晉城市杜河提水工程一級(jí)泵站設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述

陳宇

（晉城市水務(wù)局，山西 晉城 048000）

晉城市杜河提水工程一級(jí)泵站設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述

陳宇

（晉城市水務(wù)局，山西 晉城 048000）

介紹了杜河提水工程概況，闡述了臥式機(jī)組和立式長(zhǎng)軸多級(jí)離心泵方案的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合工程實(shí)際，從水泵結(jié)構(gòu)性能、運(yùn)行管理、維護(hù)檢修、配套工程、施工及投資等方面對(duì)兩種方案進(jìn)行了分析比較，最終選擇采用立式長(zhǎng)軸多級(jí)離心泵方案。

一級(jí)泵站；臥式機(jī)組；立式長(zhǎng)軸多級(jí)離心泵；杜河

1 工程概況

杜河提水工程是晉城市“井”字型大水網(wǎng)骨干工程，主要任務(wù)是開(kāi)發(fā)新的供水水源，解決晉城市周村和李寨工業(yè)園區(qū)用水以及輸水管線(xiàn)沿線(xiàn)0.3萬(wàn)hm2農(nóng)田的農(nóng)業(yè)灌溉用水。工程由提水工程和灌溉工程兩部分組成，取水口位于澤州縣李寨鄉(xiāng)馬安村和陽(yáng)城縣金灘村交界處的杜河水庫(kù)庫(kù)區(qū)內(nèi)。提水工程一級(jí)泵站直接從杜河水庫(kù)提水，通過(guò)10.65 km輸水管線(xiàn)將水輸送到苗莊調(diào)蓄水池，主管線(xiàn)管徑1.4 m，在主管線(xiàn)樁號(hào)7+ 694處接支管線(xiàn)，在支管線(xiàn)樁號(hào)3+815—3+852之間修建一座支線(xiàn)泵站，經(jīng)過(guò)支線(xiàn)泵站二次加壓將水送到李寨調(diào)蓄池，支管線(xiàn)線(xiàn)路總長(zhǎng)7.18 km，其中0.8 m引水管道3 847 m，直徑0.6 m壓力管道3 330 m。灌溉工程從主管線(xiàn)以及支管線(xiàn)直接分水，通過(guò)9條支管向灌區(qū)送水，可灌溉農(nóng)田0.3萬(wàn)hm2。年提水總量2 700萬(wàn)m3，流量1.72 m3/s。

2 一級(jí)泵站設(shè)計(jì)方案

一級(jí)泵站修建于杜河水庫(kù)大壩上游1 600 m處的沁河左岸。杜河水庫(kù)庫(kù)底高程443 m，死水位450 m，正常蓄水位462 m。水庫(kù)運(yùn)行水位變化較小，2005—2010年水庫(kù)水位觀(guān)測(cè)最低水位458.12 m，最高水位（洪水水位）462.91 m，水位年變化幅度在1.5～3.88 m之間，泵站100年一遇校核洪水位為468.7 m，洪水來(lái)臨時(shí)水庫(kù)水位變幅大，故不適宜修建浮船泵站和纜車(chē)式泵站，比較適宜的泵站形式是岸邊固定式泵站。

為充分利用杜河水庫(kù)調(diào)節(jié)能力，泵站設(shè)計(jì)水位為458 m，最低取水位為454 m，因此泵站要兼顧適應(yīng)454～462 m之間水庫(kù)正常運(yùn)行水位和462～468.7 m之間水庫(kù)防洪水位的變幅，既能適應(yīng)水庫(kù)水位8 m的變幅，使水泵機(jī)組的各種工況點(diǎn)始終處于高效區(qū)，同時(shí)又能減少短時(shí)洪水位變化對(duì)泵站工程安全運(yùn)行的影響，必須選擇合適的水泵機(jī)組和采用有效的工程措施。干式石房較濕式石房和半濕式廠(chǎng)房投資小，運(yùn)行管理方便，沒(méi)有防滲防洪問(wèn)題，因此選擇干式廠(chǎng)房配臥式機(jī)組加前置泵方案和立式長(zhǎng)軸多級(jí)離心泵方案進(jìn)行比選。

2.1 臥式機(jī)組方案

臥式機(jī)組方案是采用一臺(tái)前置泵和一臺(tái)主泵串聯(lián)運(yùn)行。前置泵選用潛水排污泵，主泵選用臥式雙吸多級(jí)離心泵，將前置泵放置于廠(chǎng)房豎井內(nèi)，主泵放置于主廠(chǎng)房?jī)?nèi)。

廠(chǎng)房一列式布置4組機(jī)組。主廠(chǎng)房為半地下式矩形鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，建筑面積675 m2。廠(chǎng)房分為地上和地下兩部分，地面以上是單層工業(yè)廠(chǎng)房，高10.1 m。地面以下為C25鋼筋混凝土基坑，深2.0 m，基坑底面高程為469 m，不受洪水威脅。

前置泵放置于廠(chǎng)房豎井底部，豎井接水平流道直接從水庫(kù)取水。臥式機(jī)組各機(jī)組間距9.0 m，進(jìn)、出水管路間距均為9 m。主泵機(jī)墩尺寸為6.9 m×1.6 m，機(jī)墩距離進(jìn)水側(cè)墻體軸線(xiàn)凈距為8.4 m，距離出水側(cè)墻體軸線(xiàn)凈距為5.0 m。廠(chǎng)房起吊設(shè)備采用16/3.2 t吊鉤橋式起重機(jī)。廠(chǎng)房上下兩部分之間交通采用1.0 m寬鋼梯。檢修間布置在泵站主廠(chǎng)房右端，尺寸為15.0 m× 7.0 m（長(zhǎng)×寬），高10.1 m。

2.2 立式長(zhǎng)軸多級(jí)離心泵方案

立式長(zhǎng)軸多級(jí)離心泵方案是采用一臺(tái)立式長(zhǎng)軸多級(jí)離心泵從水庫(kù)抽水。將立式長(zhǎng)軸多級(jí)離心泵直接放置于豎井中，泵的一級(jí)葉輪深入最低取水位以下，其余三級(jí)葉輪布置在檢修層高度，中間加長(zhǎng)軸長(zhǎng)來(lái)滿(mǎn)足取水水位與防洪水位的要求。

廠(chǎng)房布置4組機(jī)組，一列式布置。主廠(chǎng)房為矩形鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，建筑面積360.0 m2。廠(chǎng)房分為兩層，上層為半地下式，機(jī)坑深2.5 m，安裝、檢修間高程472.5 m，機(jī)坑底高程為469.0 m，上層為現(xiàn)澆式單層工業(yè)廠(chǎng)房，高13.5m。下層為檢修間，底板高程為462.5m，主要用于水泵一級(jí)葉輪和長(zhǎng)軸的檢修。

3 方案比選

3.1 主泵結(jié)構(gòu)及性能

臥式機(jī)組方案運(yùn)行安全平穩(wěn)、壽命長(zhǎng)、重量輕、效率低，主軸水平布置，比立式占地面積大；國(guó)內(nèi)大流量、高揚(yáng)程臥式多級(jí)泵技術(shù)不太成熟，工程上已使用的雙吸泵流量較大，兩級(jí)泵揚(yáng)程150 m左右，最多能做到三級(jí)，轉(zhuǎn)速較高，比轉(zhuǎn)速較??；方案中兩套機(jī)組聯(lián)合運(yùn)行比單泵運(yùn)行復(fù)雜。立式長(zhǎng)軸多級(jí)離心泵結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量較大、效率高，主軸垂直布置比臥式占地面積小，是一種成熟泵性，水利工程應(yīng)用較多，沒(méi)有級(jí)數(shù)限制，轉(zhuǎn)速小，機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大，但由于水泵軸比較長(zhǎng)，對(duì)軸承穩(wěn)定性要求高。

3.2 運(yùn)行管理及維護(hù)檢修

臥式機(jī)組方案中水泵與電機(jī)處于同一層，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝、日常維護(hù)檢修較容易，但有兩臺(tái)機(jī)組串聯(lián)，檢修與日常維護(hù)工作量大，同時(shí)受水泵噪音影響，工作環(huán)境較差。立式長(zhǎng)軸多級(jí)離心泵電機(jī)位于水泵上方，拆卸泵時(shí)需移動(dòng)電機(jī)，日常維護(hù)檢修較難，只有一臺(tái)機(jī)組運(yùn)行，檢修與日常維護(hù)工作量小，水泵葉輪主要在檢修層，廠(chǎng)房噪音相對(duì)小，工作環(huán)境較好。

3.3 配套工程

臥式機(jī)組方案機(jī)組間距較大，進(jìn)、出水管路及取水口工程量較大，兩臺(tái)機(jī)組串聯(lián)運(yùn)行，需要高低壓配電、軟啟動(dòng)設(shè)備及前置電機(jī)，配套電機(jī)總?cè)萘?440 kW，4級(jí)，廠(chǎng)房選用16 t起吊設(shè)備。立式長(zhǎng)軸多級(jí)離心泵機(jī)組間距較小，進(jìn)、出水管路及取水口工程量較小，一臺(tái)機(jī)組運(yùn)行，只需要高壓配電設(shè)備，配套電機(jī)總?cè)萘? 500 kW，6級(jí)，廠(chǎng)房選用32 t起吊設(shè)備，且檢修層需備可移動(dòng)式5 t電動(dòng)葫蘆。

3.4 土建工程及施工

臥式機(jī)組方案主廠(chǎng)房占地面積675 m2，挖掘深度2 m，為單層廠(chǎng)房，水泵電機(jī)位于同一基礎(chǔ)面，土建結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，地上工程量大，施工難度小。立式長(zhǎng)軸多級(jí)離心泵方案主廠(chǎng)房占地面積360 m2，挖掘深度為進(jìn)水側(cè)9.0 m，出水側(cè)2.5 m，雙層廠(chǎng)房，土建結(jié)構(gòu)復(fù)雜，地下工程量大，施工難度大。

3.5 工程投資

臥式機(jī)組方案需要兩套水泵及電機(jī)，價(jià)格較低，主廠(chǎng)房、取水口及廠(chǎng)區(qū)管路工程投資較大；立式長(zhǎng)軸多級(jí)離心泵方案，價(jià)格較高，增加軸長(zhǎng)后價(jià)格會(huì)更高，主廠(chǎng)房、取水口及廠(chǎng)區(qū)管路工程投資小。

4 結(jié)論

綜合比較，立式長(zhǎng)軸多級(jí)離心泵方案雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)行管理、日常檢修等難度大，但其生產(chǎn)技術(shù)成熟，運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠，占地小、效率高，且比臥式機(jī)組方案少一套機(jī)組，不用考慮機(jī)組聯(lián)合運(yùn)行的問(wèn)題，更適合杜河提水工程設(shè)計(jì)，因此一級(jí)泵站推薦采用立式長(zhǎng)軸多級(jí)離心泵方案。

TV675

C

1004-7042（2016）12-0028-02

陳宇（1986-），男，2010年畢業(yè)于太原理工大學(xué)農(nóng)業(yè)水利工程專(zhuān)業(yè)，助理工程師。

2016-10-15；

2016-11-24