嘎醉河水库提水泵站水泵选型设计及节能效果分析

2014年第10期(第42卷)黑龙江水利科技HeilongjiangScienceandTechnologyofWaterConservancyNo.10.2014(TotalNo.42)文章编号:1007－7596(2014)10－0060－03嘎醉河水库提水泵站水泵选型设计及节能效果分析杨超(贵州省水利水电勘测设计研究院，贵阳550002)摘要:在恒定供水流量、大扬程变幅的泵站中，合理的选择水泵机组的型式及设计参数不仅关系到泵站供水的可靠性、安全性，也能降低工程投资和更好地发挥工程的效益。嘎醉河水库提水泵站的最大扬程为83m，平均扬程为44m，最小扬程为31.5m，扬程变幅为Hmax/Hmin=2.635，设计总流量为2448m3/h。针对扬程变幅大这一特点，对水泵的型式进行综合的技术经济比较，降低土建的投资，并确定水泵最优运行工况点，以达到减少运行维护费用，节约能源的目的。关键词:提水泵站;扬程变幅大;水泵;节能中图分类号:TV675文献标识码:B［收稿日期］2014－04－12［作者简介］杨超(1987－)，男，贵州贵阳人，助理工程师。1概述凯里嘎醉河水库工程位于贵州省黔东南州凯里市境内清水江支流鸭塘河上，本工程近期的开发任务是以供水为主，供水对象为凯里市城市生活和一般工业用水，属中型水库，具有多年调节特性。主要枢纽建筑物有大坝、溢洪道、底孔、取水管、泵站、出水管线等。提水泵站位于坝后，自嘎醉河水库取水，水泵加压后输水至已建成的里禾水库渠道后自流至水厂供水，供水量为2448m3/h，装机规模定为4×280kW(3用1备)。2工程取水方式比选本泵站为库内取水，管路及阀门的水头损失暂按3m确定。因此最大净扬程为83m，最小净扬程为31.5m，P=95%设计净扬程为58m，提水流量为2448m3/h。由于扬程变幅很大，可考虑以下几种取水方式:2.1深井泵“平硐+深井”取水该方案就是在水库岸边先打一竖井，再打一水平隧洞穿入水库，将水库水引入竖井。由于受水库水位变幅的影响，最大扬程与最小扬程的比值为2.635，范围太大，深井泵轴较长(约52m)，且在该扬程变幅范围内无法保证深井泵在高效区稳定的运行，既不节能又不能保证供水的可靠性［1］。2.2深井泵“库内框架式”取水库内框架式泵房方案，也就是将补给水泵房设置在水库库区内，一般应布置在较缓岸坡，下部结构采用框架式，四周进水，取水设施采用深井泵。该方案不仅厂房结构复杂，因此不可取。2.3浮船式泵站取水该方案适用条件是河流水位变幅在10～35m，河床较稳定，联络管采用摇臂式接头时，岸坡角度宜＞45°。浮船式取水的特点:①由于浮船随河水面涨落而自动的上下移动取水，它所取的水始终是水源体的表层水，因而取水含沙量最少，受河床泥沙影响小;②由于吸水室浅，所用清污设备简单、可靠、造价低;③它在江河水位变幅较大时比固定式取水泵房投资低，上马快;④它的缺点是:洪水期运行时，随着江水涨落拆换输水管接头，贵州山区山洪特点是涨得快、落得快，因此拆换水管接头困难;还需定期对钢结构作防腐处理等运行管理、维护较麻烦。2.4坝后固定式取水坝后固定式泵房取水方案，是用一根直径为DN800长为85m的压力钢管接直径为0.4m长为—06—杨超:嘎醉河水库提水泵站水泵选型设计及节能效果分析第10期330m的水库导流洞将水引至泵房，加压后经两根直径为DN600长为180m的压力钢管提水至已建的里禾水库渠道自流至水厂，该方案厂房结构简单，管路可靠，且所选用的中开离心泵通过变频运行能很好的满足在该扬程变幅范围内高效、稳定的运行，节能效果显著，检修维护成本低［2］。因此根据本站实际情况，经与相关专业商讨后共同决定，最终选择坝后式泵房的取水方案。3主泵选择3.1水泵设计工况点的确定首先，本泵站从库内有压取水，受水库水位变幅影响，净扬程范围为31.5～83m，最大扬程与最小扬程的比值即2.63，范围太大。经过调研国内外水泵生产厂家，考虑采取对水泵进行变频调速措施以满足本工程的实际要求。其次，本泵站P=95%对应的扬程为58m，如果以H=58m作为水泵的设计扬程Hr，Qr=816m3/h作为水泵的设计流量，经过咨询多家国内外专业的水泵生产厂家得知:若不变频，当Hmax=83m时水泵不能正常出水，且在水头段31．5～58m之间水泵每年运行所消耗的电量比变频后多约110万kW·h;若采取变频技术，则水泵在Hmax=83m，Qr=816m3/h时比在H=58m，Qr=816m3/h时轴功率增大80kW左右，这样很容易损坏水泵，不能保证水泵的安全运行。因此，设计上考虑以最大扬程83m作为水泵的设计扬程，816m3/h作为水泵的设计流量，即Hr=83m，Qr=816m3/h作为水泵的设计工况点来选型，通过变频降速运行来满足水泵扬程的变化，这样既