第四章给水泵站(一).ppt

第四章给水泵站 4 1泵站分类与特点4 2水泵选择4 3泵站变配电设施及自动测控系统 4 1泵站分类与特点 4 1 1分类 按照水泵机组设置的位置与地面的相对标高关系 地面式泵站 地下式泵站与半地下式泵站 按照操作条件及方式 泵站可分为人工手动控制 半自动化 全自动化和遥控泵站 手动是指所有泵站操作运行均需人工手动控制 只适合在一些小型泵站中使用 半自动是指启闭程序靠人工控制 运行过程自动化 全自动是指一切操作程序都由相应的自控系统来控制 遥控是指一切操作都由中控室来控制 在给水工程中 常见的分类是按泵站在给水系统中的作用可分为 取水泵站 送水泵站 加压泵站及循环水泵站 4 1 2取水泵站 也称一级泵站 组成 注 直接送水无需切换井 设计注意点 泵房形式 山区河流水位涨落悬殊 10 20m 必须保证枯水期取水 洪水期不被淹没 泵房高度很大 所以山区一般圆形钢筋混凝土结构 贵在平面 在土建结构方面应考虑到河岸的稳定性 泵房筒体的抗浮 抗裂 防倾覆 防滑坡等方面 在施工过程中 要注意季节 在泵房投产后 在运行管理方面必须很好地使用好通风 采光 起重 排水以及水锤防护等设施 在新建给水工程时 应考虑到远期扩建的可能性 其特点 百年大计 一次完成 近代城市给水中 远距离输水的工程较多 应注意水锤的防护 泵站节能降耗 远程监控 检修等问题 地下取水泵站 4 1 3送水泵站 也称二级泵站 组成 送水泵房一般都呈长方形 吸水井也呈长方形 送水泵站吸水水位变化很小 不超过 3 4m 因此泵站埋深较浅 多采用半地下式或地面式 送水泵站水量 水压变化大 泵站内机组台数多 运行管理复杂 送水泵站扬程较高 且变化较大 很适合调速运行 吸水井作用 有利于水泵吸水管道布置 也有利于清水池的维修 形式 二级泵房 4 1 3加压泵站 直接串接水泵加压方式 主要用于远距离输水 且流量基本不变化的情况 清水池及泵站加压方式 可调节用水负荷 使二级泵房工作均匀 可减小输水干管管径 距离越长经济效益越明显 4 1 4循环泵站多用在企业一般设置热水 冷水两组水泵 供水对象要求的水压比较稳定 水量随季节略有变化 但幅度不大 供水安全要求高 泵站备用率大 泵站内机组台数多 为了保证良好的吸水条件 循环泵站大多采用自灌式进水 所以泵房多为半地下式 1 一级泵站的设计流量 泵站从水源取水 输送到净水构筑物 Qr 一级泵站中水泵所供给的流量 m3 h Qd 供水对象最高日用水量 m3 d 为计及输水管漏损和净水构筑物自身用水而加的系数 一般取 1 05 1 1T 为一级泵站在一昼夜内工作小时数 4 2水泵选择 4 2 1选泵的主要依据流量 扬程及其变化规律 2 一级泵站扬程 1 送水至净化构筑物 2 直接供水 给水系统自身用水系数 一般取 1 01 1 02 Qd 视情况而定 直流给水系统 按最大时流量设计 以开启水泵台数来调节 循环给水系统按平均日流量设计 泵站将水直接供给用户或送到地下集水池 3 二级泵站的设计流量二级泵站一般采用分级供水方式 即按最大日逐时用水变化曲线来确定 这可以减小水塔容积 但分级不能太多 否则 会增加水泵台数 增大泵房面积 增大清水池容积 增加供水管直径 对于小城市的给水系统 大多数采用泵站均匀供水方式 即泵站的设计流量按最高日平均时用水量计算 对于大城市的给水系统 宜采取泵站分级供水方式 即泵站的设计流量按最高日最高时用水量计算 采用多种不同水泵台数开启数来改变流量 中等城市应视管网中有无水塔及水塔的位置来确定 4 2 2选泵要点选泵目的 确定水泵型号和台数 大小兼顾 调配灵活已知 用水区的用水量从最大为795m3 h到最小为396m3 h 逐时变化 泵站内水头损失取为2m 安全水头为1 5m 则扬程为19 8m 按最大流量选泵 可选用一台12Sh 19型水泵 如下图所示 如果我们选用几台不同型号不同的水泵来供水如图所示 显然比一台水泵能量浪费少得多 12Sh 19型水泵特性曲线 H m 所以在用水量和扬程变化较大的场合选用性能不同的泵台数越多 浪费能量越少 比如无水塔的的二级泵站 水头损失占扬程的比例较大 需要做到大小兼顾 以节省能量 通常情况下 这类泵站的水泵台数较多 可达3 6台 当采用3台水泵时可采用1 2 2配置 能满足 1 2 3 4 5 共5种变化 当采用6台水泵时可采用1 1 2 5 2 5 2 5 2 5配置 能满足 1 2 2 5 3 5 4 5 5 6 7 7 5 8 5 9 5 10 11 12 共14种变化 型号整齐 互为备用从泵站运行管理与维护检修的角变来看 如果水泵的型号太多则不便于管理 对于水源水位变化不大的取水泵站 管网中有足够调节容量的网前水塔的送水泵站 流量和扬程比较稳定的循环泵站侧重考虑本要点 上述两要点看似矛盾 实际工程中其实是可以统一的 如选用5台水泵 按1 2 3 4 5配置可满足 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 15种变化 如采用1 2 3 3 3 这样配置的水泵可满足 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 12种变化 合理地用尽各水泵的高效段单极双吸式离心泵是给水工程中常用的一种泵 其高效段一般为0 85 1 15Qp 选泵时应充分利用各泵的高效段 可按不同方案计算后综合选泵 按最高日平均时流量的70 即0 7Q日 平均时 选泵 此时的经济工作范围为 0 59 0 810 7Q日 平均时 平均时流量占最高日流量的4 17 则上述经济工作范围可折算为 2 46 3 38 Q日 按最高日平均时流量的100 即1 0Q日 平均时 选泵 此时的经济工作范围为 3 54 4 6 Q日 按最高日平均时流量的130 即1 3Q日 平均时 选泵 此时的经济工作范围为 4 58 6 25 Q日 最大日用水量变化曲线 占最大日用水量 8 7 6 5 4 3 2 1 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 时间 4 要近远期相结合 小泵大基础 5 大中型泵站需作选泵方案比较 例4 1根据给水管网设计资料 己知最高日最高时用水量为920L s 时变化系数Kh为1 7 日变化Kd为1 3 管网最大用水时水头损失为11 5m 吸水管水头损失为1 5m 泵站吸水井最低水位到管网中最不利点地形高差为2m 用水区建筑物层数为3层 试进行送水泵站水泵的选型设计 解 计算泵站的最大扬程 设用水量最大时泵站内水头损失为2m 考虑安全水头2m 服务水头为16m 则 计算泵站的最小扬程 设用水量最小时输配水管网和泵站内水头损失假设为2m 方案一 从图中我们可以找到一台20Sh 13型水泵及两台12Sh 13可以满足a点要求 方案二 从图中我们可以找到两台14Sh 13型水泵 其中一台用经过切削后的叶轮 即14Sh 13A 及一台12Sh 13也可以满足a点要求 方案比较 将用水量分成几个可能经常出现的范围 然后分别比较这几个范围内水泵工作时的效率 确定能量消耗 比较不同方案水泵的基建投资 比较不同方案水泵的管理运行 比较不同方案水泵站的施工难度 4 2 3选泵时尚需考虑的其它因素 1 水泵的构造形式对泵房的大小 结构形式和泵房内部布置 泵站造价等有影响 2 应在保证不发生气蚀的前提下 应充分利用水泵的允许吸上真空高度 但也应避免泵站内各泵安装高度相差太大 造成基础参差不齐或整个泵站埋深增加 3 应选用效率较高的水泵 如尽量选用大泵 4 根据供水对象对供水可靠性的不同要求 选用一定数量的备用泵 在不允许减少供水量的情况下 应有两套备用机组 允许短时间内中断供水时 可只设一台备用泵 城市给水系统中的泵站 一般也只设一台备用泵 通常备用泵的型号可以和泵站中最大的工作泵相同 当管网中无水塔且泵站内机组较多时 也可考虑增设一台备用泵 它的型号与最常运行的工作泵相同 如果给水系统中有足够大容积的高地水池或水塔时 则泵站中可不设备用泵 仅在仓库中贮存一套备用机组即可 备用泵相其它工作泵一样 应处于随时可以启动的状态 5 应尽量结合地区条件优先选择当地制造的成系列生产的 比较定型的和性能良好的产品 Qf 设计的消防用水量 m3 h Q 最高用水日连续最大二小时平均用水量 m3 h Qr 一级泵站正常运行时的流量 m3 h tf 补充消防用水的时间 从24 48h 由用户的性质和消防用水量的大小决定 见建筑设计防火规范 计及净水构筑物本身用水的系数 4 2 4选泵后的校核在泵站中水泵选好之后 还必须按照发生火灾时的供水情况 校核泵站的流量和扬程是否满足消防时的要求 对于一级泵站 对于二级泵站 消防属于紧急情况 消防用水其总量一般占整个城市或工厂的供水量的比例虽然不大 但因消防期间供水强度大 使整个给水系统负担突然加重 在一些中小城市有时甚至能使泵站负担加重40 以上 因此 应作为一种特殊情况在泵站中加以考虑 当二级泵站流量不足时 可增加一台消防泵 当扬程不足时 可调整管网中个别管段的管径 从而降低消防时泵站的扬程 4 2 5小结 1 水泵类型选择水泵类型主要根据泵站扬程选择 给水排水工程中常用的有离心泵 轴流泵 混流泵等 一般情况下 设计扬程小于l0m 宜选用轴流泵 5 20m 宜选用混流泵 20 l00m 宜选用单级离心泵 大于100m时可选用多级离心泵 当混流泵与轴流泵都可使用时 应优选混流泵 当离心泵与混流泵都可使用时 若扬程变化较大 一般宜选用离心泵 2 水泵台数的确定 建设费与运行费 一般在同样流量情况下 机组台数越少 建设费和运行费越小 运行管理 一般来说 机组台数少 管理运行较方便 流量调节能力 机组台数少 流量调节能力较差 备用机组 对于灌溉泵站 装机3 9台时 其中应有l台备用 多于9台时 应有2台备用 对于重要城市供水泵站 工作机组3台及3台以下时 应增设1台备用机组 多于3台 应增设2台备用机组 综上 水泵台数要考虑各方面的因素分析确定 一般情况下 中小型泵站以3 9台为宜 流量变化幅度大的泵站 台数宜多 流量比较稳定的泵站 台数宜少 4 3泵站变配电设施 4 1变配电系统中负荷等级及电压选择1 负荷等级 一级负荷 突然停电会造成人身伤亡 重大设备损坏且长期难以修复 设两个独立电源供电 如大中型城市的水厂 钢铁厂 炼油厂等 二级负荷 突然停电会产生大量废品 大量原材料报废 主要设备破坏但能修复 两回路供电或一回路专用线 如多水源联网供水系统 或有大容量高地水池的城市水厂 三级负荷 一 二级负荷以外的电力负荷 无特殊要求 如村镇水厂 供生活用水的小型水厂等 4 泵站中常用的变配电系统现代泵站设计时均采用成套设备配电屏 又称开关柜 开关柜布置时注意点 开关柜前面过道宽度应不小于 低压柜1 5m 高压柜3 0m 背后检修的开关柜与墙壁的净距不宜小于0 8m 高 低压配电室注意 门 架线 高度保证 安全 方便 2 电压选择常用的电压等级有380V 6kV 10kV 35kV等 规模很小的水厂 一般为380V 不能确保不间断供水 中小型净水厂 6kV和10kV 10kV替代6kV 根据需要可设一个常用电源 一个备用电源或两个独立电源同时供电 大型水厂 35kV电压 4 3变电所变电所的变配电设备是用来接受 变换和分配电能的电气装置 它由变压器 开关设备 保护电器 测量仪表 连接母线和电缆等组成 变电所的类型选择 独立变电所 距泵房15 20m单独设立 安全 避开人流较多的地方 但距泵较远 线路长 电损大 管理不方便 附设变电所 设于泵房外 但和泵房合建 尽量靠近了用电设备 并不带来建筑内部布置的困难 室内变电所 置于泵房内的一侧 并设单独通往室外的大门 建筑内部布置复杂 但管理维修方便 变电所的位置和数目 位置 位于用电负荷中心 可节约有色金属 渐少电耗 考虑周围的环境 与热源有一定间隔 考虑布线是否合理 变压器运输方便等 数目 由负荷的大小及分散情况所决定 负荷大 数量少 宜集中设置 负荷小数量大 且分散 宜分散布置 考虑泵站的发展 变电所的布置方案变动所和泵房布置时主要考虑以下几方面 变电所尽量靠近电源 低压配电室尽量靠近泵房 线路应顺直 并尽量短 泵房应可以方便地通向高低压配电室和变压器 注意与周围建筑物协调 变电所与水泵房的组合布置1 水泵房 2 低压配电室 包括值班室 3 变压器室 4 高压配电室 4 4常用电动机1 根据所要求的最大功率 转矩和转数选用电动机 电机的额定功率要稍大于泵的轴功率 起动转矩要大于泵的启动转矩 电机转速与泵的设计转速基本一致 2 根据电动机功率大小 参考外电网电压决定电动机的电压 功率100kW以下 选用380V 220V或220 127V三相交流电 功率在200kW以上 选用l0kV 或6kV 的三相交流电 功率在100 200kW之间 视泵站内电机配置情况而定 3 根据工作环境 潮湿 灰尘 有害气体 和条件决定电动机的外形和构造形式 卧式