大流量、中高扬程泵站水泵选型探讨

赵 娟 ，白绵绵 ，袁 静

（1.陕西省水利电力勘测设计研究院，陕西 西安 710001；2.陕西彬长煤田水务有限责任公司，陕西 长武 713602）

对同一泵站，不同设计者可能会选择不同的水泵台数及泵型，甚至同一设计者也会在众多满足设计参数的水泵泵型之间犹豫。不同型号的水泵尺寸、重量、性能参数等存在差异，同一型号不同厂家的水泵亦或多或少存在差别，选择不同台数的水泵及不同型号的水泵，会直接影响泵房布置型式和尺寸、起吊设备、工程投资、运行管理等。因此，如何选择最合适的水泵成为一个重要问题。

陕西省某大型输配水工程，设两级加压泵站输水至净水厂，以一级泵站为例：设计流量1.84 m3/s，站下设计水位834.00 m，站上设计水位1081.00 m，净扬程247.00 m，设计扬程251.00 m。泵后采用双管输水，管道（单管）长度1000 m，管径DN1200 mm。

1 泵型分类理论基础

为了对叶片泵进行分类，将同类型泵组成一个系列，就需要一个能反映叶片泵共性的综合性的特征数作为泵规格化的基础，这个特征数就是叶片泵的比转数。比转数是叶轮相似定律在叶片泵领域的具体应用。

但凡两台工况相似的水泵，他们的流量和扬程和比转数一定符合式（1），即泵叶轮的相似准数[1]。

将模型泵的Hm=1 m，Qm=0.075 m3/s代入式（1），可得下式：

式中：Q为水泵设计点流量，m3/s，（对双吸泵取Q/2）；H为水泵设计点扬程，（对多级泵取单级扬程）；n为水泵设计转速。

叶片泵叶轮的形状、尺寸、性能和效率都随比转数而变。因此使用比转数ns，可对水泵进行分类，见表1。

表1 叶片泵泵型分类

2 水泵选型

2.1 水泵台数确定

水泵台数直接影响厂房尺寸、工程造价。水泵台数越少，单机功率越大，运行效率越高，易于施工、运行、维修及管理，但单台水泵重量较重、流量调节性较差；水泵台数越多，运行调度灵活性越好，但厂房尺寸大，从而导致工程投资高。且对于梯级泵站来讲，水泵台数应满足上下级泵站之间的流量搭配要求，因此应从经济性和运行调度灵活性综合考虑选择水泵台数。

对供水泵站来说，一般水泵台数以3～9台为宜，对于流量大于1 m3/s时，可选用不少于3台，且该泵站属于梯级泵站的一级泵站，考虑梯级间流量搭配因素，减少因流量搭配不当导致下级泵站流量不足或者流量过大，因此设计考虑选用4台。

该泵站常年不间断运行，为保证机组正常检修或发生事故时仍能正常运行，按规范要求多于3台时，宜设2台备用机组[2]。因此最终确定水泵台数为6台，4用2备。

2.2 不同叶轮级数比转数比选

表2 不同叶轮级数比转数比较表

由泵站的基础参数可知，离心泵较为适合该方案。由于水泵在低比转数区，泵更容易出现驼峰，比值越大，性能曲线越平缓，小流量点容易驼峰，泵内流速高冲击损失值大；而随着比转数增大，叶轮槽道相对地变宽，性能曲线跟着变得相对陡一些，关死点扬程与设计工况的比值越小，水泵性能曲线在关死点附近曲线会有明显的马鞍形，会产生汽蚀振动。因此从水泵长期运行平稳性及可靠性来讲，初步认为中比转数离心泵2级叶轮、3级叶轮更适合本工程选型方案。

2.3 水泵型式比选

该泵站可供选择的离心泵泵型分别为：卧式节段式多级离心泵、卧式中开多级离心泵。

卧式节段式多级离心泵，特点是将多个叶轮串装在一根转轴上，轴上叶轮数为泵的级数。由于各级叶轮都是单侧进水，水的轴向推力很大，所以通常在末级叶轮的后面设有平衡轴向力的平衡盘。

卧式中开多级离心泵，泵壳分为上下两半，可沿轴水平面拆开泵壳以便检修，叶轮为对称布置，这样布置的优点是由水压引起的轴向推力可自动平衡以减小轴承承受的推力，此类泵型在陕西省东雷二期抽黄及山西北照等泵站应用比较成熟。两种水泵泵型比较见表3：

表3 泵型比较表

经上述比较，结合与建设单位、水泵厂家的沟通情况，认为卧式中开多级离心泵更适合该泵站选型要求。

2.4 最终选型

结合该工程，对单进口和双进口泵型做如下比较，见表4。

表4 单、双进口泵型比较表

由上表知，单进口水泵泵型效率较高，水泵重量较轻，且单台单进口水泵长度比双进口水泵长度小0.76 m，厂房尺寸至少可节约4.56 m，故而工程投资较低，且单进口方案水泵能源单耗较小，因此上，最终采用单进口泵型方案。

3 结语

文章依托陕西省某大型输配水工程，探讨大流量、中高扬程水泵选型问题。以比转数分类为基础，依次对水泵台数确定、叶轮级数选择、水泵型式比选和最终选型过程进行了详细阐述，在众多泵型中选择出适合本工程的水泵型号，同时给出水泵选型的一整套流程和方法，具有较强的工程指导意义。