吸水母管代替吸水井在给水加压泵站工程中的应用

梅亚青 孟涛

(青岛市市政工程设计研究院有限责任公司,山东青岛 266100)

吸水母管代替吸水井在给水加压泵站工程中的应用

梅亚青 孟涛

(青岛市市政工程设计研究院有限责任公司,山东青岛 266100)

给水加压泵站工程建设中,水泵自母管直接吸水的工程实例时有出现,但各类工程技术类文献中却鲜有记载与报道。胶南小口子给水加压泵站部分承担为92303部队供水的任务,总设计规模为6万m3/d,近期规模为2万m3/d,由于建设时间紧迫、资金受限,本工程在近期用水规模较小时采用水泵自吸水管直接吸水的方式,远期增加调节池,自调节池间接吸水。本文重点介绍该泵站的设计思路及原理,并对类似工程总结出几点体会,以期与同行共勉。

加压泵站 母管 吸水井 调节池 思路

1 工程概况

本工程为胶南市上海南路配套建设给水中途加压泵站工程。泵站近远期规模分别为2.0万m3/d和6.0万m3/d，泵站设两个加压系统，水泵及出水总管相对独立，分别为大学园北部片区和小口子营区供水。上述两个区域的近远期用水量均为1万m3/d和3.0万m3/d。加压泵房设备按近期规模安装，土建一次建成。

为保证用水安全，加压泵站设置2座调节池，可独立运行。单座容量为3000m3。

2 设计思路

在加压泵站工艺方案论证过程中，泵站建设方明确提出不设水泵吸水井，且近期不建设调节池的要求。因此，工程设计需采取水泵自吸水母管直接吸水的方式。设计思路如下：泵站进水管上设置压力表，近期周边区域用水量较小，管网压力较大时，利用管网余压，关闭进入调节池的阀门①，由管道直接进入加压泵加压，可降低加压泵的扬程，节约能耗。同时，为改善水泵的吸水性能，扩大与水泵吸水管相接的管道口径，降低水流速度，使之能取代吸水井的功能。远期随着周边区域用水量的增加，管网余压降低至0.1MPa时，关闭进水管道阀门②，打开进入调节池的阀门①，同时打开阀门③、③’、④、④’，水流经过调节池后再进入泵房加压后再输送至上海南路给水管网。见图1。

3 工程设计

3.1 吸水母管

在吸水母管的设计中，有以下几方面因素是着重考虑的：管内水流速度，与水泵吸水支管的连接方式，管道敷设形式。

为避免吸水管中流速过大对管壁的破坏作用，防止管道穿孔，本工程选用口径较大的DN1400钢管，降低水流速度至0.46m/s。给排水设计手册(第3册)城镇给水中对于吸水管路的安装形式给出了多种正误示意，本工程经几种形式比较后，为防止水泵吸水时形成空气囊，设计采用管顶平接方式。大量工程实例表明，吸水管道长期运行后，内壁会附着几毫米左右的泥垢层，特别在管路的弯头处，腐蚀往往比较严重，会造成管内流速增大，发生气蚀情况。因此吸水母管避免上弯或下弯，避免水流速度的急剧变化，应使其流速平缓，自第一支吸水支管的三通前21米处开始，该段管道设计为较为平直的直线型管段。另外，管道进入水泵吸水管前，设置专用排气阀，防止气蚀现象对管道和水泵的破坏。

图1 工程总平面布置图

3.2 水泵出水管路设计

水泵出水管上一般不宜设置止回阀，本工程中水泵扬程较高，突然停泵时水锤的破坏作用较为明显，故设置液控缓闭止回阀，以保证分阶段关闭止回阀。为便于控制出水管路的自动开停，设置电动蝶阀，后再加设手动蝶阀，以利于阀件的检修、拆卸。

3.3 水泵安装高度

本工程近期选用2台卧式双吸离心泵，分别供往大学园北部片区和小口子营区，流量各1万m3/d，扬程分别为25m和40m。泵站实际运行过程中，不少场合下的水泵故障，常是吸水条件不佳引起的。通常以允许吸上真空高度Hs来衡量离心泵吸水性能，Hs值越大，表明其吸水性能越好，同时又需要满足水泵在抽吸过程中，泵内不产生气蚀现象。而目前大都水泵厂家均采用气蚀余量来衡量水泵吸水性能的好坏，气蚀余量越小，表明水泵的吸水性能越好。水泵气蚀余量

式中Hsv-总气蚀余量

Ha-水表面的大气压力(mh2o)

Hva-该水温下的气化压力(mh2o)

∑hs-吸水管水头损失之和(mh2o)

Hss-水泵吸水地形高度(m)

本工程吸水管道中水压值为0.1-0.36MPa，以不利时10mh2o计，此时的Ha值类比取值为0.1MPa，Hsv的计算值为8.5mh2o。通过比较几个水泵厂家要求的气蚀余量，NPSH值大约在5.7m左右，为安全起见，在工程中，水泵实际使用时的气蚀余量(NPSH)应该比水泵厂家所要求的必要NPSH值要再大0.4-0.6mh2O。而8.5〉5.7+0.6，表明水泵在实际运行中不会产生气蚀现象，其吸水条件优良。

3.4 调节池

本工程设置调节池的主要作用：远期调蓄给水管网中用水高峰和低峰之间的水量差值，用水高峰时由管网和调节池同时给部队供水，保证部队用水的安全性。本工程给水管网接入点现状余压为0.36MPa，近期利用余压直接进行加压提升，远期随着项目周边用水量的增大，管网水压降低，节点流量减小，当泵站进水压力小于0.1MPa时，关闭进入吸水管的阀门②，打开进入调节池的阀门①，待调节池内水位逐渐升高，高于泵轴中心线标高时，开启水泵。

为避免远期利用调节池后，水中的余氯含量达不到饮用水卫生标准，本工程预留远期加氯设施，同时在进入调节池的阀门井①处设计加氯点，水在流经调节池后，加氯接触时间达45分钟。

4 结语

总之，在给水加压泵站工程的设计中，根据近远期的水量水压变化情况，设计直接和间接相结合的方式是经济合理的，可以降低电耗。在水泵从吸水母管直接抽水加压的工程设计中，着重研究进出水管路的合理连接形式及水泵的安装高度计算，可以延长管道和水泵的使用寿命，实现其良性运转， 提高泵站运营效益，而且可以降低电耗、节约能源，也符合建设节约型社会的原则。