有关泵站设计的主要问题探究

姜月芳

【摘要】由于近年来土地基本以各农户为单位进行农业生产，所以地方上有一些提水工程设计时将排涝站设计成排灌站，内部渠系共用一套排涝渠系。本文从泵站的总体型式及结构设计方面讲述，分析了水泵和电气设计方面和关于并联工作水泵的台数的选择，并提出了泵站的自动化控制措施和雨水泵站与地下式雨水泵站设计的注意事项。

【关键词】泵站 设计 自动化 控制

一、泵站的总体型式及结构设计方面

排涝和灌溉是泵站的基本功能，灌溉与排涝相结合是较常见的几本型式。常规设计通常单设一自流孔洞，内部排于灌是两套渠系。为解决此问题可以采用如下措施：

1、砼结构方面自流与灌、排用一套管路

砼穿堤涵洞采用一套系统，利用闸门在泵层及压水池进行控制，即闸门变成双向止水閘门，穿堤涵洞的底高程要自流水位控制。这样虽然结构设计复杂了，但可减少一套管路的工程量。

2、水泵在泵层出水管路为双管路

现在一些水泵厂家可以生产双出水管路水泵，即两个出水口分别为灌溉和排涝方向。平时用闸阀或钢板封堵一侧，灌溉时打开灌溉侧口，封堵排涝侧口；排涝时打开排涝口，封堵另一侧口，灌、排公用一底池。结构设计时，只是将泵站排涝进水口底部设计成防冲底板即可，其余结构型式与原单排或单灌泵站一样，此种型式结构设计大大简化，工程量减少，运行灵活方便。

3、内部渠系的利用

由于近年来土地基本以各农户为单位进行农业生产，所以地方上有一些提水工程设计时将排涝站设计成排灌站，内部渠系共用一套排涝渠系。春季泡田期将水抽入排涝渠中，靠自然水位向上顶托，各农户用小座机从大排涝渠中抽入各户田中。在春季特别是大面积发展水田而农业灌溉设施又不健全或地下水资源缺乏地区，不失为一种短期应急的有效办法。

在泵站总体设计时，以上三种方法的灵活有效地利用，往往投入较少的资金，却可以获得较大的利益。

二、水泵和电气设计方面

90年代国内已开发出很多成型的大型潜水泵系列。其主要特点是电机和水泵为一体，出水管路结构型式简单。侵入水下，这就使砼结构简单得多，水泵层和电机层分开的常规设计模式可以大大简化，而且管路与压水池的连接也不受水泵出水管弯管角度限制。

在水泵电气设计方面，为适应农网质量较差，提高启动性能，应提倡软启动。虽然其造价较高，但如果采用一套分别启动多台机组的方式 （需有备用），也可一定程度解决此矛盾。另外还应采用将各种常规设备柜简化合并的设计方式，以减少占用面积，特别是多台机组时，此方面设计更应注意。

三、关于并联工作水泵的台数

绝大多数泵站都是采用多台水泵并联工作来满足泵站流量和扬程的需要。并联工作水泵台数的多少没有什么硬性规定。因此实际的泵站有的台数少，有的台数则很多。

1、并联水泵的台数宜少不宜多

有资料推荐泵站中，并联水泵的台数不宜超过6台，满足大流量的需要可以采用大型号的水泵。其理由是大型号泵其效率一般要高些。另外，水泵台数的减少，对节省面积和简化泵站供电和操作控制都有利。

众所周知，增加开启水泵台数可以增大供水量，但绝不是成倍增加。尤其是并联工作水泵台数多时，增开一台水泵水量的增幅是递减的。有资料曾作过这方面的计算和分析，一个有五台型号水泵并联运行的泵站，一台泵工作时的水量为100%，二太泵工作水量为190%，三台泵工作水利仅为240%，再增开水泵其水量增幅就更小。以上分析与泵站实际运行也是基本符合的。

2、并联水泵应作工况点的计算与分析

进行泵站设计时，应当对并联工作水泵的工作点进行计算。采用解析法或图解法都可以。用图解法更为简单、直观和适用。通过工况点的计算，还应对所选水泵适应泵站各种负荷情况进行一定分析。这样确定的方案可认为是较为符合泵站实际的最佳选择。实际设计中，设计人员往往忽略这一步，而是凭感觉和经验行之，往往给设计带来误差。

四、泵站自动化控制

随着国民经济的发展，迫切要求泵站工程采用新的管理模式及手段与之相适应。自动化控制可以使泵站系统始终在最优的工况上运行，管理直观简便，最大限度地减少管理上的失误操作及能源损失。

泵站自动化监控系统设计一般包括以下内容：

1、系统运行的程序

在中心调度室可以通过计算显示器观察到系统的动作过程，并可显示泵站各项运行状况，根据水位设定值自动实现流量和技术供水，并可实现故障自动处理、控制、检测、遥控等多项自动化控制。

2、系统的构成

泵站微机监控系统是以工业控制计算机为核心，通过在线通讯技术（或无线通讯技术），实现多级泵站的全自动化运行管理，具有检测、监视、操作控制、中央信号、遥控、遥测及记录打印等功能，可达到全数字化、高可靠性及无人值守。

3、系统的功能

3.1检测功能：在显示器上动态显示系统及各站电压、电流、水位等实时数据。

3.2监视功能：调合闸回路监视、电压回路、电流回路、断电监视、监视结果异常时，用汉字显示监视结果并报警。

3.3控制功能：利用软件完成各泵站分合闸及防跳闸防误动作；根据水位设定值自动完成各站电机的启动及停机。

五、雨水泵站与地下式雨水泵站设计的注意事项

1、雨水泵站的设计

雨水泵的主要建筑物便是雨水泵站，它在整个排水系统中作用突出。在其设计的过程中，需要考虑如下问题：

1.1根据所选用水泵的规格及其型号，雨水泵站应设计为干室淹没式雨水泵站。若水泵台数≤3台，雨水泵站可采用圆形；若水泵台数>3台，矩形则较为适宜；

1.2当水泵压力出水管穿墙时，要预埋套管并做到水平设置，在转动轴转不平稳时，还要注意运用柔性接头减小转动轴产生的应力；

1.3在计算雨水集水池内的有效容量时，需要从所有水泵中的最小启动水位到最大的停止水位进行计算，但要保证积水池有效容量≥所有水泵的1min流量；

1.4若雨水泵站中油污水排入，必须做好雨水集水池的防腐工作，水泵间的布置时，再结合水泵布置的同时，需要预留较为适合的检修空间；

1.5结合吸水喇叭口与泵样本的要求进行集水池底部标高的确定，同时结合最高水位确定电机间的标高，通常而言，电极间标高要超过水位最高时的0.5m之上。

2、地下式雨水泵站的设计

2.1在地下式的雨水泵站设计中，由于空气中容易聚集大量CO与H2S等有害气体，不易扩散，因此，必须安装相应的臭气处理设施，降低有害气体对设备及人员的伤害；

2.2地下的变配电间、栅间以及风机房等需要进行完全的分离，并设置单独入口，且尽量减少设备维修工作量；

2.3检修面的选择需要根据所选用设备的检修要求进行，对于检修几率小且大型的设备可以运用汽车吊装的方式；对于检修几率大且较小型的设备，如风机房或变电间内的风机与配电柜等设备，可采用电动葫芦进出。

总结语：

综上所述，泵站的设计如果从总体结构、水机、电气设计上优化，采用先进的自动化控制，在满足多项功能的同时并不会使投资增加很多，却会创造很客观的效益。

参考文献：

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