凤阳县天河电力排灌站水泵选型及安装高程的确定

孙彦顺

一、工程概况

凤阳县天河电力排灌站位于凤阳县西北部西泉镇，系引提天河湖水进行农田灌溉的二级电力灌溉站。该站1989—1991年在原地方自建的柴油机灌溉站基础上进行改建，设计灌溉面积6 万亩。担负西泉、刘府两镇12 个行政村农田灌溉任务，设计灌溉保证率80%，总装机9 台套，总装机容量1115kW，其中一级站装机4 台套，装机容量720kW，二级站装机5 台套，装机容量395kW。泵站工程等别为Ⅲ等，规模为中型。灌区内主干渠有一、二级总干渠、泰山坝干渠和盘塘干渠，干支渠总长33.9km，电源引自刘府110kV 变电所，10kV 高压专用线路长12km。

天河电力排灌站自1990年建成以来，经过多年运行，泵站和渠系配套建筑物损毁严重，机电设备老化失修，泵型老，能耗大。2016年9月，凤阳县水务局组织开展天河电力排灌站的安全鉴定工作，综合评定天河电力排灌站安全类别为四类，建议对天河电力排灌站拆除重建。2021年2月，滁州市水利局印发《关于凤阳县天河电灌站中型灌区续建配套与节水改造项目实施方案的批复》，批准天河电力排灌站拆除重建。

二、水泵选型

（一）设计流量

根据《灌溉与排水工程设计标准》（GB50288-2018），灌溉泵站设计流量应根据设计灌溉保证率、设计灌水率、灌溉面积、灌溉水利用系数及灌区内调蓄容积等综合分析计算确定。天河电力排灌站灌区的面积为4000hm2，设计灌溉水利用系数取0.62，渠首设计灌溉模数为0.81m3/（s·万亩）。天河一级站设计灌溉面积为6 万亩，经计算得出，天河一级站灌溉设计流量4.89m3/s。同时根据《安徽省凤阳县天河泵站工程复核计算分析报告》（2016年编）中天河电力排灌站灌区设计灌溉面积6 万亩，一级站设计流量为4.8m3/s。经对比分析，初步设计天河一级站设计流量采用4.89m3/s。

（二）设计扬程

根据《灌溉与排水工程设计标准》（GB50288-2018），泵站设计扬程应按泵站进出水池设计运行水位差，并应计入水力损失确定，在设计扬程下，应满足泵站设计流量要求。天河一级站取水水源为天河湖，死水位15.50m，正常蓄水位17.50m，农业限制水位16.50m。根据近三年天河湖水位监测资料，5—9月份平均水位均在18.00m。本次设计确定进水池设计水位为17.00m，出水池设计水位维持原状不变为25.40m。天河一级站水位设计成果如表1。

表1 天河一级站水位设计成果表

（三）水泵选型

根据《泵站设计规范》（GB50265-2010），水泵选型应能充分满足设计扬程与设计流量的要求，在加权平均扬程下，水泵应在高效区运行，并具有良好的抗汽蚀性能。根据泵站设计扬程和设计流量，结合特征扬程，参照水泵产品样本，初步选定混流泵。设计水泵台数仍选用4 台。并以卧式混流泵（650HW-7 型号）和立式混流泵（700HD-9 型号）两种方案进行技术经济比较。经过列表分析，若采用立式混流泵方案，其流量偏大，主要部件在水下，容易锈蚀，日常维护与检修不便，土建工程投资较大。

综合考虑，设计选用650HW-7（590r/min）卧式混流泵，该泵型具有结构简单、使用可靠、安装方便、流量大、效率高等优点。根据初步选定的泵型及管路布置，绘制管路特性曲线，计算水头损失并确定水泵工作点，计算结果如表2。

据表2所示，各工况下水泵均处于安全高效运行，所选水泵满足要求。根据《泵站设计规范》（GB50265-2010）规定，主电动机的容量应按水泵运行可能出现的最大轴功率选配，并留有一点的储备，本次设计功率储备系数取为1.10。设计扬程工况对应配套电机功率为165.98kW；最高扬程工况对应配套电机功率为171.08kW；最低扬程工况对应配套电机功率为164.65kW。故本次设计选择单机配套电机功率为185kW，电机型号为YE2-355L2-10 的超高效率三相异步电动机，转速590r/min，4 台电机总功率为740kW。真空泵选用1 台SZ-2 水环型真空泵，最大吸气量3.4m3/min，电机功率7.5kW。

表2 水头损失计算结果表

（四）泵站建筑物设计

泵站总体布置维持原状不变，泵站主要建筑物有：进水防洪闸、前池、泵房、出水池。其中泵房采用分基型泵房，泵房内部设有配电间、管理间和检修间等。

三、水泵安装高程的确定

根据泵站设计规范及有关厂家水泵产品样本，650HW-7（590r/min）型水泵汽蚀余量为7.8m，允许吸上真空高度为2.2m，修正后的水泵允许吸上真空高度为2m。

根据进水管路的直径、长度、糙率及其管路附件，计算进水管路的阻力系数为0.4。计算出三种工况下吸水管路的水头损失分别为0.65m、0.6m、0.73m。由此确定水泵最大安装高度为1.4m。为确保水泵吸水条件，安装高度按1m 考虑，确定泵站安装高程为18m，与原水泵安装高程一致。

泵房由下到上，依次分为电机水泵层和地坪层。根据水泵安装高程及水泵高度，确定水泵层地面高程为15.70m，地坪层结合现有地形确定为20.70m。

泵房20.70m 以下采用C25 钢筋混凝土结构，底板厚0.8m，墙厚0.5m，20.70m 以上采用框架结构。站身顺水流方向长度9.6m，垂直水流方向长度25.25m。变电室采用一侧式布置，室内地坪20.70m，启动柜置于走道板上。进站侧设检修间，检修间高程20.70m，吊车梁延伸至检修间内，便于机组的吊装、检修，并设5t 电动起重机一台，室外地坪高程20.50m。

四、结语

泵站工程设计，在水泵选型和安装高程确定时，考虑到水泵长期使用后性能会下降，实际安装时要把计算出来的安装高度适当调低一些，以适应长期使用后，水泵允许吸上真空高度的降低。管路布置时尽可能减小管路水头损失，使得水泵进口处设计气蚀余量尽可能大一些。水泵吸水性能的校核，应用最不利工况进行计算，以确保水泵正常吸水■