浅析泵站更新改造中的泵型选择

杨战平

（澄城县抽黄灌溉工程管理处 陕西 澄城 715206）

东雷一期抽黄大型灌溉泵站工程是利用黄河水源修建的多级高扬程大型电力提灌工程，加西二级站位于大荔县范家镇，灌溉面积8.75万亩，流量3.84 m3/s，扬程89.6 m，安装20 s h-6 A型离心泵6台，配套T D-1000型1000 k W同步电动机6台，总装机功率为6000 k W。主机组为一列式布置，进水采用单机单池进水，出水采用双机单管出流；泵站主体建筑物由进水扭面、进水闸、进水流道、前池、主副厂房、压力管道、出水池、清水系统等部分组成。由于工程建设时标准低，在建期间，水泵、电机产品奇缺，可供选择的品种很少，水泵选型不合理，以致造成泵站装置效率难以达到设计水平。加之水泵经过三十年运行，水泵的泵腔变形，机组超负荷运行，产生剧烈震动，排灌流量比额定流量小许多，即使维修，也因资金原因只能保证机组正常运行，未对其进行更新改造，使得泵站装置性能逐年下降，能耗逐年升高。经过中国灌溉排水发展中心对加西二级泵站进行安全鉴定，泵站水泵安全类别为三类。所以，对加西泵站更新改造迫在眉睫，水泵的选择又是此次更新改造的重要内容。

1 水泵选择的主要依据和要点

1.1 泵型选择的主要依据

泵型选择主要是根据泵站所需的流量、扬程以及其变化规律来确定。加西泵站为二级泵站，一般按最大日逐时用水变化曲线来确定各时段中水泵的分级供水线。在确定分级供水时不宜太多，因为分级供水需设置较多的水泵，将增大泵站面积，清水池的调节容积也要加大。此外，二级泵站的输水管直径也要相应加大，因为必须按最大一级供水流量来设计输水管道的直径。由于加西泵站承担着8.75万亩农田和村镇人饮任务，宜采用均匀供水方式，即泵站的设计流量按最高日平均用水量计算。

1.2 泵型选择的要点

选泵就是要确定水泵的型号和台数。选泵时要大小兼顾，调配灵活，因为给水系统用水量、所需水压逐年、逐日、逐时变化。选泵时不能仅仅只满足最大流量和最高水压时的要求，必须全面顾及用水量的变化。其次是型号整齐，互为备用。从泵站运行管理与维护检修的角度来看，如果水泵的型号太多则不便于管理。一般泵站选择同型号的水泵使之并联工作，这样会给电机、电器设备的配套与贮备，管道配件的安装与制作带来很大方便。当均匀供水时，泵站可以选2～3台同型号的水泵并联运行，要合理地用尽各水泵的高效段。最后，要将抽水站近期、远期规划相结合，近期发展采用换大泵轮以增大水量，远期采用换大泵的措施。

2 加西泵站泵型选择的主要参数

2.1 泵型选择主要参数

加西泵站灌溉设计总流量3.84 m3/s，装机总功率为6000 k W，工程等级为中型泵站，地震动峰值加速度为0.20 g，地震反应谱特征周期为0.35 s，设防烈度为Ⅷ度。下水面为进水池设计水位341.87 m，上水面为出水池设计水位426.70 m；净扬程为84.83 m；泵前吸水管采用钢管、管径D N 800，泵后输水管采用钢管及预应力钢筋混凝土管，管径D N 800，输水管总长度669 m，经过水力计算，水泵工作点扬程为90.91 m。在确定水泵台数时，考虑到目前加西泵站安装水泵台数为6台，在优化进水流道夹角的同时，应保持水泵台数不变，继续为6台。

2.2 设计流量复核

加西二级泵站隶属加西灌溉系统，原设计流量基本合理，在泵站更新改造中主要内容是泵型选择。加西泵站控制灌溉面积8.75万亩，上一级泵站为东雷一级站，根据上级与本级以及其他灌溉分系统泵站供水、需水量情况分析，考虑加西泵站本级控制面积的灌溉用水量，经复核，加西泵站流量应该为3.84 m3/s，灌溉模数为2.27 m3（s·万亩），能完全满足泵站配水要求，应维持原泵站设计流量不变。

2.3 进水池特征水位

加西泵站原设计流量为3.94 m3/s，进水池设计水深为1.30 m，推算到前池扭面的设计水位为342.17 m，扣除过清污机拦污栅的水头损失，推算到前池的设计水位为341.87 m。进水池最低水位按引渠流量的40%计算，水深为1.0 m，根据加西二级泵站扣除过栅、闸约0.3 m水头损失后，闸后流道内水深为0.7 m，此时水泵前池最低水位应该为341.57 m。

2.4 出水池特征水位

出水池特征水位可根据出水渠道设计推算。出水池设计流量为3.84 m3/s时，按明渠均匀流计算，池后出水渠的水深为1.1 m，经过计算，出水池设计水位取426.70 m。当两台泵同时运行，出水池最小流量为1.30 m3/s时，按照泵站明渠均匀流计算，池后出水渠的水深应该为0.55 m，经过计算，出水池最低水位为426.15 m。

3 加西泵站泵型的选择论证

3.1 泵型方案选择

根据以上参数和加西泵站现状，参考厂家提供的水泵技术参数，确定加西泵站水泵选型方案有三种：其一就是选择安装20 s h-6 A型水泵6台；其二就是选择安装D F S S 500-9 N/4 B型水泵6台；其三就是选择安装F S S 500-6/6型水泵6台。根据水泵的技术参数，三种方案流量、扬程、效率等技术参数，确定泵站电机型号、电压和容量。

表1 加西二级泵站水泵选型与电机配案表

表2 加西泵站水泵选型方案运行中技术参数

3.2 确定加西泵站水泵选型方案运行中技术参数

针对以上三种泵型选择方案，先后绘制水泵管路扬程曲线图，同时根据泵站抽水装置绘制出管道阻力曲线，选择相同特性水泵采用并联的方法，满足泵站提水灌溉要求，因为每台水泵产生的扬程相等，并联时泵站总的流量就是每台水泵流量之和。应该注意的是，并联时泵站系统总的流量增加了，但是每一台水泵的工作流量比单台运行时的流量减小了。所以说经过技术测试，结合水泵双机并联时Q-H曲线推求水泵工作点，其具体数值如表2。

4 加西泵站泵型方案选择对比

在泵型选择中，方案一的缺点是单机流量偏小，经过试验对比发现：其并联运行时，泵站总抽水流量才能达到3.72 m3/s，小于灌溉设计流量3.84 m3/s，难以满足泵站提水灌溉的要求；方案二的单机流量较大，泵站总抽水流量3.84 m3/s，满足灌溉设计流量要求。水泵转速1500 r/m i n，转速较快，但是由于加西泵站提水为黄河水，泥沙含量大，转速快对叶轮磨损较大，影响叶轮使用寿命，还会增大泵站运行管理成本；方案三的单机流量也比较大，此类水泵经过并联运行后，泵站总抽水流量3.96 m3/s，满足了灌溉设计流量要求。水泵转速为1000 r/m i n，叶轮转速较慢，对叶轮使用寿命有利，能有效地降低泵站运行成本与管理费用。通过对以上三种方案进行综合比较，推荐加西泵站泵型选择方案为第三种。

5 结论

加西泵站经过更新改造后，水泵安装F S S 500-6型水泵6台，由于泵型选择合理，加西泵站装置效率得到明显提高，能源单耗明显下降，从原来的平均6.54 k W·h/k t·m下降到4.82k W·h/k t·m，每年节能432万k W·h，每台水泵按每千瓦节省0.10元计算，每年可节约电费43.2万元。再一次证明：合理选择泵站泵型，是发挥泵站效益和节约能源的重要途径。陕西水利