第四章第四章 机组的选型与配套机组的选型与配套第一节 水泵的选型第二节 动力机及其选配第三节 传动设备第四节 管路及附件 机组是指水泵、动力机及传动设备的组合体，是泵站中直接为农田及社会供排水服务的机械与设备机组选型配套的合理与否，直接影响泵站能否满足供排水的需要和泵站的工程投资、灌排成本、能源消耗、泵站效率及安全运行等所以，必须作好机组的选型与配套工作第一节第一节 水泵的选型水泵的选型 合理的水泵选型与配套是正确使用水泵的先决条件，灌排泵站水泵选型的基本依据是泵站的设计流量和设计扬程，当设计流量和设计扬程确定后，便可进行水泵的选型工作 水泵选型的原则 水泵选型的方法及步骤 水泵选型中应注意的问题 一、灌、排泵站水泵的选型（二）水泵选型的方法及步骤 （1）根据设计扬程，在泵类产品样本或有关手册上，利用水泵性能表或水泵系列型谱图，初步选出扬程符合要求而流量不等的几种水泵，并根据供、灌、排设计流量及每种泵型的额定流量，计算出每种泵型所需的台数 （2）根据初步选出的水泵，确定管径及布置管路，求出水泵在最大扬程、设计扬程和最小扬程时的工况点，要求工况点位于高效区范围内，扬程、流量能满足需要，并不发生汽蚀，动力机不超载。
如不符合要求，可采用调节措施或另选泵型 （3）根据选型原则，对各种方案进行全面的技术经济比较，选出其中最好的泵型和台数 （三）水泵选型中应注意的问题（三）水泵选型中应注意的问题 水泵类型主要是依据扬程选择的城市供水、农田灌溉或排水常用的水泵有离心泵、轴流泵和混流泵等各种类型的水泵其特点分别为：离心泵扬程较高，流量较小；轴流泵扬程较低，流量较大；混流泵介于离心泵和轴流泵之间一般情况下，设计扬程小于10m，以选轴流泵为宜；520m时选用混流泵较好；20100m时应首选单级离心泵；大于100m时，可选用多级离心泵应注意的是，当离心泵、轴流泵、混流泵的扬程重叠时，在设计扬程混流泵和轴流泵都可选用时，应优选混流泵因为混流泵的高效区比轴流泵宽，流量变化时，轴功率变化小，动力机在额定功率附近运行，比较经济，适应流量范围广，抗汽蚀性能好，泵站土建投资少，安装检修方便等在设计扬程离心泵与混流泵都可选用时，如扬程变化较大，应优先选用离心泵 1水泵类型的选择 （三）水泵选型中应注意的问题（三）水泵选型中应注意的问题 常用水泵的结构型式主要有卧式、立式和斜式三种 2水泵结构型式的选择 (1)卧式水泵与立式水泵相比，安装精度较低，检修方便，叶轮在水面以上，腐蚀较轻，机组造价便宜，泵房高度较小，地基应力分布较均匀。
但在启动前要进行排气充水，泵房平面尺寸较大，中、小型水泵吸水管路长，水头损失大主轴挠度大，轴承磨损不均，在最高防洪水位时，泵房需采取防洪措施卧式水泵适用于地基承载力较小、水源水位变幅较小的泵站 (1)卧式水泵与立式水泵相比，安装精度较低，检修方便，叶轮在水面以上，腐蚀较轻，机组造价便宜，泵房高度较小，地基应力分布较均匀但在启动前要进行排气充水，泵房平面尺寸较大，中、小型水泵吸水管路长，水头损失大主轴挠度大，轴承磨损不均，在最高防洪水位时，泵房需采取防洪措施卧式水泵适用于地基承载力较小、水源水位变幅较小的泵站2)立式水泵占地面积较小，要求泵房平面尺寸较小，水泵叶轮淹没于水下，启动方便管路短，水头损失小，动力机安装在上层，便于通风，有利于防潮、防洪但要求泵房高度较大，安装精度要求较高，检修麻烦，机组整体造价高，主要部件在水中，易于腐蚀立式水泵适用于水源水位变幅较大的泵站 (3)斜式水泵安装、检修方便，且可安装在岸边斜坡上，叶轮浸没于水下，便于启动，与立式轴流泵相比，进、出水管路转弯角度小，流态较好，泵站运行效率较高但需要专门的支承结构，动力机类型较特殊斜式水泵适用于低扬程的泵站 （三）水泵选型中应注意的问题（三）水泵选型中应注意的问题 2水泵结构型式的选择 一般情况下，灌溉泵站扬程较高，宜选用离心泵，或混流泵；排水泵站扬程较低，多选用立式或卧式轴流泵或混流泵；流量较小的低扬程泵站，为便于安装和检修，可选用斜式轴流泵。
（三）水泵选型中应注意的问题（三）水泵选型中应注意的问题 3水泵台数的确定(4-1) 水泵台数，是满足泵站设计流量所需水泵台数与备用水泵台数之和 水泵台数，对泵站的投资影响很大台数越多，容易适应不同时期灌溉或排水流量的要求，在运行中如有的机组发生故障时对灌排影响越小但在相同流量的情况下，机组台数越少，基建投资越少，运行费用越少单机容量越大，运行效率越高，运行管理越方便，所需管理人员越少 （三）水泵选型中应注意的问题（三）水泵选型中应注意的问题 3水泵台数的确定(4-2) 一般泵站所需水泵的台数以28台为宜排水泵站设计流量要比灌溉泵站大，水泵台数要比灌溉泵站多些排水泵站由于设计流量及变化较大，且要求在短时间内排除，应采用多台数的方案，当流量小于4m3s时，可选用2台；当流量大于4m3s时，应选用3台以上为好灌溉泵站，当流量小于1m3s时，可选用2台；当流量大于1m3s时，选用3台以上较好灌、排结合的泵站，应满足灌溉和排水流量及扬程的要求，所以，宜选多机组方案 （三）水泵选型中应注意的问题（三）水泵选型中应注意的问题 3水泵台数的确定(4-3) 备用机组主要用于满足检修、用电避峰及突发事故时的要求。
排水泵站因运行时间短，一般不必设置备用机组灌溉泵站，尤其是干旱地区，多泥沙河流的灌溉泵站，均应设置备用机组，备用机组的流量一般不超过设计流量的20灌、排结合泵站，则根据灌排设计流量综合考虑当排水量较大，所需机组数量较多、能满足灌溉加大流量要求时，也可不设备用机组 （三）水泵选型中应注意的问题（三）水泵选型中应注意的问题 3水泵台数的确定(4-4) 对于多级泵站，各级泵站联合运行时，水泵的流量要协调一致，多级泵站均不应有弃水或供水不足的情况出现所以，一级站机组数量要考虑多机组方案，末级站则应考虑少机组方案 二、井灌区水泵的选型二、井灌区水泵的选型 井灌区的水泵选型原则是“以井配泵”，其设计流量和扬程是按机井的涌水量及动、静水位来确定的机井涌水量和动、静水位是根据机井成井后，抽水试验而获得的，所选水泵的流量，不能超过机井的最大涌水量如选择的水泵流量过大，使机井产生涌沙，井管外壁的反滤层逐渐受到破坏，造成井壁坍塌或井内淤积；水泵扬程过大，地下水位下降过快，缩短机井的使用寿命，直至机井提前报废如所选水泵流量过小，不能充分发挥机井的效益因此，所选水泵流量应与机井的正常涌水量相一致 井泵选型的方法和六个步骤如下。
1 1初选水泵初选水泵 根据井管内径，查井泵性能表初选水泵如175mm井径，可选用175QJ系列深井潜水电泵200mm井径，可选用200QJ型系列深井潜水电泵一般要求，为保证安装方便，对于金属管井，井径可比井泵最大直径大50mm，非金属管井应大100mm 2根据井的最大涌水量选择泵型(2-1) 井的最大涌水量一般对成井做抽水试验后获得如没有试验资料，可用经验公式估算 (1)对非承压完整井，可用式(4-1)估算涌水量 (4-1) 式中 Q最大机井的最大涌水量，m3/h； H井中水深，即从静水位到井底的距离，m； S洗井时井中水位降深(即静水位与动水位 之差)，m； S最大井水位的最大降深，一般取井水深的一半， 即S最大05H，m； Q井对应降深S时的涌水量，m3h 2根据井的最大涌水量选择泵型(2-2) (2)对承压完整井，可用式(4-2)估算4-2) 式中符号意义同式(4-1) 根据机井的最大涌水量，查井泵性能表，选择流量小于等于井的最大涌量的泵型 按贯穿含水层的程度及进水条件：完整井、非完整井 完整井(fully penetrating well)：贯穿整个含水层，在全部含水层厚度上都安装有过滤器并能全断面进水的井。
揭穿整个含水层，并在整个含水层厚度上都进水的井 非完整井(partially penetrating well)：未揭穿整个含水层、只有井底和含水层的部分厚度上能进水或进水部分仅揭穿部分含水层的井未完全揭穿整个含水层，或揭穿整个含水层，但只有部分含水层厚度上进水的井3计算实际水位降深值及动水位 泵型选定后，可根据水泵的额定流量用式(4-3)计算实际水位降深 （4-3） 式中 Q泵所选水泵的额定流量，m3h； 其余符号意义同式(4-1) 根据水位降深，用式(4-4)计算机井动水位埋深，m H动H静+S实际 (4-4) 式中 H动动水位埋深，m； H静机井静水位埋深，即从地面到静水 位的垂直距离，m； 4计算井下部分的泵管长度 为保证水泵的正常工作，一般要求泵体浸入动水位以下12m，其泵管长度可用式(4-5)计算 l=H动+(12) (4-5)式中 l泵管长度，m； H动动水位埋深，m5确定水泵的总扬程 抽水所需扬程可用式(4-6)计算 H需=H净+h损 （4-6） 式中 H需抽水所需扬程，m； H净净扬程，指机井动水位到出水池水面 (或出水管口中心线)的垂直距离，m； h损管路的水头损失(管路系统的水头损失，如安装地下低压管道，还应包括低压输水管道的水头损失，m. 为可靠供水，一般井泵总扬程为 H总1.1H需1.1(H净+h损) （4-7） 式中符号意义同式(4-6)。
6确定叶轮级数 根据计算所得总扬程，查水泵的性能表，确定叶轮级数所选水泵额定扬程应大于等于总扬程第二节第二节 动力机及其选配动力机及其选配 水泵是通过动力机的驱动进行工作的当水泵选出后，必须合理选配动力机常用的动力机有电动机和柴油机 电动机具有操作简单，运行可靠，管理方便，提水成本低，且便于实现自动化控制等优点但输电线路及其附属设备的投资较大，同时功率受电源电压的影响较大 柴油机不受电源的限制，机动灵活，适应性强，亦可变速运行，有利于机组的配套和调节；但运行时容易发生故障，使用、操作、维护保养等技术要求较高 这两种动力机各有优、缺点，应根据具体情况选配一、电动机与水泵的配套 用于农田灌、排泵站的电动机，有异步电动机和同步电动机两种（转子转速与定子旋转磁场的转速相同的交流电动机），除大型泵站选用同步电动机外，中、小型泵站都选用异步电动机 电动机类型选择 配套功率的确定 电动机转速的确定 （一）电动机类型选择(4-1) 异步电动机，按结构有防护式和封闭式两种；按启动转矩大小分为一般启动转矩和高启动转矩两种；按转子构造可分为鼠笼型和绕线型两种鼠笼型异步电动机具有结构简单、运行可靠、效率较高、价格较低等优点。
但也有启动电流较大等缺点因水泵轻载启动，一般能满足要求绕线型异步电动机启动电流小，发热量少，但价格较高 （一）电动机类型选择(4-2) (1)灌、排泵站单机容量小于100kW时，因启动转矩、转差率与其他性能上没有特殊要求，通常用Y系列防护式鼠笼型异步电动机(Y系列是J、JO系列的替代产品)，它具有效率高、启动转矩大、噪音较小、防护性能良好等优点 （一）电动机类型选择(4-3) (2)单机容量为100300kw时，可选用JS、JC或JR系列异步电动机S”表示双鼠笼型转子；“C”表示深槽鼠笼型转子；“R”表示绕线型转子双鼠笼型和深槽鼠笼型是鼠笼型异步电动机的特殊型式，都具有良好的启动性能，适用于启动负载较大和电源容量较小的场合绕线型异步电动机适用于电源容量不足以供鼠笼型异步电动机启动的场合，一般在启、停频繁的设备上配套使用，用作水泵的动力较少 （一）电动机类型选择(4-4) (3)单机容量大于300kW时，可选用JSQ、JRQ系列异步电动机或T：系列同步电动机Q”表示加强绝缘，“T”表示同步；下标“z”表示座式轴承因同步电动机成本高，一般只用于大型泵站二）配套功率的确定（二）配套功率的确定(2-1)水泵配套的动力机额定功率称为水泵的配套功率，用N配表示。
水泵的配套电动机，一般由泵厂配套供给，如需选配时，其功率可按式(4-8)计算 (4-8)式中 N配水泵的配套功。