某自来水厂加压泵站更新改造方案

文_吴青 田海成

1 水发规划设计有限公司 2 济南市市政工程设计研究院（集团）有限公司

1 泵站概况

某泵站现状规模为20万m3/d，位于A水库下游100m处，厂区占地面积4300m2，设计场区地面高程为20m。A水库水位在56.75～58.40m 时，可自流向水厂供水，在56.75m以下时需要该泵站开机运行提升，此时关闭自流引水管上的检修阀，开启泵站引水管线上的检修阀，以满足水厂用水规模。现状该泵站为水厂在检修期间备用水源A水库的加压泵站，水厂新增检修备用水源B水库后，将该泵站更新改造为两个检修备用水源的加压泵站，检修期泵站可以两种工况下同时运行。

2 泵站更新改造

2.1 泵站现状

泵房结构型式采用干室型，采用卧式水泵机组，自灌式充水。泵房分主、副厂房且平行布置，主厂房设于进水侧，分两层布置，底层为水泵电机层，上层为检修操作层，两台机组（2用)呈单列布置，机组间距6.8m；副厂房设于出水侧，主要布置中央控制室、高低压配电室等。

该泵站为水厂检修期水源的加压泵站，每年仅在检修期运行，年运行时数少，不设备用机组。根据泵站的设计流量、需用水适应性条件及设备备用的必要性，选用2台机组，2用无备，单泵流量1.16m3/s，总规模20万m3/d。

该泵站是A水库向水厂供水的加压泵站，加压泵站经输水管道将水直接输送到水厂的配水池，采用卧式单级双吸中开式离心泵，变阀调节，泵站的运行扬程范围9～20.7m，水泵在最大运行扬程时也能满足设计流量的要求。

2.2 泵站改造方案

2.2.1 设计流量及特征扬程复核

(1)设计流量复核

泵站为原水泵站，供水对象为水厂，泵站设计流量近期为0.58m3/s，远期1.16m3/s，泵站现状规模20万m3/d，设计流量2.32m3/s，单泵流量1.16m3/s，设有离心泵2台，泵站现状规模为与水厂近期规模不匹配。

(2)特征扬程复核

根据输水管道布置，泵站一方面承担提升A水库(检修期第一供水水源)至水厂的任务；另一方面也承担B水库(检修期第二供水水源)至水厂的任务，即泵站需在两种工况下运行。

工况一即泵站提升A水库，为原设计工况，工况二即泵站提升B水库水，为本次新增工况。根据水力计算分析得到两种工况下的特征扬程及泵站现状扬程见表1。

表1 现状及两种设计工况的扬程

由表1数据分析可知，本工程设计工况一的特征扬程与泵站现状的特征扬程相近，而工况二的特征扬程与泵站现状的特征扬程不匹配。

(3)改造后运行基本参数

泵站改造后应满足两种工况下运行，基本参数见表2。

表2 泵站改造后运行基本参数表

2.2.2 改造方案比选

(1)改造方案

泵站为水厂检修期水源的加压泵站，每年仅在检修期运行，年运行时数少，不设备用机组，直接管道取水。根据水厂近远期输水规模及现状泵站情况，本工程对该泵站提出两种改造方案。

方案一：改变水泵型号，远期二次改造。 现状两台泵站分别按照两种工况的近期设计流量进行改造，将泵站两台离心泵，单泵设计流量1.16m3/s，设计扬程11.6m，改造为工况一、工况二运行下的提升泵各一台，设计流量0.58m3/s，设计扬程分别为12.18m、33.79m，做到供水水源互为备用，远期结合水厂远期规模进行更新改造。

方案二：改变水泵型号，同时增加水泵装机台数，实现一次改造。现状两台泵站分别按照两种工况的近、远期设计流量进行改造，将泵站两台离心泵，单泵设计流量1.16m3/s，设计扬程11.6m，改造为工况一、工况二运行下的提升泵各一台，设计流量0.58m3/s，设计扬程分别为12.18m、33.79m，同时工况一、工况二各新增1台水泵，做到近期水泵一用一备，远期一用，供水水源互为备用。

(2)方案比较分析

泵站两种方案比较分析见表3。

表3 方案比较分析一览表

从改造难度、施工安全等方面考虑，本工程推荐采用方案一，即按近期两种运行工况更换现有离心泵型号，远期再结合水厂远期规模进行改造。

由于A水库水位变幅较大(18m)，且输水通过管路送至各水厂，泵站的供水量应能适应水厂供水量的变化，使得泵站运行工况较复杂。为适应这一系列工况的变化，对泵站的泵组设备可考虑采取的措施有变速调节法、变阀调节法、变径调节法和台数调节法。几种措施的优缺点见表4。

表4 几种措施的适用性及优缺点

工程考虑到泵站非长年运行泵站，应优先满足输水流量，其次考虑减少电能耗损失，保证在各种工况下水泵能正常运行。经综合比较，推荐采用变阀调节。

2.3 泵站改造设计

泵站改造方案为：更换现有水泵，原泵房内现状两台离心泵按近期设计流量、以及两种工况下的设计扬程进行更换；原设计取水管末点2根与两台泵站机组相接的DN1000钢管按照原管径改造后，分别接A水库现状DN1600输水管，以及本工程设计B水库DN1200输水管，保留泵站加压后的出水管；原变配电间改造利用。

改造后泵站土建部分维持不变，设备按照近期0.58m3/s配置。改造泵站内主要是更换2台离心泵、改造泵站进水管，以及变配电现状改造利用。根据泵站原设计方案，考虑安装、检修、维护方便等综合因素，本次改造拟采用中开双吸离心泵2台。其中，工况一离心泵设计流量Q1=2084m3/h，要求扬程H1=21.7m，轴功率P1=200kW；工况二离心泵设计流量Q2=2084m3/h，要求扬程H2=40.1m，P2=280kW，供水水源互为备用。

原变配电间改造利用：泵站改造后的2台离心泵， 装机容量分别为200kW和280kW，额定电压10kV，改造的泵站总负荷为480kW。 改造后泵站原有电气设备(主要包括：10kV三单元环网柜，高压进线柜、计量柜、PT柜、站用变柜，站用变压器、低压配电柜、配电箱等）均保持不变，仅更换原有2台高压水泵控制柜内开关及互感器等设备。

3 结语

泵站更新改造工程是在现有泵站基础上对其整体构成、机组选用、技术措施 等再次优化的过程，要求对症施治，注重创新。加压泵站改造设计结合工程实际精心筹化，经过改造难度、改造次数、施工安全、工程经济等综合评价择优定案，经2018年改造完成后实际运行检验，达到了预期设计目标。