第四章 给水泵站 n4.1 泵站分类与特点 n4.2 水泵选择 n4.3 泵站变配电设施及自动测控系统 n4.4 水泵机组的布置与基础 n4.5 吸水管路与压水管路 n4.6 泵站水锤及其防护 n4.7 泵站噪声及其消除 n4.8 泵站中的辅助设施 n4.9 给水泵站的土建要求 n4.10 深井泵站 n4.11 给水泵站的工艺设计 4.1 泵站分类与特点 n4.1.1分类 (1)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。 (2)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。 (3)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。 n4.1.2取水泵站(也称一级泵站) （1）组成 水源吸水井 取水泵房 切换井 净水构筑物 注：直接送水无需切换井 n（2）设计注意点 A、泵房形式：山区一般圆形钢筋混凝土结构。“贵在平面 ” B、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。 C、在施工过程中，要注意季节。 D、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。 E、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” 。 n4.1.3送水泵站(也称二级泵站) n（1）组成 清水池 取水泵房 切换井 管网 高地水池 n（2）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： A B 二级泵房 分离式 清水池 池内式 n4.1.3 加压泵站 方式：直接串接 清水池及泵站加压方式 二级泵房 加压泵站 逆止阀 n4.1.4循环泵站 多用在企业 一般设置热水、冷水两组水泵。 生产车间 热水泵冷却构筑物 冷水泵 4.2 水泵选择 n4.2.1选泵的主要依据 流量 扬程 以及其变化规律 n(1)一级泵站的设计流量 A、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(m3h)； Qd供水对象最高日用水量(m3d)； 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=1.05-1.1 T为一级泵站在一昼夜内工作小时数。 B 、泵站将水直接供给用户或送到地下集水池 给水系统中自身用水系数，一般取 1.01-1.02 n一级泵站扬程 (1)送水至净化构筑物 (2)直接供水 HST水源井中枯水位(或最低动水位)与给水管网 中控制点的地面标高差(mH2O)； h管路中的总水头损失(mH20)； Hsev给水管网中控制点所要求的最小自由水压(也 叫服务水头)。 n(2)二级泵站的设计流量 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。 最大日用水量变化曲线 n4.2.2 选泵要点 (1)大小兼顾，调配灵活 已知：用水区的用水量从最大为795 m3h到最小为 396 m3h，逐时变化。 12Sh19型水泵特性曲线 四台不同型号水泵Q-H曲线 n(2)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。 由第一条：在用水量和所需的水压变化较大的情况 下，选用性能不同的水泵的台数越多，越能适应用 水量变化的要求，浪费的能量越少。 综合以上要点： 如选用5台泵的泵站，采用1：2：3：3：3，这样配 置的水泵可应付12种工况变化。 n(3)合理地用尽各水泵的高效段 可按不同方案计算后综合选泵 按最大日平均小时流量的70(即0.7Q日平均时) 按最大日平均小时流量的100(即1.0Q日平均时) 按最大日平均小时流量的130(即1.3Q日平均时) n(4)要近远期相结合。“小泵大基础 ” n(5)大中型泵站需作选泵方案比较。 n例 根据给水管网设计资料，己知最高日最 高时用水量为920Ls，时变化系数Kh为17 ，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。 n4.2.3 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。 (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。 (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。 备用泵的选择： (1)在不允许减少供水量的情况下，应有两套备用机组 ； (2)允许短时间内中断供水时可只设一台备用泵。 (3)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，它的型号相最常运行的工作泵相同。 (4)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。 n 备用泵相其它工作泵一样，应处于随时可以启动 的状态。 n4.2.4 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： Qf设计的消防用水量(m3h)， Q最高用水日连续最大二小时平均用水量(m3h)； Qr一级泵站正常运行时的流量(m3h)； tf补充消防用水的时间,从2448h，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。 n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。因此，应作为一种特殊情况在泵 站中加以考虑。 n4.2.5小结： 1、水泵类型选择 水泵类型主要根据扬程选择，常用有离心泵、轴流 泵、混流泵等。一般情况下，泵站设计扬程小于l0m ，宜选用轴流泵；520m，宜选用混流泵；20l00m ，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： (1)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。 (2)运行管理。一般来说，机组台数少，管理运行较方便 (3)流量调节能力。机组台数少，流量调节能力较差。 (4)备用机组：对于灌溉泵站，装机39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39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. 泵站变配电设施及自动 测控系统 n4.1 变配电系统中负荷等级及电压选择 1、负荷等级 (1)一级负荷:两个独立电源供电 (2)二级负荷:两回路供电或一回路专用线 (3)三级负荷 2、电压选择 (1)规模很小的水厂：一般为380V。 (2)中小型净水厂：6kV和10kV，10kV替代6kV。 (3)大型水厂：35kV电压。 n4. 泵站中常用的变配电系统 现代都采用由电器开关厂生产的成套设备配电屏(又 称开关柜)。 设计注意点： (1)开关柜前面的过道宽度应不小于：低压柜1.5m，高压 柜3.0m。 (2)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 n4.3 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。 (1)变电所的类型选择 独立变电所、附设变电所、室内变电所 (2)变电所的位置和数目 位置：位于用电负荷中心； 考虑周围的环境； 考虑布线是否合理； 数目：由负荷的大小及分散情况所决定； 考虑泵站的发展 (3)变电所的布置方案 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 n14.4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。 2、根据电动机的功率大小，参考外电网的电压决定电 动机的电压。 (1)功率在100kW以下，选用380V220V或220127V的 三相交流电； (2)功率在200kW以上，选用l0kV(或6kV)的三相交流电 ； (3)功率在100-200kw之间，视泵站内电机配置情况而定 ， 3、根据工作环境和条件决定电动机的外形和构造形式 。 4、根据投资少，效率高，运行简便等条件，确定所选 电动机的类型。 n4.5交流电动机调速 1、调节同步转速(高效型调速) 调节电源频率(变频调速) 改变电机极对数(变极调速) 2、调节转差率(能耗型调速、只用于异步电动机) 调节电动机定子电压 改变串入绕线式电机转子电路的附加电阻值等。 n4.6水泵机组的控制设备 直接启动：电动机功率小于10kW 减压启动：电动机功率在10kw以上 (1)手操作启动器 (2)电磁启动器 n4.7泵站自动测控系统 1控制方式 集中型控制、分散型控制、集散型控制和分布型控 制 2集散型控制 三级控制(即就地现场的手动控制、车间自动控制和 中央控制室集中控制)。