薛家坪提黄供水工程零级泵站水泵优化选型研究

程天立

（山西省汾河水库管理局，山西 太原 030006）

1 项目情况

柳林县薛家坪供水工程是山西省柳林县工业园区的骨干工程项目。该供水工程的零级泵站是将黄河水抽到一级泵站进水池，设计流量1.5 m3/s，用于农业灌溉1.00 m3/s，工业用水0.50 m3/s，净扬程25 m，是柳林县重点供水工程。工程兴建完成后将对本地区的农业发展和工业发展起到极大的促进作用，但由于该工程的取水水源为黄河水，含沙量颗粒多、硬度高、水位变幅大，因此水泵的优化选型是该工程安全经济运行的重要课题之一。

2 水泵选型理论

近年来，水泵行业设计研制出了诸多高效节能产品，如 QBY泵、IHF泵、CQB泵、PF泵、FSB泵、2XZ泵、ZW泵等型号的泵类产品，对降低泵的能源消耗起到了积极作用。但由于选型不合理，许多泵站处于不合理运行状态，运行效率低，浪费了大量能源。

2.1 水泵选型原则

水泵选型应遵循以下原则：一是在设计年份上，泵站应满足提水扬程和提水流量的技术要求。二是水泵装置在长期运行中，多年平均扬程下的装置效率高，运行费用少。三是在校核最高扬程下，电机不得超载，水泵能正常工作。

2.2 水泵选型方法

一是根据泵站的设计流量并考虑备用要求初步确定水泵台数。二是根据泵站流量和单泵扬程，在现有产品中选择适用的泵型。三是初拟泵装置方案，完成管道特性计算，校核水泵在各种扬程下的流量、效率指标和汽蚀安全性指标，并作技术经济比较。如果没有符合要求的产品或为适应变工况运行，可考虑变速、变径、变角等调节措施，或根据工程需要委托厂家设计试制新型水泵。

3 水泵优化选型

3.1 水泵类型选择

柳林县薛家坪提黄供水工程零级泵站设计流量为1.5 m3/s，设计扬程30 m，确定选择sh型单级双吸离心泵。综合考虑水泵的台数以4~8台为宜和基本满足本泵站流量和扬程设计要求，初步选型有三种离心泵泵型符合要求，分别为12sh-13型离心泵、14sh-19型离心泵和20sh-13A型离心泵。

3.2 水泵选型方案及优化比较

从泵站运行工况（工作点、汽蚀、效率）、工程投资、运行管理等方面对三种泵型进行比较分析，以期得出最优的水泵选型方案。

12sh-13型离心泵方案：按照流量269.9 L/s，设计扬程26.5 m计算，所需水泵台数5.56，取整为6台水泵工作。初步拟定管路条件，取进水口喇叭管直径600 mm，进水管管道直径500 mm，进水管长11.0 m，出水管道直径取500 mm，出水管线长度取80.0 m，吸水管管头损失为0.245 m，水泵安装高程656.739 m不发生汽蚀条件。12sh-13水泵性能曲线与管路特性曲线应用Excel绘图，如图1。

根据图1可知，Q～H与管路特性曲线交点坐标为A（270，28），即单泵工作流量为 270 L/s，扬程为 28 m，效率为79%，处在高效运行区，但效率不高，对应的轴功率为93 kW。本方案需安装6台水泵工作，台数较多，因此导致泵房尺寸较大，相应配套设备及土建工程投资增加，加之12sh-13型离心泵市场参考价格为4800元，整个工程的投资较大。12sh-13型离心泵可适应不同时期灌溉流量的要求，当流量发生变化时，灌溉保证率高。但泵站建成后，要求的泵站管理和运行工作人员增加，费用增加。

图1 水泵工作点推求图

14sh-19型离心泵方案：由参数计算取整为5台水泵工作。初步拟定管路条件，取进水口喇叭管直径600 mm，进水管管道直径500 mm，进水管长11.0 m，出水管道直径取500 mm，出水管线长度取80.0 m，计算吸水管水头损失为0.349 m。水泵安装高程654.13 m不发生汽蚀条件。将14sh-19型水泵性能曲线与管路特性曲线应用Excel绘图，如图2。

图2 水泵工作点推求图

根据图2可知，Q～H与管路特性曲线交点坐标为A（345，27），即单泵工作流量为 345 L/s，扬程为 27 m，对应的效率为87%，处在高效运行区且效率较高，对应的轴功率为105 kW。

本方案需安装5台水泵工作，台数较多，导致泵房尺寸较大，相应配套设备及土建工程投资增加，但整个工程的投资不大。14sh-19型离心泵可适应不同时期灌溉流量的要求，灌溉保证率高。但泵站建成后，要求的泵站管理和运行工作人员增加，费用较多。

20sh-13A型离心泵方案：由参数计算取整为3台水泵工作。初步拟定管路条件，取进水口喇叭管直径750 mm，进水管管道直径600 mm，进水管长11.0 m，出水管道直径取600 mm，出水管线长度取80.0 m，计算吸水管水头损失为0.262 m。水泵安装高程655.21 m不发生汽蚀条件。将20sh-13A型水泵性能曲线与管路特性曲线应用Excel绘图，如图3。

图3 水泵工作点推求图

根据图3可知，Q～H与管路特性曲线交点坐标为A（500，26），即单泵工作流量为 500 L/s，扬程为 26 m，对应的效率为84%，处在高效运行区且效率较高，对应的轴功率为147 kW。本方案只需安装3台水泵工作，台数较少，泵房尺寸较小，土建工程投资较少；但相应配套设备功率较大，费用高，而且整个工程的投资较大。20sh-13A型离心泵对水量的调节能力较小，适应性较弱，灌溉和供水保证率低。但泵站建成后，要求的泵站管理和运行工作人员较少，费用少。

4 结论

综上所述，6台12sh-13型、5台14sh-19型、3台20sh-13A型离心泵三种方案，在水泵运行工况分析方面，5台14sh-19型离心泵方案具有运行效率高，同时满足不发生汽蚀条件；在工程投资方面，虽然水泵安装台数较多，但该泵型水泵的市场价格较小；在运行管理方面，对水量的调节能力大，可适应不同时期灌溉流量的要求，因此本泵站工程选择5台14sh-19型离心泵。