張 銳

（陜西省榆林市榆陽區(qū)紅石峽供水站，陜西 榆林 719000）

1 概況

引水工程計(jì)劃在榆溪河下游19.36 km 范圍內(nèi)修建22 眼水源井抽取地下水，經(jīng)集水管道匯集至一級(jí)泵站前池。根據(jù)本工程輸水線路的比選結(jié)論，推薦輸水線路沿線共布置四級(jí)加壓泵站，分別為一級(jí)泵站、二級(jí)泵站、三級(jí)泵站和四級(jí)泵站。項(xiàng)目設(shè)計(jì)供水流量為6.8 m3/s，年設(shè)計(jì)供水總量為9056 萬m3。

2 水泵特征及方案分析

2.1 輸水泵站特征參數(shù)

工程分為兩期，一期工程與二期工程的設(shè)計(jì)揚(yáng)程基本一致，泵站的基本特征值及參數(shù)見表3。一期工程一～四級(jí)泵站的設(shè)計(jì)輸水能力為2.4 m3/s。二期工程的水源地設(shè)計(jì)流量為4.5 m3/s，加大流量為5.7 m3/s。首先是一期由滲流井經(jīng)干管集水，二期由地表水泵站取水，通過一級(jí)泵站加壓后經(jīng)4.23 km輸水至二級(jí)站前池；然后由二級(jí)泵站加壓，經(jīng)25.55 km 輸水至三級(jí)泵站前池，再通過三級(jí)泵站加壓，經(jīng)14.91 km 壓力管道段輸水至四級(jí)泵站前池；最后由四級(jí)泵站加壓，經(jīng)7.53 km 壓力管道段輸水至供水池。

2.2 水泵機(jī)型方案

水泵選型應(yīng)遵循滿足、設(shè)計(jì)流量、設(shè)備先進(jìn)、安全可靠、節(jié)能穩(wěn)定、安裝檢修方便等原則。本工程擬布置四座加壓泵站提水，結(jié)合擬建泵站機(jī)組的揚(yáng)程范圍、流量范圍及工程布置特點(diǎn)，根據(jù)收集的水泵資料和生產(chǎn)廠家推薦的水泵方案，可選水泵結(jié)構(gòu)型式有單級(jí)雙吸中開式離心泵、臥式雙吸離心泵和立式單吸單級(jí)離心泵3 種。

（1）單級(jí)雙吸中開式離心泵適應(yīng)大流量，較高揚(yáng)程的泵站。其水泵效率比同類型泵高2%～3%，運(yùn)行成本低。泵體結(jié)構(gòu)簡單、重量輕，便于布置、機(jī)組檢修、拆卸方便，運(yùn)行平穩(wěn)，噪音低，使用壽命長，泵體部分可根據(jù)使用條件的變化選用立式或臥式安裝。

（2）臥式雙吸離心泵適應(yīng)較大流量，高揚(yáng)程泵站。機(jī)組可臥式安裝，泵房為單層結(jié)構(gòu)，土建工程量較小，運(yùn)行平穩(wěn)，噪音低，使用壽命長，機(jī)組檢修、拆卸方便，模型優(yōu)秀性能好，結(jié)構(gòu)新穎又可靠，維護(hù)方便。

（3）立式單級(jí)單吸離心泵適應(yīng)大流量，較高揚(yáng)程的泵站。機(jī)組立式安裝，泵房為多層結(jié)構(gòu)，土建工程量大，機(jī)組檢修、拆卸難度大。

根據(jù)水泵的結(jié)構(gòu)型式，結(jié)合有關(guān)的相近工程實(shí)例、泵站總體布置特點(diǎn)，以及設(shè)計(jì)流量、揚(yáng)程范圍參數(shù)，綜合比較機(jī)型優(yōu)缺點(diǎn)，選擇如下：

（1）汽蝕性能：對(duì)于水泵的必須汽蝕余量，臥式泵一般小于立式泵。臥式水泵安裝高程較高，土方開挖量稍小，但臥式泵水平面積大，同等的臺(tái)數(shù)布置情況下廠房縱向長度偏大。

（2）總體布置及運(yùn)行管理：立式泵對(duì)進(jìn)水池水位變化適應(yīng)性強(qiáng)，一般要做多層廠房，高度略大，檢修一般要先拆卸電機(jī)，工作量稍大。臥式水泵采用水平中開式，檢修維護(hù)方便。該工程一期的水源為漫灘孔隙水及巖溶裂隙水，水質(zhì)良好，泥沙含量極小，綜合分析各種泵型水力性能、機(jī)組造價(jià)、工程投資及運(yùn)行檢修等因素，工程一期的水泵結(jié)構(gòu)型式初選單級(jí)雙吸中開式離心泵和臥式雙吸離心泵。工程二期水源為地表水，考慮水泵葉輪防磨蝕性能、安全和穩(wěn)定運(yùn)行特性，二期水泵結(jié)構(gòu)型式初選臥式雙吸離心泵和軸向中開蝸殼式離心泵。

3 機(jī)組方案分析

根據(jù)工程總體布置、輸水線路及泵站分級(jí)比選結(jié)論，本工程一、二期均布置四級(jí)加壓泵站，且一、二期一～四級(jí)泵站的設(shè)計(jì)流量均相同。根據(jù)輸水流量規(guī)模，參照同類型工程經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合管理運(yùn)行便利因素，泵站一期水泵適宜臺(tái)數(shù)為3 臺(tái)～5 臺(tái)，二期水泵適宜臺(tái)數(shù)為4 臺(tái)～6 臺(tái)。為適應(yīng)梯級(jí)加壓站間流量搭配及運(yùn)行管理，一至四級(jí)泵站的水泵臺(tái)數(shù)均應(yīng)相同。考慮到工程的重要性，應(yīng)備有一定數(shù)量的備用水泵。

3.1 機(jī)組臺(tái)數(shù)方案

由于本工程泵站單機(jī)流量大、揚(yáng)程高，機(jī)組備選型號(hào)少，根據(jù)對(duì)目前國內(nèi)外市場的調(diào)研情況，一期以二級(jí)泵站為例，初擬以下三種機(jī)組臺(tái)數(shù)組合方案進(jìn)行比較：方案A：二級(jí)站選用4 臺(tái)RDLO400-935A 型離心泵，水泵在主廠房內(nèi)呈一列式布置，泵后出水按4 臺(tái)水泵（3 臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用）并聯(lián)，再合并成一根總管布置，采用單管輸水至二級(jí)泵站出水池。

方案B：二級(jí)站選用3 臺(tái)DFSS800-9/6 臥式雙吸離心泵，

水泵在主廠房內(nèi)呈一列式布置，泵后出水按3 臺(tái)水泵（2 臺(tái)運(yùn)行，1 臺(tái)備用）并聯(lián)，再合并成一根總管布置，采用單管輸水至二級(jí)泵站出水池。

方案C：二級(jí)站選用5 臺(tái)DFSS500-9/4 臥式雙吸離心泵，水泵在主廠房內(nèi)呈一列式布置，泵后出水按5 臺(tái)水泵（3 臺(tái)運(yùn)行，2 臺(tái)備用）并聯(lián)，再合并成一根總管布置，采用單管輸水至二級(jí)泵站出水池。機(jī)組選型方案見表1。

表1 機(jī)組選型表

二期工程以三級(jí)泵站為例，擬以下三種機(jī)組臺(tái)數(shù)組合方案進(jìn)行比較：

方案A：三級(jí)泵站選用6 臺(tái)DFSS800-8N/6 型離心泵，主廠房內(nèi)水泵機(jī)組呈一列式布置，泵后出水按6 臺(tái)水泵（4 臺(tái)運(yùn)行，2 臺(tái)備用）并聯(lián)，再合并成一根總管布置，由球墨鑄鐵總管輸水至四級(jí)泵站。

方案B：三級(jí)泵站選用3 臺(tái)DFSS800-9/6B 型離心泵，主廠房內(nèi)水泵機(jī)組呈一列式布置，泵后出水按4 臺(tái)水泵（3 臺(tái)運(yùn)行，1 臺(tái)備用）并聯(lián)，再合并成一根總管布置，由球墨鑄鐵總管輸水至四級(jí)泵站。

方案 C：三級(jí)泵站選用 4 臺(tái) DFSS800-9/6B 和 1 臺(tái)DFSS800-8N/6 型離心泵，主廠房內(nèi)水泵機(jī)組呈一列式布置，泵后出水按5 臺(tái)水泵（3 臺(tái)運(yùn)行，2 臺(tái)備用）并聯(lián)，再合并成一根總管布置，由球墨鑄鐵總管輸水至四級(jí)泵站。機(jī)組選型方案見表2。

3.2 機(jī)組臺(tái)數(shù)方案比較

由于二級(jí)泵站選址廠區(qū)坡度較大，地形狹小，開挖整平后可供建設(shè)面積較小，且蓄水池的調(diào)蓄能力能滿足12 天～20 天的供水需求，所以無需備用兩臺(tái)泵，方案A 較方案C 更為合理。方案B 與方案A 比較，方案B 正常運(yùn)行情況下水泵機(jī)組總功率為5600 kW，方案A 正常運(yùn)行情況下水泵機(jī)組總功率為4800 kW，方案B 總功率大于方案A，后期運(yùn)行費(fèi)用較高，且方案B 水泵效率也低于方案A，能耗較高。綜合比較，方案A 更為合理，即選擇4 臺(tái)RDLO400-935A 型離心泵作為泵站一期工程使用，6 臺(tái)RDLO500-1035A 型離心泵作為泵站二期工程使用（當(dāng)流量為4.5 m3/s 時(shí)4 臺(tái)泵運(yùn)行，當(dāng)流量為5.7 m3/s 時(shí)5 臺(tái)泵運(yùn)行）。

二期工程設(shè)計(jì)流量4.5 m3/s，加大流量5.7 m3/s。水泵臺(tái)數(shù)根據(jù)設(shè)計(jì)流量計(jì)算確定，正常運(yùn)行泵站流量為設(shè)計(jì)流量，特殊情況采取加大流量時(shí)，則方案A 為五用一備，方案B 為全部運(yùn)行無備用，方案C 為三大泵一小泵運(yùn)行，一大泵備用。方案B 運(yùn)行過程中無備用水泵，供水保證率較低，因此本設(shè)計(jì)不推薦方案B。方案C 與方案A 比較，方案C 正常運(yùn)行情況下泵組總功率為6720 kW，方案A 正常運(yùn)行情況下泵組總功率為6400 kW，方案C 總功率大于方案A，后期運(yùn)行費(fèi)用較高，且方案C 初期投資高，泵站效率也低于方案A，能耗較高。綜合比較，方案A更為合理，即選擇6 臺(tái)DFSS800-8N/6 型離心泵作為三級(jí)泵站二期使用。

3.3 機(jī)組運(yùn)行方式

水源地22 臺(tái)深井泵抽水流量通過水泵上閥門控制；四級(jí)輸水泵站每天連續(xù)運(yùn)行22 個(gè)小時(shí)，一期各級(jí)泵站設(shè)計(jì)輸水流量均為2.4 m3/s，二期各級(jí)泵站設(shè)計(jì)輸水流量均為4.5 m3/s，加大輸水流量均為5.7 m3/s，二期泵站與一期運(yùn)行狀況相似。為了提高供水靈活性，根據(jù)來水盡可能滿足不同臺(tái)數(shù)機(jī)組運(yùn)行要求，輸水泵站每級(jí)擬安裝2 臺(tái)變頻調(diào)速裝置。

3.4 機(jī)組方案選型成果

（1）地表水泵站：選用4 臺(tái)DFSS900-24/8B 型單級(jí)雙吸中開蝸殼式離心泵（3 臺(tái)運(yùn)行1 臺(tái)備用），配套4 臺(tái)YKK450-4 型710 kW 同步電機(jī)，泵站總裝機(jī)功率為2840 kW。

（2）一級(jí)泵站：一期選用 4 臺(tái) SLOW400-600（I）型單級(jí)雙吸中開蝸殼式離心泵（3 臺(tái)運(yùn)行 1 臺(tái)備用），配套 4 臺(tái)YKK560-4 型1250 kW 同步電機(jī)，泵站總裝機(jī)功率5000 kW。二期選用6 臺(tái)RDLO500-860A 型軸向中開蝸殼式離心泵（4 臺(tái)運(yùn)行2 臺(tái)備用），配套6 臺(tái)YKK710-6 型1800 kW 同步電機(jī)，泵站總裝機(jī)功率為10800 kW。

（3）二級(jí)泵站：一期選用4 臺(tái)RDLO400-935A 型離心泵（3臺(tái)運(yùn)行，1 臺(tái)備用），配套4 臺(tái)YKK630-6 型1600 kW 同步電機(jī)，泵站總裝機(jī)功率為6400 kW。二期選用6 臺(tái)RDLO500-1035A型軸向中開蝸殼式離心泵（4 臺(tái)運(yùn)行2 臺(tái)備用），配套6 臺(tái)YKK710-6 型 2000 kW 同步電機(jī)，泵站總裝機(jī)功率為12000 kW。

（4）三級(jí)站：一期選用4 臺(tái)DFSS600-6N/6A 型臥式雙吸離心泵（3 臺(tái)運(yùn)行 1 臺(tái)備用），配套 4 臺(tái) YKK560-6 型 1120 kW 同步電機(jī)，泵站總裝機(jī)功率為4480 kW。二期選用6 臺(tái)DFSS800-8N/6型臥式雙吸離心泵（4 臺(tái)運(yùn)行2 臺(tái)備用），配套6 臺(tái)YKK630-4 型1600 kW 同步電機(jī)，泵站總裝機(jī)功率為9600 kW。

（5）四級(jí)站：選用4 臺(tái)DFSS600-6/6B 型臥式雙吸離心泵（3臺(tái)運(yùn)行1 臺(tái)備用），配套4 臺(tái)YKK560-6 型1120 kW 同步電機(jī)，泵站總裝機(jī)功率為4480 kW。二期選用6 臺(tái)DFSS800-8N/6型臥式雙吸離心泵（4 臺(tái)運(yùn)行2 臺(tái)備用），配套6 臺(tái)YKK630-4型1600 kW 同步電機(jī)，泵站總裝機(jī)功率為9600 kW。

各泵站選型參數(shù)見表3。

表3 一～四級(jí)泵站工程特性表

4 結(jié)語

抽水站里，水泵的選型不僅決定著工程引水量的大小，還影響著供水的穩(wěn)定，文章根據(jù)水源和引水距離，以及機(jī)組運(yùn)行中的安全優(yōu)化問題，對(duì)一、二、三、四級(jí)泵站一二期的水泵要求進(jìn)行了探討，提出了切實(shí)可行的最佳優(yōu)化泵型選擇方案，可供抽水站建設(shè)進(jìn)行參考。