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取水泵站设计与计算探究
取水泵站设计与计算探究
[来源：未知] [作者白云泵业] [日期：2016-12-19 10:30] [热度：]
取水泵房和二级泵房的设计有许多的相同之处，因此可以互相参照，但由于功能上有些差别，所以取水泵房的形状、平面和高程布置的要点有所不同。
一、水泵机组的选择
取水泵房的设计和运行，一般按一天24h均匀工作。因此在设计中要根据最高日的用水量来选择效率高的水泵机组。同时水源水位的变化，也是设计中应考虑的重要因素。所以必须了解水源的水文情况。考虑高低水位的变化，对于水源水位变化幅度大的河流，水泵的高效点应选择在水位出现频率最多的位置。通常取水泵房的出水量稳定。选泵时应尽量考虑用大泵，水泵台数可以少些，泵房面积也可以相应减少，同时减少水泵并联数。避免水泵在较低效率区工作。备用泵一般为一台，只有一些要求不能间断供水的用户，才设两台，其中一台备用泵处于检修状态。
取水泵房的水泵由于接触的水多为浑浊水，叶轮和泵壳均易磨蚀，管道阻力增加，所以设计时要特别注意吸水高度问题，一般不要将水泵吸程用足，在计算水泵扬程时应留有一定的富余水头。采用深井泵的湿井泵房时，在计算水泵的管路损失时，应包括扬水管和泵座的水头损失在内。当缺乏资料时，泵座水头损失为0.1～ 0.15m，每百米扬水管水头损失按7～9m计算取水泵房节能的关键是水泵机组的合理选择。扬程和流量是决定SH型双吸清水离心泵选择的重要因素。取水泵站有两种可能的工作情况。
1．取水泵站从水源(地表水)取水，输送到净水构筑物
(1)设计流量Qr=aQd/T
上式中 Qr——取水泵站中水泵所供给的流量，ms/h；
Qd——供水对象最高日用水量，m3/d；
a——输水管漏损和净水构筑物自身用水而加的系数，一般取a=1.05～1.1；
T——取水泵站在一昼夜内工作小时数。
(2)扬程
H=HST+h管+h泵-h安全水头 (6～19)
式中 H——泵站的扬程，m或kPa；
HST——静扬程，采用吸水井的最枯水位
(或最低动水位)与净水构筑物进口
水面标高差，m；
h管——输水管上的总水头损失，mH20或kPa；
h泵——取水泵房内的总水头损失，mH20或kPa；
h安全水头——安全水头，mH2 0或kPa。一般安全
水头取1～2mH2 0。
2．取水泵站将水(地下水)直接供给用户
(1)泵站的设计流量：
Qr=βQd/T
式中 β给水系统中自身用水系数，一般
取β=1.01～1.O2。
其余符号意义同式(6—18)。
(2)扬程(如图6—1 9所示)
H=Zc+Hc+hs+hc+hn(6-21)
式中 Zc——管网控制点C的地面标高和清
水池最低水位的高程差，m；
Hc——给水管网中控制点所需的最小自由水压(也叫服务水头)，mH2 0或kPa；
hs——吸水管中的水头损失，mH20或kPa；
hc,hn——输水管和管网的水头损失，mH2 0或kPa。
hs，hc，hn都应该按水泵最高时供水量产生的水头损失进行计算。
二、电动机选型
水位变幅较大的取水泵房，水泵扬程变化较大，洪水位时扬程减小，流量增大，容易引起电动机超负荷运行而发热，因此需根据水泵型号和工作条件，选用配套电动机，电动机所需功率为：
P=KQH/102η
式中Q——水泵流量，L/s；
H——水泵扬程，M
水泵效率，％；
K——超负荷系数，一般55kW以上为1.05—1.10，55kW以下时为1.1～1.2。
与水泵配套的电动机，多采用鼠笼型异步电动机，大型水泵常选用绕线型异步电动机，大型取水泵房可采用同步电动机。一般300kW以上的电动机选用6kV电压，300kW以下的电动机可采用380V电压。在同一泵房内，尽量选用同一电压等级的电动机。
三、取水泵房的平面形式及设计要求
取水泵房平面布置形式有：矩形、圆形、椭圆形、半圆形、棱形及其他组合形式。矩行泵房常用于深度小于10m的泵房，水泵和管道易于布置，水泵台数多(4台以上)时更为合适。圆型泵房适用于深度大于10m的泵房，其水力条件和结构受力条件较好，在水位变化幅度大和泵房较深时，比矩形泵房更为经济，但水泵台数不宜多，最好小于4台(立式泵除外)。圆形(适用于流速较大的河心泵房)和棱形平面的泵房可根据实际情况通过技术经济比较确定取水泵房平面布置要求如下。
(1)取水泵房除安装水泵机组的主要建筑物外，还应考虑到附属建筑物的布置，如值班室、高低压配电室、控制室、维修问、生活间等。平面布置应从方便操作及维护管理方面统一考虑。远离城市且检修又比较复杂的大型取水泵房，除水泵机组旁边应有修理场地外，还需设专门的检修场地。
(2)取水泵房与集水井可以合建也可以分建。目前合建式常采用的两种形式为：合建式中圆形泵房内取水小半圆作为集水井；集水井附于泵房外壁采用矩形。合建式泵房布置紧凑，节省面积，IS、IR卧式单级单吸清水离心泵吸水管短，但是结构处理困难。在泥砂含量高的河流中取水时，为防止吸水管路堵塞，尽量缩短吸水管的长度，常将集水井深入中间，取得较好的效果。湿井泵房或小型泵房中可以采用集水井置于泵房的底部。
(3)为减小泵房的平面尺寸，可以将阀门、逆止阀、水锤消除器、流量计等放置在室外的阀门井内。泵房内可以设置不同高度的平台，放置真空泵、配电盘等辅助设备，以充分利用空间。
(4)水泵台数在满足需要的前提下，不宜过多。水泵台数越多，占地面积越大。一般包括备用泵在内3～6台为宜。圆形泵房最好不大于4台(立式水泵除外)。
(5)取水泵房的布置以近期为主，考虑远期发展并留有一定的余地，可以适当增大水泵的机组和墙壁的净距，留出小泵换大泵或另行增加水泵所需位置。
矩形泵房的水泵机组布置可以参照二级泵房。圆形泵房内的水泵布置。采用立式泵时，多数为单排布置或沿圆周布置，泵房一侧为集水井。也可以采用分建式。设计时，尽量缩短水泵传动轴长度，水泵层的楼盖上应设吊装孔，并应有通向中间轴承的平台和爬梯。
四、取水泵房的高程布置
一般根据河床深度、枯水位、最高水位以及±0．O0层以上设备运输起吊要求等因素确定。水文特征是决定泵房高程的重要因素。取水泵房层高程主要根据百年一遇的设计最高水位确定；泵房位于江河边时，为设计最高水位加浪高再加上0．5m；泵房位于渠道边时，为设计最高水位加0．5m；当泵房位于湖泊、水库或海边时，为设计最高水位加浪高再加0．5m，并应有防止浪爬高的措施。在少数情况下，为了方便泵房内设备的运输、检修，也可以适当抬高±0．O0层的高程。
进水间最低动水位等于河流最枯水位减去取水头部到进水间的水头损失；吸水间最低动水位等于进水间最低动水位减去进水间到吸水间的水头损失；吸水间底部高程等于吸水间自最低动水位减去格网高度，再加上0.3～0.5m的安全高度。
卧式离心泵的安装高度计算方法和二级泵房相同。但因水泵抽吸浑水，容易磨损泵壳、叶轮和管道，输水阻力变化较大，在确定吸水高度时应留一定的富余水头。
轴流泵的吸水室(进水流道)和水泵层的高度必须按照水泵样本要求进行布置和确定。中小型轴流泵常采用吸水喇叭口在吸水室内吸水，大型轴流泵常采用肘形或钟形进水。水泵层高程等于吸水管口到水泵层地面的距离。水泵层的高度等于Ll加连接轴长度L2(不小于1．5m)，以上尺寸均在水泵样本中作出规定可查。
立式离心泵安装高度的计算和卧式离心泵相同。一般，叶轮在最低水位以下的深度至少为0.5～1.0m，水泵层、电机层的高程计算和轴流泵相同。
五、水泵吸水管和出水管布置
一般每台水泵宜设置单独的吸水管。当合用吸水管时，应尽量做到自灌进水，同时吸水管的根数不少于两条，当一条吸水管发生事故时，其余吸水管按设计水量的75％考虑。为了避免吸水管中积气，形成空气囊，应采用正确的安装方法。吸水管应有向水泵上升的坡度(i≥0.01)。水泵吸水管在吸水问中的布置原则为水头损失小，不产生旋涡，防止井内泥砂沉积。
六、泵房附属设备
中小型泵房和深度不大的大型泵房，一般用单轨吊车、桥式吊车等一级起吊。深度大于20～30m的大中型泵房，因起吊高度大，宜在泵房顶层设电动葫芦或电动卷扬机作为一级起吊，再在泵房低层设桥式吊车作为二级起吊。应注意两者位置的衔接，以免偏吊。
七、泵房的抗浮、防渗
取水泵房必须考虑防浮，可以依靠泵房本身重量，在泵房顶部或侧面增加压重物，泵房底部打入锚桩与基岩锚固，扩大泵房底板等。做好防渗工作，以免在外壁水压作用下渗水。
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