jí)供水方式，即泵站的設(shè)計(jì)流量按最高日最高時(shí)用水量計(jì)算，采用多種不同水泵臺(tái)數(shù)開啟數(shù)來改變流量。中等城市應(yīng)視管網(wǎng)中有無水塔及水塔的位置來確定。3.二級(jí)泵站的設(shè)計(jì)流量114.2.2選泵要點(diǎn)選泵目的：確定水泵型號(hào)和臺(tái)數(shù)。⑴大小兼顧，調(diào)配靈活已知：用水區(qū)的用水量從最大為795m3/h到最小為396m3/h，逐時(shí)變化。，泵站內(nèi)水頭損失取為2m，安全水頭為1.5m，則揚(yáng)程為19.8m。按最大流量選泵，可選用一臺(tái)12Sh—19型水泵.如下圖所示。如果我們選用幾臺(tái)不同型號(hào)不同的水泵來供水如圖所示，顯然比一臺(tái)水泵能量浪費(fèi)少得多。4.2.2選泵要點(diǎn)如果我們選用幾臺(tái)不同型號(hào)不同的水泵來供水1212Sh—19型水泵特性曲線353025201510501009080706050403020100216396195Q（m3/h）H(m)η(%)12Sh—19型水泵特性曲線353025201510501013四臺(tái)不同型號(hào)水泵Q-H曲線302010216396504612720795Q（m3/h）H(m)四臺(tái)不同型號(hào)水泵Q-H曲線3020102163965046114所以在用水量和揚(yáng)程變化較大的場合選用性能不同的泵臺(tái)數(shù)越多，浪費(fèi)能量越少。比如無水塔的的二級(jí)泵站，水頭損失占揚(yáng)程的比例較大，需要做到大小兼顧，以節(jié)省能量。通常情況下，這類泵站的水泵臺(tái)數(shù)較多，可達(dá)3～6臺(tái)。當(dāng)采用3臺(tái)水泵時(shí)可采用1：2：2配置，能滿足1,2,3,4,5共5種變化。當(dāng)采用6臺(tái)水泵時(shí)可采用1：1：2.5：2.5：2.5：2.5配置，能滿足1,2,2.5,3.5,4.5,5,6,7,7.5,8.5,9.5,10,11,12共14種變化。所以在用水量和揚(yáng)程變化較大的場合選用性能不同的泵臺(tái)數(shù)15⑵型號(hào)整齊，互為備用從泵站運(yùn)行管理與維護(hù)檢修的角變來看，如果水泵的型號(hào)太多則不便于管理。對于水源水位變化不大的取水泵站，管網(wǎng)中有足夠調(diào)節(jié)容量的網(wǎng)前水塔的送水泵站，流量和揚(yáng)程比較穩(wěn)定的循環(huán)泵站側(cè)重考慮本要點(diǎn)。上述兩要點(diǎn)看似矛盾，實(shí)際工程中其實(shí)是可以統(tǒng)一的。如選用5臺(tái)水泵，按1：2：3：4：5配置可滿足1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,1515種變化；如采用1：2：3：3：3，這樣配置的水泵可滿足1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,1212種變化。⑵型號(hào)整齊，互為備用1,2,3,16⑶合理地用盡各水泵的高效段單極雙吸式離心泵是給水工程中常用的一種泵，其高效段一般為0.85～1.15Qp。選泵時(shí)應(yīng)充分利用各泵的高效段?？砂床煌桨赣?jì)算后綜合選泵。按最高日平均時(shí)流量的70％(即0.7Q日·平均時(shí))選泵，此時(shí)的經(jīng)濟(jì)工作范圍為：0.59～0.810.7Q日·平均時(shí)，平均時(shí)流量占最高日流量的4.17％，則上述經(jīng)濟(jì)工作范圍可折算為：2.46～3.38％Q日。按最高日平均時(shí)流量的100％(即1.0Q日·平均時(shí))選泵，此時(shí)的經(jīng)濟(jì)工作范圍為：3.54～4.6％Q日。按最高日平均時(shí)流量的130％(即1.3Q日·平均時(shí))選泵，此時(shí)的經(jīng)濟(jì)工作范圍為：4.58～6.25％Q日。⑶合理地用盡各水泵的高效段17最大日用水量變化曲線占最大日用水量（%）87654321024681012141618202224時(shí)間最大日用水量變化曲線占最大日用水量（%）87654321018(4)要近遠(yuǎn)期相結(jié)合。“小泵大基礎(chǔ)”(5)大中型泵站需作選泵方案比較。例4.1根據(jù)給水管網(wǎng)設(shè)計(jì)資料，己知最高日最高時(shí)用水量為920L／s，時(shí)變化系數(shù)Kh為1.7，日變化Kd為1.3，管網(wǎng)最大用水時(shí)水頭損失為11.5m，吸水管水頭損失為1.5m。泵站吸水井最低水位到管網(wǎng)中最不利點(diǎn)地形高差為2m，用水區(qū)建筑物層數(shù)為3層，試進(jìn)行送水泵站水泵的選型設(shè)計(jì)。(4)要近遠(yuǎn)期相結(jié)合?！靶”么蠡A(chǔ)”19解：計(jì)算泵站的最大揚(yáng)程：設(shè)用水量最大時(shí)泵站內(nèi)水頭損失為2m，考慮安全水頭2m，服務(wù)水頭為16m，則：計(jì)算泵站的最小揚(yáng)程：設(shè)用水量最小時(shí)輸配水管網(wǎng)和泵站內(nèi)水頭損失假設(shè)為2m：解：計(jì)算泵站的最大揚(yáng)程：計(jì)算泵站的最小揚(yáng)程：2012Sh13型240a平均日平均時(shí)41620Sh13型60020Sh－1320Sh－1312Sh13型240a平均日平均時(shí)41620Sh13型60021方案一：從圖中我們可以找到一臺(tái)20Sh－13型水泵及兩臺(tái)12Sh－13可以滿足a點(diǎn)要求.方案二：從圖中我們可以找到兩臺(tái)14Sh－13型水泵（其中一臺(tái)用經(jīng)過切削后的葉輪，即14Sh－13A）及一臺(tái)12Sh－13也可以滿足a點(diǎn)要求.方案比較：①將用水量分成幾個(gè)可能經(jīng)常出現(xiàn)的范圍，然后分別比較這幾個(gè)范圍內(nèi)水泵工作時(shí)的效率，確定能量消耗；②比較不同方案水泵的基建投資；③比較不同方案水泵的管理運(yùn)行；④比較不同方案水泵站的施工難度。方案一：從圖中我們可以找到一臺(tái)20Sh－13型水泵及兩臺(tái)12224.2.3選泵時(shí)尚需考慮的其它因素(1)水泵的構(gòu)造形式對泵房的大小、結(jié)構(gòu)形式和泵房內(nèi)部布置、泵站造價(jià)等有影響。(2)應(yīng)在保證不發(fā)生氣蝕的前提下，應(yīng)充分利用水泵的允許吸上真空高度。但也應(yīng)避免泵站內(nèi)各泵安裝高度相差太大，造成基礎(chǔ)參差不齊或整個(gè)泵站埋深增加。(3)應(yīng)選用效率較高的水泵，如盡量選用大泵。(4)根據(jù)供水對象對供水可靠性的不同要求，選用一定數(shù)量的備用泵。4.2.3選泵時(shí)尚需考慮的其它因素23①在不允許減少供水量的情況下，應(yīng)有兩套備用機(jī)組；②允許短時(shí)間內(nèi)中斷供水時(shí)．可只設(shè)一臺(tái)備用泵。③城市給水系統(tǒng)中的泵站，一般也只設(shè)一臺(tái)備用泵。通常備用泵的型號(hào)可以和泵站中最大的工作泵相同。當(dāng)管網(wǎng)中無水塔且泵站內(nèi)機(jī)組較多時(shí)，也可考慮增設(shè)一臺(tái)備用泵，它的型號(hào)與最常運(yùn)行的工作泵相同。④如果給水系統(tǒng)中有足夠大容積的高地水池或水塔時(shí)，則泵站中可不設(shè)備用泵，僅在倉庫中貯存一套備用機(jī)組即可。⑤備用泵相其它工作泵一樣，應(yīng)處于隨時(shí)可以啟動(dòng)的狀態(tài)。(5)應(yīng)盡量結(jié)合地區(qū)條件優(yōu)先選擇當(dāng)?shù)刂圃斓某上盗猩a(chǎn)的、比較定型的和性能良好的產(chǎn)品。①在不允許減少供水量的情況下，應(yīng)有兩套備用機(jī)組；24Qf——設(shè)計(jì)的消防用水量(m3／h)，Q′——最高用水日連續(xù)最大二小時(shí)平均用水量(m3／h)；Qr——一級(jí)泵站正常運(yùn)行時(shí)的流量(m3／h)；tf——補(bǔ)充消防用水的時(shí)間,從24—48h，由用戶的性質(zhì)和消防用水量的大小決定,見建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范；α——計(jì)及凈水構(gòu)筑物本身用水的系數(shù)。4.2.4選泵后的校核在泵站中水泵選好之后，還必須按照發(fā)生火災(zāi)時(shí)的供水情況，校核泵站的流量和揚(yáng)程是否滿足消防時(shí)的要求。對于一級(jí)泵站：Qf——設(shè)計(jì)的消防用水量(m3／h)，4.2.4選泵后的校25對于二級(jí)泵站，消防屬于緊急情況。消防用水其總量一般占整個(gè)城市或工廠的供水量的比例雖然不大，但因消防期間供水強(qiáng)度大，使整個(gè)給水系統(tǒng)負(fù)擔(dān)突然加重，在一些中小城市有時(shí)甚至能使泵站負(fù)擔(dān)加重40％以上。因此，應(yīng)作為一種特殊情況在泵站中加以考慮。當(dāng)二級(jí)泵站流量不足時(shí)，可增加一臺(tái)消防泵。當(dāng)揚(yáng)程不足時(shí)，可調(diào)整管網(wǎng)中個(gè)別管段的管徑，從而降低消防時(shí)泵站的揚(yáng)程。對于二級(jí)泵站，消防屬于緊急情況。264.2.5小結(jié)：1.水泵類型選擇水泵類型主要根據(jù)泵站揚(yáng)程選擇，給水排水工程中常用的有離心泵、軸流泵、混流泵等。一般情況下，設(shè)計(jì)揚(yáng)程小于l0m，宜選用軸流泵；5～20m，宜選用混流泵；20～l00m，宜選用單級(jí)離心泵，大于100m時(shí)可選用多級(jí)離心泵。當(dāng)混流泵與軸流泵都可使用時(shí)，應(yīng)優(yōu)選混流泵，當(dāng)離心泵與混流泵都可使用時(shí)，若揚(yáng)程變化較大，一般宜選用離心泵。2、水泵臺(tái)數(shù)的確定：⑴建設(shè)費(fèi)與運(yùn)行費(fèi)。一般在同樣流量情況下，機(jī)組臺(tái)數(shù)越少，建設(shè)費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)越小。⑵運(yùn)行管理。一般來說，機(jī)組臺(tái)數(shù)少，管理運(yùn)行較方便⑶流量調(diào)節(jié)能力。機(jī)組臺(tái)數(shù)少，流量調(diào)節(jié)能力較差。4.2.5小結(jié)：27⑷備用機(jī)組：對于灌溉泵站，裝機(jī)3～9臺(tái)時(shí)，其中應(yīng)有l(wèi)臺(tái)備用，多于9臺(tái)時(shí)，應(yīng)有2臺(tái)備用。對于重要城市供水泵站，工作機(jī)組3臺(tái)及3臺(tái)以下時(shí)，應(yīng)增設(shè)1臺(tái)備用機(jī)組，多于3臺(tái)，應(yīng)增設(shè)2臺(tái)備用機(jī)組。綜上，水泵臺(tái)數(shù)要考慮各方面的因素分析確定。一般情況下，中小型泵站以3—9臺(tái)為宜。流量變化幅度大的泵站，臺(tái)數(shù)宜多；流量比較穩(wěn)定的泵站，臺(tái)數(shù)宜少。⑷備用機(jī)組：對于灌溉泵站，裝機(jī)3～9臺(tái)時(shí)，其中應(yīng)有l(wèi)臺(tái)備用，28§4.3泵站變配電設(shè)施4.３.1變配電系統(tǒng)中負(fù)荷等級(jí)及電壓選擇1.負(fù)荷等級(jí)⑴一級(jí)負(fù)荷:突然停電會(huì)造成人身傷亡、重大設(shè)備損壞且長期難以修復(fù)。設(shè)兩個(gè)獨(dú)立電源供電。如大中型城市的水廠、鋼鐵廠、煉油廠等⑵二級(jí)負(fù)荷:突然停電會(huì)產(chǎn)生大量廢品，大量原材料報(bào)廢、主要設(shè)備破壞但能修復(fù)。兩回路供電或一回路專用線。如多水源聯(lián)網(wǎng)供水系統(tǒng)，或有大容量高地水池的城市水廠。⑶三級(jí)負(fù)荷：一、二級(jí)負(fù)荷以外的電力負(fù)荷。無特殊要求，如村鎮(zhèn)水廠，供生活用水的小型水廠等?！?.3泵站變配電設(shè)施4.３.1變配電系統(tǒng)中負(fù)荷等級(jí)及電294.３.２泵站中常用的變配電系統(tǒng)現(xiàn)代泵站設(shè)計(jì)時(shí)均采用成套設(shè)備配電屏(又稱開關(guān)柜)。開關(guān)柜布置時(shí)注意點(diǎn)：⑴開關(guān)柜前面過道寬度應(yīng)不小于：低壓柜1.5m，高壓柜3.0m。⑵背后檢修的開關(guān)柜與墻壁的凈距不宜小于0.8m。高、低壓配電室注意：門、架線、高度保證：安全、方便2.電壓選擇常用的電壓等級(jí)有380V、6kV、10kV、35kV等⑴規(guī)模很小的水廠：一般為380V，不能確保不間斷供水。⑵中小型凈水廠：6kV和10kV，10kV替代6kV。根據(jù)需要可設(shè)一個(gè)常用電源、一個(gè)備用電源或兩個(gè)獨(dú)立電源同時(shí)供電。⑶大型水廠：35kV電壓。4.３.２泵站中常用的變配電系統(tǒng)2.電壓選擇304.３.3變電所變電所的變配電設(shè)備是用來接受、變換和分配電能的電氣裝置，它由變壓器、開關(guān)設(shè)備、保護(hù)電器、測量儀表、連接母線和電纜等組成。⑴變電所的類型選擇①獨(dú)立變電所：距泵房15～20m單獨(dú)設(shè)立，安全、避開人流較多的地方，但距泵較遠(yuǎn)，線路長、電損大，管理不方便。②附設(shè)變電所：設(shè)于泵房外，但和泵房合建，盡量靠近了用電設(shè)備，并不帶來建筑內(nèi)部布置的困難。③室內(nèi)變電所：置于泵房內(nèi)的一側(cè)，并設(shè)單獨(dú)通往室外的大門。建筑內(nèi)部布置復(fù)雜，但管理維修方便。4.３.3變電所31⑵變電所的位置和數(shù)目①位置：位于用電負(fù)荷中心，可節(jié)約有色金屬，漸少電耗。②考慮周圍的環(huán)境，與熱源有一定間隔。③考慮布線是否合理，變壓器運(yùn)輸方便等；④數(shù)目：由負(fù)荷的大小及分散情況所決定。負(fù)荷大，數(shù)量少，宜集中設(shè)置。負(fù)荷小數(shù)量大，且分散，宜分散布置。⑤考慮泵站的發(fā)展⑶變電所的布置方案變動(dòng)所和泵房布置時(shí)主要考慮以下幾方面：①變電所盡量靠近電源，低壓配電室盡量靠近泵房；②線路應(yīng)順直，并盡量短；③泵房應(yīng)可以方便地通向高低壓配電室和變壓器；④注意與周圍建筑物協(xié)調(diào)。⑵變電所的位置和數(shù)目⑶變電所的布置方案32

變電所與水泵房的組合布置1、水泵房；2、低壓配電室(包括值班室)；3、變壓器室；4、高壓配電室10kV電源10kV電源10kV10kV變電所與水泵房的組合布置10kV電源10kV電334.３.4常用電動(dòng)機(jī)1.根據(jù)所要求的最大功率、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)數(shù)選用電動(dòng)機(jī)。電機(jī)的額定功率要稍大于泵的軸功率，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要大于泵的啟動(dòng)轉(zhuǎn)