杨家杖子供水工程中途加压泵站设计探析

王义才

(辽宁省白石水库管理局，辽宁 朝阳 122000)



杨家杖子供水工程中途加压泵站设计探析

王义才

(辽宁省白石水库管理局，辽宁 朝阳 122000)

摘要：供水工程中水泵以及泵站设计是非常关键的一环，直接关系到供水工程能否为区域经济发展、民生建设、生态环境的改良及保持发挥积极的作用。本文以辽宁杨家杖子供水工程为例，进行了加压泵站选泵和泵房、电气、节能等设计，为同类型供水工程泵站设计提供了参考依据。

关键词：选泵；电气；泵房；监控；节能

供水工程为经济发展和民生工程提供了强大的动力支撑[1-3]，尤其是在农业灌溉和居民生活用水方面表现出了越来越重要的作用。其中，水泵以及泵站设计是确保供水工程能否有效发挥作用的重要部分[4-5]。如今，水泵技术和泵站设计技术发展的越来越快，如何正确选取水泵类型及水泵组合、合理化泵站设计以及科学有效的利用与管理将成为泵站能否有效发挥功能的关键因素。

1工程概况

杨家杖子开发区位于辽宁省葫芦岛市西北部山区，距市区32.0 km，工程的主要任务是给杨家杖子经济开发区供水，供水范围为杨家杖子经济开发区城区，包括杨家杖子、毛祁屯两个街道办事处，10个社区，供水内容为城市生活供水。工程从青山水库引水，其接管点位置位于青山水库输水管线在清水河与新城西河交叉过河段上游，输水管线采用两根DN500球墨铸铁管，供水规模为3万t/d，工程线路全长约16.0 km。本输水工程由取水接管点、中途加压泵站、输水管线、净水厂等工程组成，其防洪标准按20 a一遇洪水设计，50 a一遇洪水校核。加压泵站由吸水压力罐、进出水管、泵房、阀门井、流量计井等组成。

2加压泵站站区布置

2.1布置原则

泵站应根据生产工艺要求在满足使用功能的前提下，保证布置合理，管理方便，因此把厂区分为生产区域和管理区域。同时，整个厂区建筑总平面设计还应从环境、功能出发，道路交通流线顺畅，建(构)筑物及生产流程布局合理、紧凑，功能分区明确，符合现代化工厂的各项指标要求。

2.2泵站布置

在设计中，中途泵站的位置如果设置在接管点处附近，则离杨家杖子经济开发区较远，不便于工程管理，另外该方案会导致整个管线工作压力增加，不是理想位置。按常规设计，中途加压泵站一般应选在整个管线压力等势线的中部，通过管线沿途地形和管线压力的分析，综合考虑，选择泵站位置在距离接管点位置7.5 km的地方。

站区设计南北长100.0 m，东西长71.0 m，总占地7100.0 m2，厂区设7.0 m宽主干道，次路宽4.0 m，共同构成环状通路，通达各个建(构)筑物，以满足交通运输、消防通道的要求。中途加压泵站工程生产区主要建(构)筑物包括配水泵房、配水泵房副厂房等。管理区位于厂区南侧，布置有警卫室、管理用房。同时，沿主入口设置灯饰、花坛等装饰，构成厂区花园绿地景观。此外，为今后管理和使用的方便，厂区进厂道路与厂区外新规划路相连，厂区四周设置铁艺围墙。

3中途加压泵站设计

3.1泵站设计流量确定

中途加压泵站设计规模按最高日供水量3×104m3/d加上3%管道漏损量和5%水厂自用水量考虑，泵站设计流量按3.24×104m3/d设计。

3.2泵房工艺设计

在泵房内设置水泵4台，在泵进出管上，设相应口径的蝶阀、缓闭止回阀和压力表等。在泵房总进水管上设计量进水流量的电磁流量计、蝶阀等。由于4台水泵都设调速设备，因此4台水泵出水管上分别设置电磁流量计，水泵采用自灌式启动。在泵房内设一台起重量2 t的电动单梁起重机，用来安装、检修机组。泵房内还设有集水井，泵房内的渗漏水可经井内的两台潜水排污泵排出。

3.3选泵方案分析

3.3.1选泵原则

(1) 泵站水泵台数的确定，要考虑水泵的效率、气蚀余量，选择效率高、气蚀余量小的水泵，同时要在技术条件可能的情况下，尽量减少水泵的台数，以减少泵房的土建造价。

(2) 结合实际情况，考虑水泵的初期流量、水泵电机启动电流等问题，水泵的台数不宜过少。

3.3.2方案设计

根据上述原则，确定选泵方案见表1。

表1　选泵方案特性表

3.3.3方案比较

(1) 技术比较

从表1可看出，方案一水泵的台数少，两用一备，运行总功率小。方案二三用一备，水泵方便根据流量的变化而改变运行数量，因此更能适应流量扬程多变的工况，在运行管理上更为方便灵活。

(2) 经济比较

由于平均日流量2.31万m3/d，取水点平均日压力水头86.44 m，水泵扬程14.39 m，为水泵最常运行工况，在该工况下对两个方案进行经济比较。由于该工况跟水泵运行最不利工况水泵扬程相差22.35 m，经分析两个方案通过恒速泵组合都无法满足水泵高效运行的需要，都需要进行调速才能达到水泵高效运行，因此分别都用全调速方案进行比较，见表2。

表2　水泵各效率运行费对比表

从表2可看出,两个方案投资相差不大，但方案二更经济。方案二虽然水泵台数多，土建和占地费用略高，但其运行调度灵活，能更好的适应扬程水量的变化。

从以上技术经济比较结果看，方案二为最优方案。因此本工程设计推荐方案二，即水泵台数为3用1备。

3.4电气设计

(1)电源

本工程为杨家杖子开发区主要水源，因此，该泵站用电负荷等级确定为二级负荷，电源电压采用10 kV等级供电；电源“T”接自由绿化66/10 kV变电所引出的李梁线王郭屯分支，距离约1.2 km；另采用容量为250 kW柴油发电机作为备用电源；计量装置均设置在高压侧。

(2)主要设备选择

变压器选择：变压器选择干式变压器，采用室内安装，变压器外带有保护外壳。

高压开关柜：选择金属铠装移开式封闭开关柜，断路器配用VD4型户内高压真空断路器，外壳防护等级为IP4X，开关柜主要功能有进线、计量和馈线保护等。

低压配电柜：选用固定式交流低压配电柜，柜内断路器配置框架型或塑壳型，根据回路电流大小选择GGD3型和GGD1型。

变频器选择：变频器选择标准型产品，电源电压为380 V，具有保护设备及电机功能。

(3)远程监控监视系统

本工程自动控制网络系统为分层结构。包括：设备层、现地控制单元(LCU)、现场控制层(分控站)及监控层(中心控制站)。其中设备层由设置在各单体内的远程I/O和部分工艺机组自带的控制器及仪表等设备组成；现场控制层由设置在中途加压泵房内的工控机及触摸控制器系统组成；监控层由设置在中心控制室内的操作站计算机组成。

设备层设备通过工业现场总线形式实现与现地控制单元的通讯，现地控制单元与现场控制层之间的通讯和数据交换采用工业以太网。

中途加压泵站分控站数据采用无线方式传输至净水厂内中心控制站，采用租用公网方式实现。

3.5节能设计

(1)室内采暖系统

集中采暖系统采用热水作为热媒。散热器选择外表面为非金属性涂料的散热器或表面刷非金属性涂料。散热器的散热面积根据房间负荷经计算确定。确定散热器散热量时扣除室内明装不保温采暖管道的散热量。散热器采取明装。

(2)室外供热管网

在满足室内各环路水力平衡和热计量的前提下，减少建筑物热力入口的数量。

介质温度低于130 ℃的管道优先采用直埋敷设，直埋敷设管道采用钢管、保温层、保护外壳合成一体的预热保温管道，采用无补偿冷安装敷设方式。

4结论

通过对杨家杖子供水工程泵站的设计探讨，确定了既合理又经济的选泵方案，并且通过泵站建设工艺、机电系统以及节能等方面的设计，实现了中途加压泵站的有效化、智能化、节能化设计，同时为泵站安全运行提供了有力的保障，也有效促进了供水工程作用的发挥，为杨家杖子经济开发区的经济发展、民生工程建设以及生态坏境都起到了良好作用。

参考文献：

[1]邓学让.长距离泵站引供水工程试运行设计与实施应注意的几个问题[J].水利规划与设计,2010(3):69-70.

[2]朱劲木,龙新平,刘梅清,等.东深供水工程梯级泵站的优化调度[J].水力发电学报,2005(3):123-127.

[3]郭建伟.贵州六盘水双桥供水工程一级泵站设计[J].水利科技与经济,2014(6):9-11，14.

[4]罗招贵,戴娜,宋放,等.引供水工程中泵站流量控制调节的实现[J].水电自动化与大坝监测,2012(3):81-84.

[5]田帅.松溪供水工程库区取水泵站水泵选型解析[J].山西水利,2012(9):34-35.

中图分类号：TU731.5

文献标志码：A

文章编号：2096-0506(2016)01-0074-02

作者简介：王义才(1976-)，男，高级工程师，主要从事水利水电工程方面的工作。E-mail：2353448688@qq.com