楊家杖子供水工程中途加壓泵站設(shè)計探析

王義才

(遼寧省白石水庫管理局，遼寧 朝陽 122000)

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楊家杖子供水工程中途加壓泵站設(shè)計探析

王義才

(遼寧省白石水庫管理局，遼寧 朝陽 122000)

摘要：供水工程中水泵以及泵站設(shè)計是非常關(guān)鍵的一環(huán)，直接關(guān)系到供水工程能否為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、民生建設(shè)、生態(tài)環(huán)境的改良及保持發(fā)揮積極的作用。本文以遼寧楊家杖子供水工程為例，進(jìn)行了加壓泵站選泵和泵房、電氣、節(jié)能等設(shè)計，為同類型供水工程泵站設(shè)計提供了參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：選泵；電氣；泵房；監(jiān)控；節(jié)能

供水工程為經(jīng)濟(jì)發(fā)展和民生工程提供了強(qiáng)大的動力支撐[1-3]，尤其是在農(nóng)業(yè)灌溉和居民生活用水方面表現(xiàn)出了越來越重要的作用。其中，水泵以及泵站設(shè)計是確保供水工程能否有效發(fā)揮作用的重要部分[4-5]。如今，水泵技術(shù)和泵站設(shè)計技術(shù)發(fā)展的越來越快，如何正確選取水泵類型及水泵組合、合理化泵站設(shè)計以及科學(xué)有效的利用與管理將成為泵站能否有效發(fā)揮功能的關(guān)鍵因素。

1工程概況

楊家杖子開發(fā)區(qū)位于遼寧省葫蘆島市西北部山區(qū)，距市區(qū)32.0 km，工程的主要任務(wù)是給楊家杖子經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)供水，供水范圍為楊家杖子經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)城區(qū)，包括楊家杖子、毛祁屯兩個街道辦事處，10個社區(qū)，供水內(nèi)容為城市生活供水。工程從青山水庫引水，其接管點位置位于青山水庫輸水管線在清水河與新城西河交叉過河段上游，輸水管線采用兩根DN500球墨鑄鐵管，供水規(guī)模為3萬t/d，工程線路全長約16.0 km。本輸水工程由取水接管點、中途加壓泵站、輸水管線、凈水廠等工程組成，其防洪標(biāo)準(zhǔn)按20 a一遇洪水設(shè)計，50 a一遇洪水校核。加壓泵站由吸水壓力罐、進(jìn)出水管、泵房、閥門井、流量計井等組成。

2加壓泵站站區(qū)布置

2.1布置原則

泵站應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)工藝要求在滿足使用功能的前提下，保證布置合理，管理方便，因此把廠區(qū)分為生產(chǎn)區(qū)域和管理區(qū)域。同時，整個廠區(qū)建筑總平面設(shè)計還應(yīng)從環(huán)境、功能出發(fā)，道路交通流線順暢，建(構(gòu))筑物及生產(chǎn)流程布局合理、緊湊，功能分區(qū)明確，符合現(xiàn)代化工廠的各項指標(biāo)要求。

2.2泵站布置

在設(shè)計中，中途泵站的位置如果設(shè)置在接管點處附近，則離楊家杖子經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)較遠(yuǎn)，不便于工程管理，另外該方案會導(dǎo)致整個管線工作壓力增加，不是理想位置。按常規(guī)設(shè)計，中途加壓泵站一般應(yīng)選在整個管線壓力等勢線的中部，通過管線沿途地形和管線壓力的分析，綜合考慮，選擇泵站位置在距離接管點位置7.5 km的地方。

站區(qū)設(shè)計南北長100.0 m，東西長71.0 m，總占地7100.0 m2，廠區(qū)設(shè)7.0 m寬主干道，次路寬4.0 m，共同構(gòu)成環(huán)狀通路，通達(dá)各個建(構(gòu))筑物，以滿足交通運(yùn)輸、消防通道的要求。中途加壓泵站工程生產(chǎn)區(qū)主要建(構(gòu))筑物包括配水泵房、配水泵房副廠房等。管理區(qū)位于廠區(qū)南側(cè)，布置有警衛(wèi)室、管理用房。同時，沿主入口設(shè)置燈飾、花壇等裝飾，構(gòu)成廠區(qū)花園綠地景觀。此外，為今后管理和使用的方便，廠區(qū)進(jìn)廠道路與廠區(qū)外新規(guī)劃路相連，廠區(qū)四周設(shè)置鐵藝圍墻。

3中途加壓泵站設(shè)計

3.1泵站設(shè)計流量確定

中途加壓泵站設(shè)計規(guī)模按最高日供水量3×104m3/d加上3%管道漏損量和5%水廠自用水量考慮，泵站設(shè)計流量按3.24×104m3/d設(shè)計。

3.2泵房工藝設(shè)計

在泵房內(nèi)設(shè)置水泵4臺，在泵進(jìn)出管上，設(shè)相應(yīng)口徑的蝶閥、緩閉止回閥和壓力表等。在泵房總進(jìn)水管上設(shè)計量進(jìn)水流量的電磁流量計、蝶閥等。由于4臺水泵都設(shè)調(diào)速設(shè)備，因此4臺水泵出水管上分別設(shè)置電磁流量計，水泵采用自灌式啟動。在泵房內(nèi)設(shè)一臺起重量2 t的電動單梁起重機(jī)，用來安裝、檢修機(jī)組。泵房內(nèi)還設(shè)有集水井，泵房內(nèi)的滲漏水可經(jīng)井內(nèi)的兩臺潛水排污泵排出。

3.3選泵方案分析

3.3.1選泵原則

(1) 泵站水泵臺數(shù)的確定，要考慮水泵的效率、氣蝕余量，選擇效率高、氣蝕余量小的水泵，同時要在技術(shù)條件可能的情況下，盡量減少水泵的臺數(shù)，以減少泵房的土建造價。

(2) 結(jié)合實際情況，考慮水泵的初期流量、水泵電機(jī)啟動電流等問題，水泵的臺數(shù)不宜過少。

3.3.2方案設(shè)計

根據(jù)上述原則，確定選泵方案見表1。

表1　選泵方案特性表

3.3.3方案比較

(1) 技術(shù)比較

從表1可看出，方案一水泵的臺數(shù)少，兩用一備，運(yùn)行總功率小。方案二三用一備，水泵方便根據(jù)流量的變化而改變運(yùn)行數(shù)量，因此更能適應(yīng)流量揚(yáng)程多變的工況，在運(yùn)行管理上更為方便靈活。

(2) 經(jīng)濟(jì)比較

由于平均日流量2.31萬m3/d，取水點平均日壓力水頭86.44 m，水泵揚(yáng)程14.39 m，為水泵最常運(yùn)行工況，在該工況下對兩個方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。由于該工況跟水泵運(yùn)行最不利工況水泵揚(yáng)程相差22.35 m，經(jīng)分析兩個方案通過恒速泵組合都無法滿足水泵高效運(yùn)行的需要，都需要進(jìn)行調(diào)速才能達(dá)到水泵高效運(yùn)行，因此分別都用全調(diào)速方案進(jìn)行比較，見表2。

表2　水泵各效率運(yùn)行費(fèi)對比表

從表2可看出,兩個方案投資相差不大，但方案二更經(jīng)濟(jì)。方案二雖然水泵臺數(shù)多，土建和占地費(fèi)用略高，但其運(yùn)行調(diào)度靈活，能更好的適應(yīng)揚(yáng)程水量的變化。

從以上技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較結(jié)果看，方案二為最優(yōu)方案。因此本工程設(shè)計推薦方案二，即水泵臺數(shù)為3用1備。

3.4電氣設(shè)計

(1)電源

本工程為楊家杖子開發(fā)區(qū)主要水源，因此，該泵站用電負(fù)荷等級確定為二級負(fù)荷，電源電壓采用10 kV等級供電；電源“T”接自由綠化66/10 kV變電所引出的李梁線王郭屯分支，距離約1.2 km；另采用容量為250 kW柴油發(fā)電機(jī)作為備用電源；計量裝置均設(shè)置在高壓側(cè)。

(2)主要設(shè)備選擇

變壓器選擇：變壓器選擇干式變壓器，采用室內(nèi)安裝，變壓器外帶有保護(hù)外殼。

高壓開關(guān)柜：選擇金屬鎧裝移開式封閉開關(guān)柜，斷路器配用VD4型戶內(nèi)高壓真空斷路器，外殼防護(hù)等級為IP4X，開關(guān)柜主要功能有進(jìn)線、計量和饋線保護(hù)等。

低壓配電柜：選用固定式交流低壓配電柜，柜內(nèi)斷路器配置框架型或塑殼型，根據(jù)回路電流大小選擇GGD3型和GGD1型。

變頻器選擇：變頻器選擇標(biāo)準(zhǔn)型產(chǎn)品，電源電壓為380 V，具有保護(hù)設(shè)備及電機(jī)功能。

(3)遠(yuǎn)程監(jiān)控監(jiān)視系統(tǒng)

本工程自動控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為分層結(jié)構(gòu)。包括：設(shè)備層、現(xiàn)地控制單元(LCU)、現(xiàn)場控制層(分控站)及監(jiān)控層(中心控制站)。其中設(shè)備層由設(shè)置在各單體內(nèi)的遠(yuǎn)程I/O和部分工藝機(jī)組自帶的控制器及儀表等設(shè)備組成；現(xiàn)場控制層由設(shè)置在中途加壓泵房內(nèi)的工控機(jī)及觸摸控制器系統(tǒng)組成；監(jiān)控層由設(shè)置在中心控制室內(nèi)的操作站計算機(jī)組成。

設(shè)備層設(shè)備通過工業(yè)現(xiàn)場總線形式實現(xiàn)與現(xiàn)地控制單元的通訊，現(xiàn)地控制單元與現(xiàn)場控制層之間的通訊和數(shù)據(jù)交換采用工業(yè)以太網(wǎng)。

中途加壓泵站分控站數(shù)據(jù)采用無線方式傳輸至凈水廠內(nèi)中心控制站，采用租用公網(wǎng)方式實現(xiàn)。

3.5節(jié)能設(shè)計

(1)室內(nèi)采暖系統(tǒng)

集中采暖系統(tǒng)采用熱水作為熱媒。散熱器選擇外表面為非金屬性涂料的散熱器或表面刷非金屬性涂料。散熱器的散熱面積根據(jù)房間負(fù)荷經(jīng)計算確定。確定散熱器散熱量時扣除室內(nèi)明裝不保溫采暖管道的散熱量。散熱器采取明裝。

(2)室外供熱管網(wǎng)

在滿足室內(nèi)各環(huán)路水力平衡和熱計量的前提下，減少建筑物熱力入口的數(shù)量。

介質(zhì)溫度低于130 ℃的管道優(yōu)先采用直埋敷設(shè)，直埋敷設(shè)管道采用鋼管、保溫層、保護(hù)外殼合成一體的預(yù)熱保溫管道，采用無補(bǔ)償冷安裝敷設(shè)方式。

4結(jié)論

通過對楊家杖子供水工程泵站的設(shè)計探討，確定了既合理又經(jīng)濟(jì)的選泵方案，并且通過泵站建設(shè)工藝、機(jī)電系統(tǒng)以及節(jié)能等方面的設(shè)計，實現(xiàn)了中途加壓泵站的有效化、智能化、節(jié)能化設(shè)計，同時為泵站安全運(yùn)行提供了有力的保障，也有效促進(jìn)了供水工程作用的發(fā)揮，為楊家杖子經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、民生工程建設(shè)以及生態(tài)壞境都起到了良好作用。

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中圖分類號：TU731.5

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：2096-0506(2016)01-0074-02

作者簡介：王義才(1976-)，男，高級工程師，主要從事水利水電工程方面的工作。E-mail：2353448688@qq.com