花园湖泵站工程水泵选型和泵室设计

2019-08-07倪友常

治淮 2019年7期

倪友常

（安徽省凤阳县水务局滁州 233100）

1 工程概况

花园湖泵站工程位于安徽省凤阳县枣巷镇境内，站址位于花园湖闸西侧180m 处，站身采用堤后式布置。该泵站是一座具有排涝和灌溉功能的中型泵站，设计排涝面积46.90km2，设计排涝流量20.00m3/s，设计灌溉流量10.00m3/s。泵室安装1200ZDB-125（0°）型潜水泵5 台，配套电机采用YQGN740L3-12 型异步电动机，电机功率330kW，总装机功率1650kW。工程于2014年1月开工，2015年2月竣工。

2 工程总体布置

2.1 工程地质条件

花园站处地势开阔平缓，泵站出口侧为淮河，进口侧进水渠接花园湖湖区。

2.1.1 地层岩性

0 层堤身填土（Qml），素填土，棕褐色，软塑～可塑，主要为人工堆筑土，局部为耕作层，主要为堤身填土和耕作层，堤身填土主要为砂壤土～粉质壤土；属中等偏高压缩性土。堤高3.6m，层厚0.30～3.60m；层底高程15.1～17.3m。

①-1层中夹轻粉质壤土（），棕褐色，软塑，属中～高压缩性土。层厚0.50～3.90m，层底高程10.10～13.90m。

2.1.2 水文地质条件

测区范围内的地下水，根据其储存条件和排泄特性划分为孔隙潜水型；补给来源主要为河渠水及大气降水，排泄以地下径流和蒸发为主；孔隙潜水主要赋存于松散的填土和第四纪覆盖层中。

勘探期间通过简易水文观测量得：初见地下水位埋深0.70～4.00m，分布高程15.80～16.90m；静止地下水位埋深0.55～3.80m，分布高程15.95～16.88m。

据区域地质资料及邻近工程经验，该场地地表水及地下水对混凝土不具侵蚀性。

2.1.3 工程地质条件评价

0 层素填土，主要为堤身填筑形成，强度小且不均匀，不宜直接用作基础的持力层；①层、①-1层中夹轻粉质壤土中等压缩性土层，强度中等偏下；②层重粉质壤土强度较大，孔隙比小，工程地质性质较好，泵房及穿堤涵洞底板高程9.00m 位于本层，承载力及压缩性均可满足要求，经判别泵站底板下无液化土层，基坑开挖时需注意上部中夹轻粉质壤土层绕渗带来的不利影响。

根据力学试验，花园湖站场地各土物理力学指标建议值见表1。

2.2 工程总体布置

花园湖泵站采用堤后式布置，泵站中心线与淮河堤防正交。顺水流方向依次由花园湖、保庄圩引水涵、进水渠、清污机闸（闸下游侧布置凤五路交通桥）、进水前池、泵室及主厂房、压力水箱、控制段、穿堤涵洞及防洪闸、涵洞出口消能防冲设施、出水引渠等组成。

3 水泵选型

3.1 泵站设计参数

泵站规划设计参数见表2。

3.2 水泵选择

根据规划设计参数选择了三种合适泵型进行技术经济比较，三种水泵分别为1000ZDB-125T、1200ZDB-125、1400ZDB-100。水泵的扬程按设计净扬程加上损失扬程Δh 确定，在水泵性能曲线图上绘制Q～H需曲线，得出三种方案的水泵工作点参数成果见表3～5。主要参数比较见表6。

表1 花园湖站各土层物理力学指标建议值表

表2 泵站规划设计参数表

从表6可以看出，三种方案所选泵型技术性能均能满足设计要求，经综合比较，采用方案二有较明显的优越性，理由如下：

（1）方案二为5 台机组，机组台数适中，能充分满足泵站的运行需要。总装机容量最小，机电设备投资最省。

（2）方案二所选泵型高效区范围宽，水泵在平均、设计及最高工况下均有较高效率。虽然其性能曲线未能反映出最低工况的运行参数，但根据以往泵站运行情况来看，轴流泵在低扬程下运行时，也能够安全、稳定运行。

（3）该泵站的土建投资主要由厂房的面积及底板高程决定。方案二厂房面积小于方案一而略大于方案三，其挖深小于方案三而与方案一相当，经估算，三种方案中以方案二的投资最少。

综上所述，设计选用5 台1200ZDB-125（0°）型潜水轴流泵，该水泵最大轴功率314kW，按现行电机样本选用330kW 配套电机。配套电机主要参数：型号YQGN740L3-12；转速490r/min；功率330kW；电压6kV；功率因数0.75。总装机功率1650kW。

4 泵站主要结构设计

花园湖泵站前池采用正向进水前池，平面上采用梯形与矩形相结合的布置形式，顺水流向总长度为30m。梯形部分长25m，底宽由6.0m 渐变至18.8m，中心收缩角26°；纵向底坡1 ∶5，底高程由12.00m 降至7.00m；矩形部分长5.00m，于此段设置反滤层。前池底板采用C20钢筋混凝土浇筑；两侧为钢筋混凝土扶臂式挡土墙，墙顶高程为17.20m。

表3 1000ZDB-125T 水泵参数计算成果表

表4 1200ZDB-125 水泵参数计算成果表

表5 1400ZDB-100 水泵参数计算成果表

表6 三种方案技术、经济等综合性能比较表

泵室采用块基型结构，底高程7.00m，底板顺水流向总长17.48m，横向宽20.20m。泵室底板厚0.70m，中墩及边墩厚为0.70m。室内安装5 台1200ZDB-125 型潜水轴流泵，采用敞开式安装型式，呈“一”字型布置，水泵中心间距3.90m。泵室采用双向进出水X 型流道。厂房地下部分共分三层，下层为双向进水流道，层高2.97m；中层为双向出水流道，层高3.00m，两侧设置隔墙形成集水室，长度为7.00m，进出口设置速断闸门出水，尺寸为2.00m×3.10m；上层为操作检修层，顶板高程为15.57m。

泵室上方设有排架式配电平台，地面高程21.50m，平面尺寸为17.48m×20.20m。平台上建有中控室、高低配电室、值班室及变电设施。排架高度4.30m，梁底安装CDⅠ10 型电动葫芦1 台。

压力水箱位于泵室出水侧，通过控制段与穿堤涵洞连接。压力水箱顺水流向长7.72m，平面呈梯形，分上、下两层，净高均为2.80m。为改善水流条件及加强结构安全，箱内设置隔墩，隔墩厚0.4m。为便于检修，于水箱顶部设一检修人孔。

控制段长10.40m，位于压力水箱之后，隔墩局部加厚并与前后平顺连接。根据泵站功能要求，段内设灌排控制闸门，孔径尺寸均为2.80m×2.80m。控制段上部结构为调压井和启闭机房，地面高程为21.50m，上下游侧均设有栈桥与泵房及堤顶连接。

穿堤涵洞采用双孔2.80m×2.80m（宽×高）的钢筋混凝土箱涵，洞身壁厚为0.60m。穿堤涵洞总长40m，共分四段，每段长度均为10m，涵洞出口设防洪闸，闸身长度为4.00m。防洪闸采用钢闸门，配备QL-150kN 手电两用螺杆启闭机。为满足防洪及闸门安装、检修，防洪闸启闭台高程确定为21.50m，启闭台和堤防之间以人行便桥连接交通。