低扬程泵站水泵选型设计

张伟进

摘 要：以某新建补水兼排涝泵站水泵机组选型为实例，根据泵站设计流量、特征水位等参数的要求，充分考虑技术可靠性和经济合理性，从技术、施工和工程投资等方面进行了分析、比较，以选择适合的水泵机组型号及台数，合理布置泵房结构。由于本泵站需要同时满足补水和排涝的双向抽排要求，进行了双向潜水贯流泵和单向贯流泵调头双向使用两种型式和台数的比选。

关键词：排涝泵站;双向潜水贯流泵;装置效率;

合肥恒大江海泵业股份有限公司研发项目：泵站设计专家系统，项目编号：HDJH-T-2020-002-F。

1、泵站基本参数

进出水池水位、流量和净扬程等基本参数如下表。

根据上表中泵站基本参数，结合泵站布置及选型，在净扬程的基础上，充分考虑泵站拦污栅、闸门槽、进出水流道、渐变段等的水力损失，经初步计算，泵站的特征扬程如下表。

2、 泵组设备选择

（1） 泵型

主水泵选型的基本原则有：

1） 应满足泵站设计流量、设计扬程及不同时期排水的要求;

2） 水泵应在高效范围内运行;

3） 水泵在长期运行中，泵站效率较高，能量消耗少，运行费用较低;

4） 按所选的水泵型号和台数建站，工程投资较少;

5） 在泵站的各种工况下水泵机组均能安全稳定运行，即不允许发生空化和空蚀、振动和超载等现象;

6） 便于安装、维修和运行管理。

主水泵类型通常根据地区特点和泵站的性质来选择，在一般的情况下，扬程小于10m时宜选用轴流泵。本工程泵站扬程在4m以内，故水泵类型拟选择轴流泵。

（2） 泵结构形式

根据泵站的基本参数，可选用的泵型有：立式轴流泵和潜水贯流泵。

立式轴流泵属于传统泵型，在国内外给排水工程中广泛使用，其设计制造技术成熟可靠，运行、管理经验丰富，电动机安装在地面上，运行维护方便，便于通风防潮，但因其进水和出水流道高差较大，而本泵站具有流量大扬程低的特点，如采用此泵型则厂房开挖深度较大，泵房高度较高，因此不推荐采用立式轴流泵。

潜水贯流泵不仅进出水流道近似直线，水力损失小，水泵装置效率高，运行费用低，而且其泵房高度低，泵组结构紧凑，布置简洁，泵站结构较简单，安装简便快捷，总投资较省，因此本泵站泵型推荐采用潜水贯流泵。

由于本泵站需要同时满足补水和排涝的双向抽排要求，贯流泵组可采用双向潜水贯流泵和单向贯流泵调头双向使用两种型式，两种型式的比较如表6-3所示。

由以上对比表可以看出，单向贯流泵调头双向使用在泵组结构及性能、装机容量和后期运行成本等方面均优于双向潜水贯流泵，但其在排涝使用时，需操作泵组调头，增加了运行管理的工作量;双向贯流泵优缺点反之。综合考虑泵组型式的比较及泵站运行管理的实际情况，本泵站泵组推荐采用单向和双向潜水贯流泵相结合的方案。

（3） 机组台数的选择

主水泵台数的多少对泵站主要有以下一些影响：

1） 从建站投资方面看，在泵站流量相同的情況下，台数少，机电设备少，泵房面积小，泵站土建投资和机电投资都会减少，但在单泵容量增大到一定程度后，水泵的气蚀性能将会降低，有可能增加泵站的开挖深度，以致加大工程及施工难度。

2） 从运行管理费用看，主水泵台数少，单机容量大，机电设备的效率较高，维修管理较方便，所需的运行管理人员较少，维修费用较低。

3） 从泵站工作任务的保证性和适应性方面看，主水泵数目越多，越容易适应不同时期的不同排水要求，即使运行中个别机组发生故障，对排水的影响也越小。

结合本工程的实际情况，认为泵站主水泵台数为2～4台较为合适。由于本工程泵站主要功能为补水和排涝，个别泵组检修对工程运行影响不大，因此不考虑备用机组。另外，本工程泵组仅在围内遭遇大暴雨，且外江受潮水顶托，水闸无法自排时才启动进行排涝，泵组在补水工况下的工作时间和频率远大于排涝工况，因此仅将泵站一台泵站设为双向贯流泵。对本工程泵站水泵台数进行方案比较，比较情况如表6-4所示。

从表6-4中可以看出，三个方案泵站装机及泵组效率均相差不大，但方案二同时具备运行调度灵活、总投资较小、机组的设备和维护费用较少的优点，因此本阶段设计推荐采用方案二，即泵站选用2台单向潜水贯流式水泵和1台双向潜水贯流式水泵。

（4）泵组材质要求

由于泵站运行处于咸淡水环境，为延长泵组寿命和保证泵组的安全稳定运行，水泵叶轮、轮毂、泵轴、电机轴等设备的主要部件均采用双向不锈钢材质，其他采用耐腐蚀船用钢板或含镍铸铁的设备及部件如导叶体、齿轮箱箱体、管道等均按照相关规范要求进行海水防腐喷涂处理。

3、结语

目前新建和改造水利泵站项目很多，泵站要求的功能也越来越多，特别是双向抽排的泵站项目越来越普遍，特别针对低扬程泵站，采用单向泵+双向泵组合式方案性价比高，功能项强，具有推广价值。

参考文献

[1] 关醒凡.现代泵理论与设计[M].中国宇航出版社，2011.

[2]中华人民共和国水利部.泵站设计规范.中国计划出版社，2011

[3] 徐辉，郑源，夏军，孙洪斌.贯流式泵站[M].中国水利水电出版社，2008.