有關(guān)泵站設(shè)計(jì)的主要問題探究

姜月芳

【摘要】由于近年來土地基本以各農(nóng)戶為單位進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，所以地方上有一些提水工程設(shè)計(jì)時(shí)將排澇站設(shè)計(jì)成排灌站，內(nèi)部渠系共用一套排澇渠系。本文從泵站的總體型式及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面講述，分析了水泵和電氣設(shè)計(jì)方面和關(guān)于并聯(lián)工作水泵的臺(tái)數(shù)的選擇，并提出了泵站的自動(dòng)化控制措施和雨水泵站與地下式雨水泵站設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)。

【關(guān)鍵詞】泵站 設(shè)計(jì) 自動(dòng)化 控制

一、泵站的總體型式及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面

排澇和灌溉是泵站的基本功能，灌溉與排澇相結(jié)合是較常見的幾本型式。常規(guī)設(shè)計(jì)通常單設(shè)一自流孔洞，內(nèi)部排于灌是兩套渠系。為解決此問題可以采用如下措施：

1、砼結(jié)構(gòu)方面自流與灌、排用一套管路

砼穿堤涵洞采用一套系統(tǒng)，利用閘門在泵層及壓水池進(jìn)行控制，即閘門變成雙向止水閘門，穿堤涵洞的底高程要自流水位控制。這樣雖然結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜了，但可減少一套管路的工程量。

2、水泵在泵層出水管路為雙管路

現(xiàn)在一些水泵廠家可以生產(chǎn)雙出水管路水泵，即兩個(gè)出水口分別為灌溉和排澇方向。平時(shí)用閘閥或鋼板封堵一側(cè)，灌溉時(shí)打開灌溉側(cè)口，封堵排澇側(cè)口；排澇時(shí)打開排澇口，封堵另一側(cè)口，灌、排公用一底池。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，只是將泵站排澇進(jìn)水口底部設(shè)計(jì)成防沖底板即可，其余結(jié)構(gòu)型式與原單排或單灌泵站一樣，此種型式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大大簡化，工程量減少，運(yùn)行靈活方便。

3、內(nèi)部渠系的利用

由于近年來土地基本以各農(nóng)戶為單位進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，所以地方上有一些提水工程設(shè)計(jì)時(shí)將排澇站設(shè)計(jì)成排灌站，內(nèi)部渠系共用一套排澇渠系。春季泡田期將水抽入排澇渠中，靠自然水位向上頂托，各農(nóng)戶用小座機(jī)從大排澇渠中抽入各戶田中。在春季特別是大面積發(fā)展水田而農(nóng)業(yè)灌溉設(shè)施又不健全或地下水資源缺乏地區(qū)，不失為一種短期應(yīng)急的有效辦法。

在泵站總體設(shè)計(jì)時(shí)，以上三種方法的靈活有效地利用，往往投入較少的資金，卻可以獲得較大的利益。

二、水泵和電氣設(shè)計(jì)方面

90年代國內(nèi)已開發(fā)出很多成型的大型潛水泵系列。其主要特點(diǎn)是電機(jī)和水泵為一體，出水管路結(jié)構(gòu)型式簡單。侵入水下，這就使砼結(jié)構(gòu)簡單得多，水泵層和電機(jī)層分開的常規(guī)設(shè)計(jì)模式可以大大簡化，而且管路與壓水池的連接也不受水泵出水管彎管角度限制。

在水泵電氣設(shè)計(jì)方面，為適應(yīng)農(nóng)網(wǎng)質(zhì)量較差，提高啟動(dòng)性能，應(yīng)提倡軟啟動(dòng)。雖然其造價(jià)較高，但如果采用一套分別啟動(dòng)多臺(tái)機(jī)組的方式 （需有備用），也可一定程度解決此矛盾。另外還應(yīng)采用將各種常規(guī)設(shè)備柜簡化合并的設(shè)計(jì)方式，以減少占用面積，特別是多臺(tái)機(jī)組時(shí)，此方面設(shè)計(jì)更應(yīng)注意。

三、關(guān)于并聯(lián)工作水泵的臺(tái)數(shù)

絕大多數(shù)泵站都是采用多臺(tái)水泵并聯(lián)工作來滿足泵站流量和揚(yáng)程的需要。并聯(lián)工作水泵臺(tái)數(shù)的多少?zèng)]有什么硬性規(guī)定。因此實(shí)際的泵站有的臺(tái)數(shù)少，有的臺(tái)數(shù)則很多。

1、并聯(lián)水泵的臺(tái)數(shù)宜少不宜多

有資料推薦泵站中，并聯(lián)水泵的臺(tái)數(shù)不宜超過6臺(tái)，滿足大流量的需要可以采用大型號(hào)的水泵。其理由是大型號(hào)泵其效率一般要高些。另外，水泵臺(tái)數(shù)的減少，對節(jié)省面積和簡化泵站供電和操作控制都有利。

眾所周知，增加開啟水泵臺(tái)數(shù)可以增大供水量，但絕不是成倍增加。尤其是并聯(lián)工作水泵臺(tái)數(shù)多時(shí)，增開一臺(tái)水泵水量的增幅是遞減的。有資料曾作過這方面的計(jì)算和分析，一個(gè)有五臺(tái)型號(hào)水泵并聯(lián)運(yùn)行的泵站，一臺(tái)泵工作時(shí)的水量為100%，二太泵工作水量為190%，三臺(tái)泵工作水利僅為240%，再增開水泵其水量增幅就更小。以上分析與泵站實(shí)際運(yùn)行也是基本符合的。

2、并聯(lián)水泵應(yīng)作工況點(diǎn)的計(jì)算與分析

進(jìn)行泵站設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)對并聯(lián)工作水泵的工作點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算。采用解析法或圖解法都可以。用圖解法更為簡單、直觀和適用。通過工況點(diǎn)的計(jì)算，還應(yīng)對所選水泵適應(yīng)泵站各種負(fù)荷情況進(jìn)行一定分析。這樣確定的方案可認(rèn)為是較為符合泵站實(shí)際的最佳選擇。實(shí)際設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員往往忽略這一步，而是憑感覺和經(jīng)驗(yàn)行之，往往給設(shè)計(jì)帶來誤差。

四、泵站自動(dòng)化控制

隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，迫切要求泵站工程采用新的管理模式及手段與之相適應(yīng)。自動(dòng)化控制可以使泵站系統(tǒng)始終在最優(yōu)的工況上運(yùn)行，管理直觀簡便，最大限度地減少管理上的失誤操作及能源損失。

泵站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)一般包括以下內(nèi)容：

1、系統(tǒng)運(yùn)行的程序

在中心調(diào)度室可以通過計(jì)算顯示器觀察到系統(tǒng)的動(dòng)作過程，并可顯示泵站各項(xiàng)運(yùn)行狀況，根據(jù)水位設(shè)定值自動(dòng)實(shí)現(xiàn)流量和技術(shù)供水，并可實(shí)現(xiàn)故障自動(dòng)處理、控制、檢測、遙控等多項(xiàng)自動(dòng)化控制。

2、系統(tǒng)的構(gòu)成

泵站微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是以工業(yè)控制計(jì)算機(jī)為核心，通過在線通訊技術(shù)（或無線通訊技術(shù)），實(shí)現(xiàn)多級泵站的全自動(dòng)化運(yùn)行管理，具有檢測、監(jiān)視、操作控制、中央信號(hào)、遙控、遙測及記錄打印等功能，可達(dá)到全數(shù)字化、高可靠性及無人值守。

3、系統(tǒng)的功能

3.1檢測功能：在顯示器上動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)及各站電壓、電流、水位等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

3.2監(jiān)視功能：調(diào)合閘回路監(jiān)視、電壓回路、電流回路、斷電監(jiān)視、監(jiān)視結(jié)果異常時(shí)，用漢字顯示監(jiān)視結(jié)果并報(bào)警。

3.3控制功能：利用軟件完成各泵站分合閘及防跳閘防誤動(dòng)作；根據(jù)水位設(shè)定值自動(dòng)完成各站電機(jī)的啟動(dòng)及停機(jī)。

五、雨水泵站與地下式雨水泵站設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)

1、雨水泵站的設(shè)計(jì)

雨水泵的主要建筑物便是雨水泵站，它在整個(gè)排水系統(tǒng)中作用突出。在其設(shè)計(jì)的過程中，需要考慮如下問題：

1.1根據(jù)所選用水泵的規(guī)格及其型號(hào)，雨水泵站應(yīng)設(shè)計(jì)為干室淹沒式雨水泵站。若水泵臺(tái)數(shù)≤3臺(tái)，雨水泵站可采用圓形；若水泵臺(tái)數(shù)>3臺(tái)，矩形則較為適宜；

1.2當(dāng)水泵壓力出水管穿墻時(shí)，要預(yù)埋套管并做到水平設(shè)置，在轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)不平穩(wěn)時(shí)，還要注意運(yùn)用柔性接頭減小轉(zhuǎn)動(dòng)軸產(chǎn)生的應(yīng)力；

1.3在計(jì)算雨水集水池內(nèi)的有效容量時(shí)，需要從所有水泵中的最小啟動(dòng)水位到最大的停止水位進(jìn)行計(jì)算，但要保證積水池有效容量≥所有水泵的1min流量；

1.4若雨水泵站中油污水排入，必須做好雨水集水池的防腐工作，水泵間的布置時(shí)，再結(jié)合水泵布置的同時(shí)，需要預(yù)留較為適合的檢修空間；

1.5結(jié)合吸水喇叭口與泵樣本的要求進(jìn)行集水池底部標(biāo)高的確定，同時(shí)結(jié)合最高水位確定電機(jī)間的標(biāo)高，通常而言，電極間標(biāo)高要超過水位最高時(shí)的0.5m之上。

2、地下式雨水泵站的設(shè)計(jì)

2.1在地下式的雨水泵站設(shè)計(jì)中，由于空氣中容易聚集大量CO與H2S等有害氣體，不易擴(kuò)散，因此，必須安裝相應(yīng)的臭氣處理設(shè)施，降低有害氣體對設(shè)備及人員的傷害；

2.2地下的變配電間、柵間以及風(fēng)機(jī)房等需要進(jìn)行完全的分離，并設(shè)置單獨(dú)入口，且盡量減少設(shè)備維修工作量；

2.3檢修面的選擇需要根據(jù)所選用設(shè)備的檢修要求進(jìn)行，對于檢修幾率小且大型的設(shè)備可以運(yùn)用汽車吊裝的方式；對于檢修幾率大且較小型的設(shè)備，如風(fēng)機(jī)房或變電間內(nèi)的風(fēng)機(jī)與配電柜等設(shè)備，可采用電動(dòng)葫蘆進(jìn)出。

總結(jié)語：

綜上所述，泵站的設(shè)計(jì)如果從總體結(jié)構(gòu)、水機(jī)、電氣設(shè)計(jì)上優(yōu)化，采用先進(jìn)的自動(dòng)化控制，在滿足多項(xiàng)功能的同時(shí)并不會(huì)使投資增加很多，卻會(huì)創(chuàng)造很客觀的效益。

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