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取水泵站設計與計算探究
取水泵站設計與計算探究
[來源：未知]??? [作者白云泵業(yè)]??? [日期：2016-12-19 10:30]??? [熱度：]
取水泵房和二級泵房的設計有許多的相同之處，因此可以互相參照，但由于功能上有些差別，所以取水泵房的形狀、平面和高程布置的要點有所不同。
一、水泵機組的選擇
取水泵房的設計和運行，一般按一天24h均勻工作。因此在設計中要根據(jù)最高日的用水量來選擇效率高的水泵機組。同時水源水位的變化，也是設計中應考慮的重要因素。所以必須了解水源的水文情況?？紤]高低水位的變化，對于水源水位變化幅度大的河流，水泵的高效點應選擇在水位出現(xiàn)頻率最多的位置。通常取水泵房的出水量穩(wěn)定。選泵時應盡量考慮用大泵，水泵臺數(shù)可以少些，泵房面積也可以相應減少，同時減少水泵并聯(lián)數(shù)。避免水泵在較低效率區(qū)工作。備用泵一般為一臺，只有一些要求不能間斷供水的用戶，才設兩臺，其中一臺備用泵處于檢修狀態(tài)。
取水泵房的水泵由于接觸的水多為渾濁水，葉輪和泵殼均易磨蝕，管道阻力增加，所以設計時要特別注意吸水高度問題，一般不要將水泵吸程用足，在計算水泵揚程時應留有一定的富余水頭。采用深井泵的濕井泵房時，在計算水泵的管路損失時，應包括揚水管和泵座的水頭損失在內(nèi)。當缺乏資料時，泵座水頭損失為0.1～ 0.15m，每百米揚水管水頭損失按7～9m計算取水泵房節(jié)能的關鍵是水泵機組的合理選擇。揚程和流量是決定SH型雙吸清水離心泵選擇的重要因素。取水泵站有兩種可能的工作情況。
1．取水泵站從水源(地表水)取水，輸送到凈水構筑物
(1)設計流量Qr=aQd/T
上式中 Qr——取水泵站中水泵所供給的流量，ms/h；
Qd——供水對象最高日用水量，m3/d；
a——輸水管漏損和凈水構筑物自身用水而加的系數(shù)，一般取a=1.05～1.1；
T——取水泵站在一晝夜內(nèi)工作小時數(shù)。
(2)揚程
H=HST+h管+h泵-h安全水頭 (6～19)
式中 H——泵站的揚程，m或kPa；
HST——靜揚程，采用吸水井的最枯水位
(或最低動水位)與凈水構筑物進口
水面標高差，m；
h管——輸水管上的總水頭損失，mH20或kPa；
h泵——取水泵房內(nèi)的總水頭損失，mH20或kPa；
h安全水頭——安全水頭，mH2 0或kPa。一般安全
水頭取1～2mH2 0。
2．取水泵站將水(地下水)直接供給用戶
(1)泵站的設計流量：
Qr=βQd/T
式中 β給水系統(tǒng)中自身用水系數(shù)，一般
取β=1.01～1.O2。
其余符號意義同式(6—18)。
(2)揚程(如圖6—1 9所示)
H=Zc+Hc+hs+hc+hn(6-21)
式中 Zc——管網(wǎng)控制點C的地面標高和清
水池最低水位的高程差，m；
Hc——給水管網(wǎng)中控制點所需的最小自由水壓(也叫服務水頭)，mH2 0或kPa；
hs——吸水管中的水頭損失，mH20或kPa；
hc,hn——輸水管和管網(wǎng)的水頭損失，mH2 0或kPa。
hs，hc，hn都應該按水泵最高時供水量產(chǎn)生的水頭損失進行計算。
二、電動機選型
水位變幅較大的取水泵房，水泵揚程變化較大，洪水位時揚程減小，流量增大，容易引起電動機超負荷運行而發(fā)熱，因此需根據(jù)水泵型號和工作條件，選用配套電動機，電動機所需功率為：
P=KQH/102η
式中Q——水泵流量，L/s；
H——水泵揚程，M
水泵效率，％；
K——超負荷系數(shù)，一般55kW以上為1.05—1.10，55kW以下時為1.1～1.2。
與水泵配套的電動機，多采用鼠籠型異步電動機，大型水泵常選用繞線型異步電動機，大型取水泵房可采用同步電動機。一般300kW以上的電動機選用6kV電壓，300kW以下的電動機可采用380V電壓。在同一泵房內(nèi)，盡量選用同一電壓等級的電動機。
三、取水泵房的平面形式及設計要求
取水泵房平面布置形式有：矩形、圓形、橢圓形、半圓形、棱形及其他組合形式。矩行泵房常用于深度小于10m的泵房，水泵和管道易于布置，水泵臺數(shù)多(4臺以上)時更為合適。圓型泵房適用于深度大于10m的泵房，其水力條件和結構受力條件較好，在水位變化幅度大和泵房較深時，比矩形泵房更為經(jīng)濟，但水泵臺數(shù)不宜多，最好小于4臺(立式泵除外)。圓形(適用于流速較大的河心泵房)和棱形平面的泵房可根據(jù)實際情況通過技術經(jīng)濟比較確定取水泵房平面布置要求如下。
(1)取水泵房除安裝水泵機組的主要建筑物外，還應考慮到附屬建筑物的布置，如值班室、高低壓配電室、控制室、維修問、生活間等。平面布置應從方便操作及維護管理方面統(tǒng)一考慮。遠離城市且檢修又比較復雜的大型取水泵房，除水泵機組旁邊應有修理場地外，還需設專門的檢修場地。
(2)取水泵房與集水井可以合建也可以分建。目前合建式常采用的兩種形式為：合建式中圓形泵房內(nèi)取水小半圓作為集水井；集水井附于泵房外壁采用矩形。合建式泵房布置緊湊，節(jié)省面積，IS、IR臥式單級單吸清水離心泵吸水管短，但是結構處理困難。在泥砂含量高的河流中取水時，為防止吸水管路堵塞，盡量縮短吸水管的長度，常將集水井深入中間，取得較好的效果。濕井泵房或小型泵房中可以采用集水井置于泵房的底部。
(3)為減小泵房的平面尺寸，可以將閥門、逆止閥、水錘消除器、流量計等放置在室外的閥門井內(nèi)。泵房內(nèi)可以設置不同高度的平臺，放置真空泵、配電盤等輔助設備，以充分利用空間。
(4)水泵臺數(shù)在滿足需要的前提下，不宜過多。水泵臺數(shù)越多，占地面積越大。一般包括備用泵在內(nèi)3～6臺為宜。圓形泵房最好不大于4臺(立式水泵除外)。
(5)取水泵房的布置以近期為主，考慮遠期發(fā)展并留有一定的余地，可以適當增大水泵的機組和墻壁的凈距，留出小泵換大泵或另行增加水泵所需位置。
矩形泵房的水泵機組布置可以參照二級泵房。圓形泵房內(nèi)的水泵布置。采用立式泵時，多數(shù)為單排布置或沿圓周布置，泵房一側為集水井。也可以采用分建式。設計時，盡量縮短水泵傳動軸長度，水泵層的樓蓋上應設吊裝孔，并應有通向中間軸承的平臺和爬梯。
四、取水泵房的高程布置
一般根據(jù)河床深度、枯水位、最高水位以及±0．O0層以上設備運輸起吊要求等因素確定。水文特征是決定泵房高程的重要因素。取水泵房層高程主要根據(jù)百年一遇的設計最高水位確定；泵房位于江河邊時，為設計最高水位加浪高再加上0．5m；泵房位于渠道邊時，為設計最高水位加0．5m；當泵房位于湖泊、水庫或海邊時，為設計最高水位加浪高再加0．5m，并應有防止浪爬高的措施。在少數(shù)情況下，為了方便泵房內(nèi)設備的運輸、檢修，也可以適當抬高±0．O0層的高程。
進水間最低動水位等于河流最枯水位減去取水頭部到進水間的水頭損失；吸水間最低動水位等于進水間最低動水位減去進水間到吸水間的水頭損失；吸水間底部高程等于吸水間自最低動水位減去格網(wǎng)高度，再加上0.3～0.5m的安全高度。
臥式離心泵的安裝高度計算方法和二級泵房相同。但因水泵抽吸渾水，容易磨損泵殼、葉輪和管道，輸水阻力變化較大，在確定吸水高度時應留一定的富余水頭。
軸流泵的吸水室(進水流道)和水泵層的高度必須按照水泵樣本要求進行布置和確定。中小型軸流泵常采用吸水喇叭口在吸水室內(nèi)吸水，大型軸流泵常采用肘形或鐘形進水。水泵層高程等于吸水管口到水泵層地面的距離。水泵層的高度等于Ll加連接軸長度L2(不小于1．5m)，以上尺寸均在水泵樣本中作出規(guī)定可查。
立式離心泵安裝高度的計算和臥式離心泵相同。一般，葉輪在最低水位以下的深度至少為0.5～1.0m，水泵層、電機層的高程計算和軸流泵相同。
五、水泵吸水管和出水管布置
一般每臺水泵宜設置單獨的吸水管。當合用吸水管時，應盡量做到自灌進水，同時吸水管的根數(shù)不少于兩條，當一條吸水管發(fā)生事故時，其余吸水管按設計水量的75％考慮。為了避免吸水管中積氣，形成空氣囊，應采用正確的安裝方法。吸水管應有向水泵上升的坡度(i≥0.01)。水泵吸水管在吸水問中的布置原則為水頭損失小，不產(chǎn)生旋渦，防止井內(nèi)泥砂沉積。
六、泵房附屬設備
中小型泵房和深度不大的大型泵房，一般用單軌吊車、橋式吊車等一級起吊。深度大于20～30m的大中型泵房，因起吊高度大，宜在泵房頂層設電動葫蘆或電動卷揚機作為一級起吊，再在泵房低層設橋式吊車作為二級起吊。應注意兩者位置的銜接，以免偏吊。
七、泵房的抗浮、防滲
取水泵房必須考慮防浮，可以依靠泵房本身重量，在泵房頂部或側面增加壓重物，泵房底部打入錨樁與基巖錨固，擴大泵房底板等。做好防滲工作，以免在外壁水壓作用下滲水。
關鍵字：取水泵站設計,取水泵站計算,取水泵站,取水泵房
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