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1、第四章 给水泵站水泵、管道及电机（简称泵、管、机）三者 构成了泵站中的主要工艺设施。为了掌握泵站 设计与管理技术，对于泵站中的选泵依据、选 泵要点、水泵机组布置、基础安装要求、吸压 水管管径确定、闸阀布置与管道安装要求以及 电机电器设备的选用等方面的知识，是必须有 深入的了解与掌握的。除此以外，对于保证泵 、管、机正常运行与维护所必须的辅助设施诸 如：计量、充水、起重、排水、通风、减噪、 采光、交通以及水锤消除等方面的设备与措施 的选用也必须有基本的了解与掌握。本章将对 上述内容作分节阐述。1第一节 泵站分类与特点 (pump station classification and charac
2、teristic)v泵站的分类（相对位置 ）:v 1、地面式泵站v 2、地下式泵站v 3、半地下式泵站v在给水工程中分类（作用）：v 1、取水泵站（一级泵站） v 2、送水泵站（二级泵站或清水泵站 ）v 3、加压泵站v 4、循环水泵站2地面式水泵站3半地下式泵站4地下式泵站5一、取水泵站（一级泵站） 1、取水泵站组成：吸水井、泵房及闸阀井等3 部分组成 。2、工艺流程（地面水取水泵站工艺流程 ） ：213451 一水源；2 一吸水井；3 一取水泵房；4 一闸阀井（即切换井）; 5 一净化场6一、取水泵站（一级泵站）3、取水泵站特点：v靠江临水。v河道的水文、水运、地质以及航道的变化等都会直 接
3、影响到取水泵站本身的埋深、结构形式以及工程 造价等。v 水位涨落悬殊。（1020m）v 泵房的高度高 。（一般为地下式泵站）v 一般采用圆形钢筋混凝土结构 。 v 泵房平面面积大小对泵站的工程造价影响大， “贵 在平面” 。 7一、取水泵站（一级泵站）4、设计泵房应注意的问题：v机组及各辅助设施的布置，应尽可能地充分利 用泵房内的面积 ；v结构计算；v稳定验算：抗浮、抗裂、防倾覆、防滑坡等； v近远期相结合，“百年大计，一次完成”，对机 组的基础、吸压水管的穿墙嵌管应该考虑到远 期扩建的可能性。 5、施工空间、时间的安排。一般是枯水季节；8二、送水泵站（二级泵站，清水泵站 ）v净化构筑物处理后
4、的出厂水，由清水池流入吸水井，送水泵站 中的水泵从吸水井中吸水，通过输水干管将水输往管网。v特点：供水情况直接受用户用水情况的影响，其出厂流量与水 压在一天内各个时段中是不断变化的。v送水泵站工艺流程 ：1 一清水池；2 一吸水井；3 一送水泵站；4 一管网；5 一高地水池（水塔） 吸水井送水 泵站清水池水塔管 网9二、送水泵站（二级泵站，清水泵站 ）v吸水井 型式：分离式吸水井; 池内式吸水井 v送水泵站吸水水位变化范围小，通常不超过3 4m ，因此 泵站埋深较浅。（一般建成地面式、半地下式；）v送水泵站为了适应管网中用户水量和水压的变化，必须设置 各种不同型号和台数的水泵机组。 10三、加
5、压泵站v 城市给水管网面积较大，输配水管线很长，或给水对象所在 地的地势很高，城市内地形起伏较大的情况下，通过技术经 济比较，可以在城市管网中增设加压泵站。举例：供水距离20Km ，管道平均水力损失按0.4%计算，在高峰供水时管道水头损失达80m ，加上用 户的服务水头20m，则出厂水压需100m。这样在邻近水厂地区管网压力过高， 漏失率高，用水器具易坏。一般要求出厂水压在3555mH2O比较合适。v优点：减少能耗;降低管网中运行压力，减少管道水量漏失 。v 加压方式：1、采用在输水管线上直接串联加压 ；一般用于水厂位置远离城市管网的长距离输水的场合。 2、采用清水池及泵站加压供水。城市用水负
6、荷借助于加压泵站清水池调节，可使水厂的 送水泵站工作比较均匀。减少输水主干管直径。 11加压泵站供水方式加压泵站供水方式 1 一二级泵房；2 一增压泵房；3 一水库泵站；4 一配水管网； 5 一输水管；6 一逆止阀直接串联加压方式设置： 水库+泵站加压方式12四、循环水泵站v 在某些工业企业中，生产用水可以循环使用或经过简单处理后回 用时采用。v在循环系统的泵站中，一般设置输送冷、热水的两组水泵，热水 泵将生产车间排出的废热水，压送到冷却构筑物进行降温，冷却 后的水再由冷水泵抽送到生产车间使用。v特点：供水要求的水压较稳定，水量随季节气温变化而改变，但 供水安全性要高，因此水泵备用率较大。循环
7、 给水 系统 工艺 流程 1 一生产车间；2 一净水构筑物；3 一热水井；4 一循环 泵站；5 一冷却构筑物；6 一集水池；7 一补充新鲜水 13第二节 水泵选择 ( how to select pump )一、选泵的原则v满足用水部门的设计要求，也就是设计流量与设 计扬程的要求v水泵经常运行在高效率区间，在长期运行中的平 均效率最高v一次投资最省，年运行费用最低v尽量选用标准化、系列化、规格化的新产品v便于安装、检修、运行、管理，有利于以后的发 展等（对水泵台数和工作方式进行确定）。14第二节 水泵选择( choice of pumps )二、选型的方法和步骤 1、确定水泵的流量和扬程； 2
8、、泵型初选：根据是“水泵的型谱图”； 3、工作点校核； 4、确定泵型。15第二节 水泵选择 ( how to select pump ) 三、选泵的主要依据选泵的主要依据是所需的流量、扬程以及其变化。 1 一级泵站 （1）确定一级泵站的设计流量：（即平均小时用水量）泵站从水源取水，输送到净水构筑物。为了减小取水 构筑物、输水管道和净水构筑物的尺寸，节约基建投资， 在这种情况下，通常要求一级泵站中的水泵昼夜均匀工作 ，因此，泵站的设计流量应为：式中:Qr - 一级泵站中水泵所供给的流量（m3/h ) ; Qd - 供水对象最高日用水量（m 3 / d ) ; - 考虑输水管漏损和净水构筑物自身用
9、水而加 的系数， 一般取=1 .051 . 1 ; T - 一级泵站一昼夜内工作小时数。16（2）确定一级泵站中水泵的设计扬程根据所采用的给水系统的工作条件来决定的。泵站所需的扬 程按下式计算：Hmax =Hst+hs+ hd+h式中 Hmax -泵站的设计扬程（m ) ; Hst - 静扬程，采用吸水井的最枯水位（或最低动水位 ） 与净化构筑物进口水面标高差（m ) ; hs -吸水管路的水头损失（m ) ; hd -输水管路的水头损失（m ）。h -计算时还应考虑增加一定的安全水头，一般为1 2m 。17三、选泵的主要依据v2、二级泵站比一级泵站相对复杂一些：一般按城市的最大日逐时用水量变
10、化曲线来确定各 时段的分级供水线，同时利用水塔或高位水池进行调节，以解决用水量不均匀 性与水泵分级均匀供水的矛盾，达到供需平衡。 （1）确定二级泵站的设计流量：（即最不利工况，最高日最大小时的用 水量）式中:Qh - 二级泵站中水泵所供给的流量（m3/h ) ; Qd - 供水对象最高日用水量（m 3 / d ) ; - 考虑给水系统自身用水系数， 一般取=1 .051 . 1 ; T - 二级泵站一昼夜内工作小时数；Kh - 小时变化系数 。（小时变化系数Kh=最高小时用水量/平 均小时用水量）18（2）确定二级泵站中水泵的设计扬程根据所采用的给水系统的工作条件来决定的。泵站所需的 最大扬程
11、按下式计算：Hmax =Hst + Hsev +h+h式中：Hmax -泵站的设计扬程（m ) ; Hst -控制点的地面高程与吸水井的最低水位标高 差 （m ) ; Hsev -给水管网中控制点要求的服务水头（m ) （ 或 自由水压） ；h -管网中的总水头损失（m ) ; h -计算时还应考虑增加一定的安全水头，一般为1 2m 。19三、选泵的主要依据2、二级泵站v必须知道用水量变化规律（难点）：一是给定用水变化系数，即小时变 化系数Kh ，日变化系数Kd；二是知道最大日逐时用水变化曲线。如知 道最高日用水量的变化规律，就可以确定各时段水泵的分级供水线。v二级泵站供水设计的原则：（1）最
12、不利情况的供水必须满足，即按最高日最高时用水量来设计供 水系统的最大供水量。（2）还须满足其他时段用水量减少的需求。就要实施分级供水（采用技 术手段保证）。（3）必须使泵站24小时分级供水量之和等于全天的用水量（供需平衡） 。v分级供水的优点：适应用水量和水压变化的要求，通过选择不同性能水 泵，灵活调度与搭配，减少能量浪费；另外分级越多，水塔的调节容积 就越小。但是，二级泵站的供水分级不宜太多，因为太多分级，需设置 较多的水泵，将增大泵站面积。20三、选泵的主要依据v对于单水源给水系统，对于用水量变化较大时，可在管网中设置水塔或 高位水池进行调节；泵站供水量一般分为二级。v对于多水源给水系统，
13、由于有多个泵站，水泵工作组合方案多，供水调 节能力比较强，一般不需要在管网中设置水塔或高位水池进行用水调节 ，但需统一调度，供水运行管理复杂。v对于小城市的给水系统，用水量不大，大多数采用泵站均匀供水方式（ 一个流量供应）+水塔调节，即泵站的设计流量按最高日平均时用水量 计。这样，虽然水塔的调节容积占全日用水量的百分比值较大，但其绝 对值不大，还是合适的。v对于大城市的给水系统，有的采取无水塔、多水源、分散供水系统，因 此宜采取泵站分级供水方式，即泵站的设计流量按最高日最高时用水量 计算，而运用多台同型号或不同型号的水泵的组合来适应其他时段用水 量的变化。v对于中等城市的给水系统，应视给水管网
14、中有无水塔以及水塔在管网中 的位置而定，可分多种情况通过管网平差后确定。21四、选泵要点选泵就是要确定水泵的型号和台数。对于各种不同功能的泵站， 选泵时考虑问题的侧重点有所不同，一般可归纳如下： 1 、大小兼顾，调配灵活二级泵站给水系统中的用水量、所需的水压是逐年、逐日、逐时 地变化。选泵时不能仅仅只满足最大流量和最高水压时的要求，还必 须全面顾及用水量的变化。举例：P127页 例子：某泵站，用水区水量从795396m3/h变化，最大 工况扬程20m，全年供水而言，最大用水量出现的几率并不多，按一 个工况选择，泵站在长期运行中造成很大的能量浪费。在最小流量 396m3/h工作时，造成很大的能量
15、浪费。2282%63%23适应水量变化的技术手段有 ： （1）、多台不同型号水泵分别单独工作：24（2）、多台同型号的泵并联工作：QH Q-H3台并联2台并联1台泵25（3）、水泵换轮运行：QH Q-H叶轮1叶轮2 叶轮3 叶轮426（4）、水泵调速或变频运行： （现在应用很多）QH Q-H调速n1调速n2 调速n3 调速n427（5）、多台定速泵和调速泵并联运行：QHQ-H并联工作曲线 一台定调速泵 二台调速泵28从分级供水角度考虑，选用性能不同 泵就能够节约能量。但如何配置不同 的水泵？有学问了。如三台水泵的设 计流量比是122 ，这样的配置可以 应付5种流量的变化！还有流量比是 123：3：3的水泵5台，可以应付 12种流量的变化；但一般不会选流 量比是123：4：5，因为水泵型号 太多了，5种，不便于管理。所以泵 房中水泵台数和型号不能太多。292 、型号整齐，互为备用从泵站运行管理与维护检修的角度来看，如果水泵的型 号太多则不便于管理。一般希望能选择同型号的水泵并联工 作，这样无论是电机、电器设备的配套与贮备，管道配件的 安装与制作均会带来很大的方便。对于水源水位变化不大的 取水泵站，管网中设有足够调节容量的网前水塔（或高地水 池）的送水泵站以及流量与扬程比较稳定的循环水泵站，均 可在选泵中采用本要点给予侧重考虑。当全日均匀供水时， 泵站
