湖南省小型提灌站设计选型研究

赵伟明 李桂元 徐义军

（湖南省水利水电科学研究所 长沙市 410007）

1 泵站规模确定

1.1 灌溉泵站的设计流量

根据湖南实际情况及历年丰产用水经验，按下式确定：

式中Q——设计提水流量（m3/s）；

A——灌溉面积（亩）；

q——设计灌水率（m3/（s·万亩））；η——灌溉水利用系数，取0.8。不同灌溉面积的提水泵站的设计流量建议按表1确定。

1.2 灌溉泵站的设计扬程

1.2.1 特征水位

（1）灌溉泵站进水池水位应按下列规定采用。

防洪水位：泵站建筑物的防洪标准为10年一遇设计，20年一遇校核。泵房挡水建筑物安全超高：设计工况为0.3 m，校核工况为0.2 m。

设计水位：从河流、湖泊或水库取水时，取历年灌溉期水源保证率为85%～95%的日平均或旬平均水位；从渠道取水时，取渠道通过设计流量时的水位。

表1 不同灌溉面积的提水流量 L/s m3/h

最高运行水位：从河流、湖泊取水时，取重现期5～10年一遇洪水的日平均水位；从水库取水时，根据水库调蓄性能论证确定；从渠道取水时，取渠道通过加大流量时的水位。

最低运行水位：从河流、湖泊或水库取水时，取历年灌溉期水源保证率95%～97%的最低日平均水位；从渠道取水时，取渠道通过单泵流量时的水位。

平均水位：从河流、湖泊或水库取水时，取灌溉期多年日平均水位；从渠道取水时，取渠道通过平均流量时的水位。

（2）灌溉泵站出水池水位应按下列规定采用。

最高水位：当出水池接输水河道时，取输水河道的校核洪水位；当出水池接输水渠道时，取与泵站最大流量相应的水位。

设计水位：取按灌溉设计流量和灌区控制高程的要求推算到出水池的水位。

最高运行水位：取与泵站加大流量相应的水位。

最低运行水位：取与泵站单泵流量相应的水位；有通航要求的输水河道，取最低通航水位。

平均水位：取灌溉期多年日平均水位。

一般情况下，小型泵站出水池各特征水位相近，取设计水位即可。

1.2.2 特征扬程

（1）设计扬程。

按泵站进、出水池设计水位差，并计入水力损失确定。

在设计扬程下，应满足泵站设计流量要求。

（2）平均扬程。

可按下式计算加权平均净扬程，并计入水力损失确定；或按泵站进、出水池平均水位差，计入水力损失确定。

式中 H——加权平均净扬程（m）；

Hi——第i时段泵站进、出水池运行水位差（m）；

Qi——第i时段泵站提水流量（m3/s）；

ti——第i时段历时（d）。

在平均扬程下，水泵应在高效区工作。

（3）最高扬程。

应按泵站出水池最高运行水位与进水池最低运行水位之差，并计入水力损失确定。

（4）最低扬程。

应按泵站进水池最高运行水位与出水池最低运行水位之差，并计入水力损失确定。

小型泵站进水段水力损失取0.50 m，出水段水力损失取净扬程的15%。

2 泵站机电设备选型

水泵选型的主要内容是确定水泵的类型、型号和台数等。应为动力机、传动及铺助设备等的配套，泵站工程建筑物的设计以及泵站经济运行都是以水泵选型为依据的，水泵选型不合理不仅会增加工程投资，而且会降低水泵的运行效率，增加泵站能耗和运行费用。

2.1 水泵选型的基本原则

（1）必须根据生产的需要满足流量和扬程（或压力）的要求。

（2）水泵应在高效范围内运行。

（3）水泵在长期运行中，泵站效率较高，能量消耗少，运行费用低。

（4）按所选的水泵型号和台数建站，工程投资较少。

（5）在设计标准的各种工况下，水泵机组能正常安全运行，即不允许发生汽蚀、振动和超载等现象。

（6）便于安装、维修和运行管理。

2.2 水泵选型

水泵类型通常根据地区特点和泵站的性质来选择。各种泵型比较见表2。由表2可见，灌溉或给水泵站，扬程较高，宜选用离心泵和混流泵。对于扬程较低的排水泵站，常选用混流泵和轴流泵。在一般的情况下，扬程小于10 m 时宜选用轴流泵；（5～30）m 时宜选用混流泵；（20～100）m时选用单级离心泵；大于100 m时可选用多级离心泵或其他类型泵。

表2 常用的泵型比较表

2.3 电动机

泵站最常见的动力机有电动机和柴油机，在电源方便的地方，应优先考虑电动机，因为电力排灌的成本较低，操作方便，故障较少，便于自动化。但在缺电地区，柴油机仍是泵站的重要动力机。此外，还应根据当地的自然环境条件和经济条件，尽可能利用当地其他能源（如水能、风能、热能、和太阳能等）及其相应的动力机。如水力资源丰富的地区可直接用水力带动水泵，及选用水轮泵。风力资源丰富的地方，则可用风力机（及风车）带动水泵。这样就可达到因地制宜、成本低廉的目的。

用于排灌的电动机类型有异步电动机和同步电动机。异步电动有鼠笼型和绕线型。在选择电动机类型时，应根据电源容量大小、电压等级。水泵的轴功率和转速，以及传动方式等条件，确定电动机的类型、容量、电压和转速等工作参数。

电力排灌站的电源是三相交流，因此，应选择三相交流异步电动机。在选择电动机类型时，应考虑以下使用条件。

小型电灌（电排）站功率较小，如起动转矩转差率和其他性能无特殊要求，则可选用J2系列的普通鼠笼型异步电动机。如工作环境较潮湿或多灰尘，则可选用JO2系列式闭式鼠笼型异步电动机。近年来我国已研制出Y系列电动机，以取代JO2系列。该系列具有效率高、起动转矩较大、噪音较小、防护性能良好等特点。

3 结语

小泵站指适应于灌溉面积小于5 000亩或出水流量小于0.5 m3/s的小型工程，工程等别为Ⅴ等，主要建筑物、次要建筑物均为5级。

在保障工程使用功能的前提下，力求结构安全、尺寸合理、经济适用，提出工程结构形式选择、尺寸确定的方法和技术，并提出突出生态、环保的理念，尊重农田的自然特性等要求，供规划设计人员参考使用。

1 GB/T 50265-2010.泵站设计规范［S］.

2 SL234-1999.泵站施工规范［S］.

3丘传忻.泵站［M］.北京：中国水利水电出版社，2010.

4宋祖诏，张思俊，詹美礼.取水工程［M］.北京：中国水利水电出版社，2008.