和平北站泵裝置選型設(shè)計與研究

吉慧敏 項德銀 張立堅 葉婷 紀(jì)星宇

摘要：和平北站位于清江浦區(qū)和平鎮(zhèn)齊湖村境內(nèi)，該站主要是負(fù)責(zé)清江浦區(qū)順河洞中干渠以北的排澇任務(wù)。由于其建筑物破損，機(jī)電設(shè)備及金屬結(jié)構(gòu)老化，實際運行中存在各種問題和安全隱患，2016年經(jīng)淮安市水利局安全鑒定為四類閘，故對該工程進(jìn)行拆建改造。通過對水泵的泵型和機(jī)組臺數(shù)進(jìn)行比選，為今后其他的拆建改造工程設(shè)計提供一定的經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：城市排澇? ?水利機(jī)械? ?泵型選擇? ?方案比選

Study on Pump Type Selection for PumpingInstallationin Heping North Station

JI Huimin1XIANG Deyin1? ?ZHANG Lijian1? ?YE Ting1 JI Xingyu2

（1.General Irrigation Canal Administration of Jiangsu Province;2.Qingjiang Pu District Bureau of Agriculture and Water， Huai’an，JiangsuProvince， 223001 China）

Abtract：Heping North Station is located in Qihu Village， Heping town， Qingjiang Pu District，which? is mainly responsible for the drainage task north of the main canal in Shunhe dong， Qingjiang Pu District. Due to the damage of the building， the aging of the mechanical and electrical equipment and the metal structure， there are various problems and safety hazards in the actual operation， it’s defined as the fourth type pump station after safety appraisal in 2016，Then we decided to demote and reconstruct this project. According to compare and select the pump type and unit number，some experience for other demolition， construction and transformation engineering design will be accessed in the future.

Key Words：Urban drainage;Water conservancy machinery;Pump type selection;? Scheme comparison

1 工程概況

和平北站位于清江浦區(qū)和平鎮(zhèn)齊湖村境內(nèi)的二河?xùn)|堤上，建成于20世紀(jì)60年代，排澇控制面積24.85km2，同時兼顧3萬畝耕地的灌溉任務(wù)，為地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會穩(wěn)定發(fā)揮了重要作用。

經(jīng)過50多年的運行，泵站總體外觀老化嚴(yán)重，水泵部分連接螺栓銹蝕嚴(yán)重，管墊銹蝕嚴(yán)重，喇叭口銹蝕，軸封體與泵連接牢固，表面有銹蝕，填料密封完好但磨損嚴(yán)重，導(dǎo)葉體表面銹蝕。整體已經(jīng)不能滿足安全運行的要求，2016年經(jīng)淮安市水利局鑒定，根據(jù)《泵站安全鑒定規(guī)程》（SL316-2015），綜合評定和平北站為四類泵站[1]。鑒于此，和平北站已列入《江蘇省中型灌溉排水泵站更新改造規(guī)劃》。

本次擬新建泵站[2]設(shè)計流量10.5m3/s，單機(jī)設(shè)計流量2.625m3/s，堤后式布置，選用1000ZLB-70（+2°）型立式軸流泵，共4臺套，單機(jī)配套功率為315kW。站身下游側(cè)設(shè)清污機(jī)橋、進(jìn)水池，進(jìn)水側(cè)設(shè)一道檢修門（與安全格柵共槽），出水管采用拍門斷流。

2? 泵型選擇

2.1泵站設(shè)計水位及揚程

該工程的特征水位及揚程[3]見表1。

2.2機(jī)組臺數(shù)選擇

機(jī)組臺數(shù)[4]在方便運行管理的基礎(chǔ)上進(jìn)行選擇，盡量減少站身開挖深度、減少施工征占地和方便運行管理。根據(jù)本工程泵站運行特征及擬建區(qū)域可利用面積，本次對4臺機(jī)組、3臺機(jī)組、6臺機(jī)組和6臺機(jī)組（維修現(xiàn)有水泵、電機(jī)）4個方案進(jìn)行比選。

考慮其他結(jié)構(gòu)均相同，本次方案比選土建上僅比較站身、出水池、翼墻等結(jié)構(gòu)。具體參數(shù)見表2。

經(jīng)比較，4個方案技術(shù)上均可行，其中方案三投資最大，方案四運行可靠性和使用年限無法保證，方案二投資、占地較少，但從機(jī)組檢修的影響角度看，方案一要優(yōu)于方案二。由于本站為排澇泵站，運行可靠性要求較高，故綜合考慮，本次擬推薦方案一，即4臺機(jī)組方案。

2.3泵型選擇

2.3.1 方案一：4臺機(jī)組

選用4臺立式軸流泵[5]，喇叭管進(jìn)水，彎管出水，采用拍門斷流方式。鑒于泵站建設(shè)初期的經(jīng)驗，經(jīng)比較擬選用1000ZLB-70（+2°）型，水泵性能曲線見圖1，參數(shù)見表3，水泵葉輪直徑為850mm，轉(zhuǎn)速為 490r/min，單臺水泵重為 4.90t。

水泵出口為DN1000 彎管，出水管擴(kuò)散至DN1200，水泵工況點水力損失校核計算。

（1）局部損失計算。

喇叭口ξ=0.3，d=1.25m，2只伸縮節(jié)ξ=0.15，d=1.0m，擴(kuò)散管ξ=0.3，拍門ξ=0.5，管出口ξ=1.0，d=1.2m。

將上述系數(shù)代入計算得出局部損失h局=0.83m。

（2）沿程損失計算。

其中，L=15.0m，n=0.013，代入得出沿程損失h沿=0.18，所以管路總水頭損失h=h局+h沿=1.01。

根據(jù)該泵設(shè)計流量為2.625m3/s，計算得出h損=0.99m，考慮0.2m攔污柵損失，則設(shè)計揚程為h=6.0+1.01+0.2=7.21m。根據(jù)設(shè)計流量和揚程，選用1000ZLB-70型立式軸流泵，葉片安裝角+2°。查水泵性能曲線得出，設(shè)計揚程工況下Q=2.9m3/s，H=7.21m，η=85.5%，軸功率為240kW，最大揚程工況下Q=2.55m3/s，H=8.22m，η=81.0%，軸功率為254kW，安全系數(shù)取1.1，配用電機(jī)功率N=315kW，水泵在該揚程下處于高效區(qū)運行。綜上所述，選擇該型號水泵滿足設(shè)計要求。

2.3.2 方案二：6臺機(jī)組

選用6臺立式軸流泵，喇叭管進(jìn)水，彎管出水，采用拍門斷流方式。經(jīng)比較擬選用700ZLB-70（-4°）型，水泵性能曲線[6]見圖2，參數(shù)見表4，水泵葉輪直徑為650mm，轉(zhuǎn)速為730r/min，單臺水泵重為1.5t。

水泵出口為DN700彎管，出水管擴(kuò)散至DN1000，水泵工況點水力損失校核計算同以上公式計算。

（1）局部損失計算。

喇叭口ξ=0.3，d=1.0m，2只伸縮節(jié)ξ=0.15，d=0.7m，擴(kuò)散管ξ=0.3，拍門ξ=0.5，管出口ξ=1.0，d=1.0m。

將上述系數(shù)代入計算得出局部損失h局=0.85m。

（2）沿程損失計算。

其中L=15.0m，n=0.013，代入得出沿程損失h沿=0.53m，所以管路總水頭損失h=h局+h沿=1.38m。

根據(jù)該泵設(shè)計流量為1.75m3/s，計算得出h損=1.38m，考慮0.2m攔污柵損失，則設(shè)計揚程為h=6.0+1.38+0.2=7.58m。根據(jù)設(shè)計流量和揚程，選用700ZLB-70型立式軸流泵，葉片安裝角-4°。查水泵性能曲線得出，設(shè)計揚程工況下Q=1.75m3/s，H=7.58m，η=86.0%，軸功率為151kW，最大揚程工況下Q=1.65m3/s，H=8.59m，η=84.5%，軸功率為165kW，安全系數(shù)取1.1，配用電機(jī)功率N=200kW，水泵在該揚程下處于高效區(qū)運行。

綜上所述，選擇該型號水泵滿足設(shè)計[7]要求。

2.3.3兩種方案比較

從對比表和水泵性能曲線可以看出，兩種方案性能參數(shù)[8]均能滿足規(guī)劃要求，從效率、能耗、投資及管理方面綜合考慮，兩個方案在技術(shù)上均可行，從工程直接投資、征占地角度比較，方案一較優(yōu)，故本次擬推薦方案一，即4臺機(jī)組方案。

3 結(jié)語

根據(jù)和平北站的工程特點，拆建改造可行性方案中對泵裝置部分充分考慮了水力性能、運行費用、機(jī)組安裝、檢修維護(hù)，以及對土建的要求等方面進(jìn)行研究，給出了具體的機(jī)組臺數(shù)和泵型參數(shù)，為其他排澇站的設(shè)計提供了一定的參考價值。

參考文獻(xiàn)

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[7]ZHANG BOWEN，CHENGg LI，XU CHUNLEI，et al. The Influence of Geometric Parameters of Pump Installation on the Hydraulic Performance of a Prefabricated Pumping Station[J].Energies，2021，14（4）：15-21.

[8]高玉香，沈瑞海，唐波，卓燕文.農(nóng)田灌溉泵站布置方案研究探討[J].治淮，2020（1）：52-53.