賈 會 艷

(太原供水設計研究院有限公司，山西 太原 030009)

談市政給水加壓泵房的設計

賈 會 艷

(太原供水設計研究院有限公司，山西 太原 030009)

結合某水廠加壓泵房的工程實例，主要對加壓泵房的設計思路、計算方法以及水泵選型、進出水管件設置、起重機選型、真空設備等方面進行了介紹，同時結合運行情況，對一些常見的設計問題進行分析，并給出建議，以供參考。

市政給水，加壓泵房，進出水管，安裝高度，起重機

1 概述

該凈水廠水源接自地下水輸水管線，經清水池調蓄并消毒后，進入吸水井、泵房，加壓后送入市政供水管網。水廠進水壓力為地面以上3 m，設計供水規(guī)模8萬 m3/d，時變化系數(shù)取1.2，水泵揚程為44 m。加壓泵房為半地下式，設單級臥式雙吸離心泵3臺，兩用一備，水泵機組直線單排排列，采用半自灌式充水方式，設水環(huán)式真空泵組，當吸水井水位低于水泵外殼頂點時輔助水泵啟動。水泵采用變頻調速自動控制系統(tǒng)。泵房設電動單梁懸掛起重機及電動葫蘆。泵房設排水溝，將水匯集至集水坑，再由潛污泵提升至廠區(qū)排水管。水廠工藝流程圖如圖1所示。

2 水泵選型

加壓泵房設計供水規(guī)模8萬 m3/d，時變化系數(shù)為1.2，最高日最高時供水量4 000 m3/h。水泵按最高時流量、揚程選型，同時滿足平均時流量時仍在高效區(qū)運行，在最高與最低流量時，水泵能安全、穩(wěn)定的運行。若泵房承擔消防供水，水泵還需在消防時平穩(wěn)運行，并滿足水量水壓要求，否則，需單獨設消防水泵。

本工程泵房設單級臥式雙吸離心泵，由于受場地限制，水泵采用兩用一備，共3臺，單泵流量Q=2 000 m3/h，揚程H=44 m，單泵功率P=355 kW。水泵轉速為1 480 r/min，必需汽蝕余量為6.55 m。水泵采用變頻調速自動控制系統(tǒng)，以達到節(jié)能降耗，自動控制等功能。

由于受場地限制，水泵采用兩用一備，但單泵流量較大，吸水管管徑也較大，由于吸水井尺寸需根據(jù)吸水管管徑確定，吸水井跨度較大，結構設計復雜。另外，在運行過程中振動和噪聲較大，對水泵的平穩(wěn)運行和人員工作環(huán)境造成影響。根據(jù)經驗，水泵臺數(shù)設置在滿足規(guī)范要求的前提下，單泵流量不宜大于1 500 m3/h，吸水管管徑不宜大于600。

3 泵房平面布置

泵房為半地下式，上層設通行、吊裝及控制柜平臺，下層布置水泵機組。機組直線單行排列，相鄰機組間留有一定寬度的通道，以便檢修和通行。每臺水泵機組進水管設有檢修閘閥，水泵出水管設電動兼手動蝶閥和水泵控制閥，水泵吸、壓水管路設置真空及壓力指示儀等。管路沿泵房地面敷設，在跨越管道處設置跨梯或通行平臺。

泵房長度根據(jù)機組臺數(shù)、布置形式、機組間距等因素確定，并應滿足機組吊運和泵房內部通行的要求。泵房寬度應根據(jù)機組尺寸、進出水管道和管件的尺寸、工作通道寬度，進、出水側必需的設備吊運要求等因素，結合起吊設備的標準跨度確定。

本工程泵房平面凈尺寸為23 m×10 m，面積為230 m2。

3.1 機組布置

根據(jù)所選水泵及電機、鋼架的尺寸確定水泵的基礎尺寸，方法參見《給水排水設計手冊》(第3冊)，本工程水泵基礎尺寸為3.5 m×2 m。各泵組基礎間距應滿足檢修和通行要求，根據(jù)GB 50013—2006室外給水設計規(guī)范以及本工程實際情況，定為1.5 m。機組直線單行排列。在泵房兩端布置2處樓梯，各0.9 m，基礎與樓梯間距分別為2 m和1.5 m，通行平臺1.2 m，吊裝平臺3 m，泵房總長度23 m。

3.2 進出水管線及管件設置

由于本工程采用半自灌引水方式，故每臺水泵設置單獨的吸水管，出水管在泵房外匯合。根據(jù)規(guī)范流速要求，泵組吸水管管徑為700，出水管管徑為600。吸水管自吸水井至水泵應有不斷上升的坡度，一般不小于0.005。

泵房管道均采用鋼管。鋼管安裝采用法蘭連接或焊接，坡口形式采用“V”型坡口、單面焊接。出水管一般用焊接接口。為了檢修和安裝方便，適當位置可設置法蘭連接。鋼管內防腐采用無毒環(huán)氧涂料防腐，外防腐采用外刷章丹兩道，綠色調和漆兩道，鋼管及鋼管件防腐前應做除銹處理。

水泵吸水管上沿水流方向設閘閥和偏心異徑管，閘閥與墻體之間間距1.5 m，放置通行鋼梯兼閥門操作平臺。

水泵出水管上沿水流方向設鋼制異徑管、雙法蘭傳力接頭、多功能水泵控制閥和雙向金屬密封蝶閥，蝶閥與地上層1.2 m寬,平臺間距0.3 m，作為安全起吊間距。

根據(jù)以上管件尺寸、水泵機組尺寸、平臺及間距，本工程泵房凈寬度為10 m。

設計中需要注意幾點：一是由于采用偏心異徑管，水泵吸水管管中標高高于出水管管中標高；二是吸水管口徑大，閘閥閥體過高，操作困難，可采用電動閥門或設閥門操作平臺；三是出水蝶閥可采用電動手動一體的啟動方式，以減少閥門臺數(shù)，同時保證供水安全性及方便操作；四是水泵控制閥的選型及安裝等應遵守CECS 132:2002給水排水多功能水泵控制閥應用技術規(guī)程；五是泵房內進出水管、三通、彎頭、水泵控制閥、堵板及閥門等應根據(jù)情況設支座、支墩或支架，可由結構專業(yè)設計。

4 水泵安裝高度

根據(jù)本水廠的海拔查表得，大氣壓Hg=9.4 m H2O，水溫按15 ℃，飽和氣壓力Hz=0.17 m H2O。水泵進口口徑為500，流速為2.73 m/s，水泵樣本查得必需汽蝕余量為6.55 m。

根據(jù)公式:

代入以上參數(shù)可得實際允許的真空吸上高度Hs=3.06m。

另計算吸水管沿程損失及吸水喇叭管、彎頭、閘閥及偏心異徑管的水頭損失之和為0.17m。

代入公式：

得水泵安裝高度Zs=2.51 m。

計算水泵安裝高度需注意以下幾點：1)水泵自罐充水指水泵外殼頂點低于吸水井內的最低水位，而水泵的安裝高度指泵軸中心與吸水井最低水位的高差。兩者基準不同。2)如泵房承擔消防供水時，還應按消防流量核算安裝高度。3)最終安裝的水泵，其汽蝕余量必須滿足安裝高度的要求。

5 泵房高度及起重機選擇

5.1 泵房地下層高度

利用離心泵的允許吸上真空高度，采用非自灌充水，可提高泵房的高度，節(jié)約泵房土建造價。本工程水泵充水方式為半自灌式，泵房設真空泵充水系統(tǒng)，當吸水井水位低于水泵外殼頂點時輔助水泵啟動。

以泵房平臺為±0.00，由于吸水井與清水池相距較近，故吸水井采用與清水池相同的最高、最低水位，分別為0.2 m,-3.3 m。根據(jù)水泵安裝高度和吸水井最低水位確定本工程泵軸標高為-2.16 m。

吸水井水位在泵頂以上時可自灌啟泵，泵頂至最低水位利用真空泵啟泵，水泵計算安裝高度為2.51 m，大于實際的安裝高度1.14 m，滿足吸水要求。

取水泵基礎頂高出泵房底地面0.215 m，水泵泵軸至基礎頂高度為1.025 m，故泵房底標高為-3.4 m。泵房地下層高度H2=3.4 m。

需注意，當水泵臺數(shù)較多，且匯總管設置在泵房內時，由于匯總管口徑較大，注意核算基礎高度，保證匯總管底與地面約200 mm～250 mm間距。

5.2 起重機選擇

1)總起升高度。根據(jù)泵及電動機尺寸，計算起重繩的垂直長度d，對于水泵為0.85xm，對于電動機為1.2xm，x為起重部件的寬度。

起重部件起升后由小車運出泵房，起重部件底部與小車的距離一般不小于0.3 m～0.5 m，小車一般高1.0 m～1.5 m，故吊起物底部與泵房進口平臺的距離h=1.5 m。

總起升高度為:

max(d+e+h)+H2=7.8 m。

其中，e為水泵或電動機高度。

2)電動葫蘆選型。電動葫蘆按最重一臺設備(水泵、電動機或閥門等)的重量考慮。

單臺泵重2.8 t，電機重2.1 t，底座重1.2 t，按起升高度9 m，起重量5 t選擇電動葫蘆。電動葫蘆運行功率0.8 kW，起升功率7.5 kW，自重597 kg。

3)跨度Lk。本工程選用電動單梁懸掛式起重機，起重機的跨度Lk≤L-2l，其中，L為泵房凈寬度(若柱子凸出墻面應為柱間凈距)，本泵房為10 m；l為起重機與墻(或柱子)之間的凈距，一般取0.3 m。本工程Lk取7.5 m。

選取的Lk應保證能起吊所有需要起吊的部件。

4)起重機選型。按起重量5 t，起升高度9 m，跨度7.5 m選電動單梁懸掛式起重機，其特性為：行車軌道(工字鋼)底至起重鉤中心的距離為2.2 m，自重2.02 t，運行功率0.4×2 kW。

5.3 泵房工字鋼底高度

泵房工字鋼底高度為計算總起升高度加起重機特性高度，本工程為10 m，泵房地下層高度H2=3.4 m，故工字鋼底高6.6 m。

6 真空設備

水泵采用半自灌式充水方式，設水環(huán)式真空泵組，當吸水井水位低于水泵外殼頂點時輔助水泵啟動。

根據(jù)GB 50265—2010泵站設計規(guī)范，離心泵單泵抽氣充水時間不宜超過5 min。

按照《給水排水設計手冊》(第3冊)，真空泵的抽氣量為:

計算得抽氣量為1.32m3/min。

最大真空值HVmax=Zs×9.81kPa，計算得33.01kPa。

據(jù)此在《給水排水設計手冊》(第11冊)選水環(huán)式真空泵SZ-2J。

7 結語

市政給水加壓泵房關系到千家萬戶的用水問題，必須給予重視，在設計中應充分考慮供水的安全性以及使用的安全性，同時考慮經濟合理技術可行，不斷的在理論結合實際，實際檢驗理論中將給水泵房做到更完善更安全更經濟更合理。本文按照設計時的順序進行論述，并總結了設計經驗，以供參考。

[1]GB50013—2006，室外給水設計規(guī)范[S].

[2] 北京市市政工程設計研究總院.給水排水設計手冊(第3冊)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004.

[3] 姜乃富.水泵及水泵站.[M].第4版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1998.

[4]CECS132:2002,給水排水多功能水泵控制閥應用技術規(guī)程[S].

[5]GB50265—2010，泵站設計規(guī)范[S].

Discussion on the design of the municipal water supply pressurizing pump room

Jia Huiyan

(TaiyuanWaterSupplyDesign&ResearchInstituteCo.,Ltd,Taiyuan030009,China)

Combined with the project of a water pressureing pump room, main introduced in several respects of design, calculation method, water pump selection, in and out water pipe setting, crane type selection, vacuum equipment, etc.. Meanwhile, some common design problems are analyzed and some suggestions are given for reference.

municipal water supply, pressurizing pump room, in and out water pipe, mounting height, crane

1009-6825(2017)21-0110-02

2017-05-16

賈會艷(1981- )，女，工程師

TU991.35

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