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1、第四章第四章 给水泵站给水泵站n4.1 4.1 泵站分类与特点泵站分类与特点n4.2 4.2 水泵选择水泵选择n4.3 4.3 泵站变配电设施及自动测控系统泵站变配电设施及自动测控系统n4.4 4.4 水泵机组的布置与基础水泵机组的布置与基础 n4.5 4.5 吸水管路与压水管路吸水管路与压水管路n4.6 4.6 泵站水锤及其防护泵站水锤及其防护n4.7 4.7 泵站噪声及其消除泵站噪声及其消除n4.8 4.8 泵站中的辅助设施泵站中的辅助设施n4.9 4.9 给水泵站的土建要求给水泵站的土建要求n4.10 4.10 深井泵站深井泵站n4.11 4.11 给水泵站的工艺设计给水泵站的工艺设计
2、4.1 4.1 泵站分类与特点泵站分类与特点n4.1.14.1.1分类分类(1)(1)按照水泵机组设置的位置与地面的相对标高关系按照水泵机组设置的位置与地面的相对标高关系:地地面式泵站、地下式泵站与半地下式泵站。面式泵站、地下式泵站与半地下式泵站。(2)(2)按照操作条件及方式，泵站可分为人工手动控制、半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。自动化、全自动化和遥控泵站。(3)(3)在给水工程中，常见的分类是按泵站在给水系统中的在给水工程中，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、加压泵站及循环作用可分为：取水泵站、送水泵站、加压泵站及
3、循环水泵站。水泵站。n4.1.24.1.2取水泵站取水泵站(也称一级泵站也称一级泵站)（1 1）组成）组成 水源水源吸水井吸水井 取水泵房取水泵房 切换井切换井 净水构筑物净水构筑物注：直接送水无需切换井注：直接送水无需切换井n（2 2）设计注意点）设计注意点A A、泵房形式：山区一般圆形钢筋混凝土结构。泵房形式：山区一般圆形钢筋混凝土结构。“贵在平面贵在平面”B B、在土建结构方面应考虑到河岸的稳定性、泵房筒体的抗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。浮、抗裂、防倾覆、防滑坡等方面。C C、在施工过程中，要注意季节。在施工过程中，要注意季节。D D、
4、在泵房投产后，在运行管理方面必须很好地使用好通风、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。采光、起重、排水以及水锤防护等设施。E E、在新建给水工程时，应考虑到远期扩建的可能性。其特在新建给水工程时，应考虑到远期扩建的可能性。其特点点“百年大计，一次完成百年大计，一次完成”。n4.1.34.1.3送水泵站送水泵站(也称二级泵站也称二级泵站)n（1 1）组成）组成清水池清水池 取水泵房取水泵房 切换井切换井 管网管网 高地水池高地水池n（2 2）吸水井）吸水井作用：有利于水泵吸水管道布置，作用：有利于水泵吸水管道布置，也有利于清水池的维修。也有利于清
5、水池的维修。形式：形式：A AB B二级泵房二级泵房分离式分离式清水池清水池池内式池内式n4.1.3 4.1.3 加压泵站加压泵站 方式：直接串接方式：直接串接 清水池及泵站加压方式清水池及泵站加压方式 二级泵房二级泵房加压泵站加压泵站逆止阀逆止阀n4.1.44.1.4循环泵站循环泵站 多用在企业多用在企业 一般设置热水、冷水两组水泵。一般设置热水、冷水两组水泵。生产车间生产车间热水泵热水泵冷却构筑物冷却构筑物冷水泵冷水泵 4.2 4.2 水泵选择水泵选择n4.2.14.2.1选泵的主要依据选泵的主要依据流量流量扬程扬程以及其变化规律以及其变化规律n(1)(1)一级泵站的设计流量一级泵站的设计
6、流量A A、泵站从水源取水，输送到净水构筑物。、泵站从水源取水，输送到净水构筑物。Q Qr r一级泵站中水泵所供给的流量一级泵站中水泵所供给的流量(m(m3 3h)h)；Q Qd d供水对象最高日用水量供水对象最高日用水量(m(m3 3d)d)；为计及输水管漏损和净水构筑物自身用水而加为计及输水管漏损和净水构筑物自身用水而加的系数，一般取的系数，一般取=1.05-1.1=1.05-1.1TT为一级泵站在一昼夜内工作小时数。为一级泵站在一昼夜内工作小时数。B B、泵站将水直接供给用户或送到地下集水池、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，一般取给水系统中自身用水系数，一般
7、取1.01-1.021.01-1.02n一级泵站扬程一级泵站扬程 (1)(1)送水至净化构筑物送水至净化构筑物 (2)(2)直接供水直接供水 H HSTST水源井中枯水位水源井中枯水位(或最低动水位或最低动水位)与给水管网与给水管网中控制点的地面标高差中控制点的地面标高差(mH(mH2 2O)O)；hh管路中的总水头损失管路中的总水头损失(mH(mH2 20)0)；H Hsevsev给水管网中控制点所要求的最小自由水压给水管网中控制点所要求的最小自由水压(也也叫服务水头叫服务水头)。n(2)(2)二级泵站的设计流量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对于小城市的给水
8、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，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。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最大日用水量变化曲线n4.2.2 4.2.2 选泵要点选泵要点(1)(1)大小兼顾，调配灵活大小兼顾，调配灵活 已知：用水区的用水量从最大为已知：用水区的用水量从最大为795 m795 m3 3h h到最小为到最小为396 m396 m3 3h h，逐时变化。，逐时变化。12Sh1
9、912Sh19型水泵特性曲线型水泵特性曲线四台不同型号水泵四台不同型号水泵Q-HQ-H曲线曲线n(2)(2)型号整齐，互为备用型号整齐，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。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，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。化的要求，浪费的能量越少。综合以上要点：综合以上要点：如选用如选用5 5台泵的泵站，采用台泵的泵站，采用
10、1 1：2 2：3 3：3 3：3 3，这样配，这样配置的水泵可应付置的水泵可应付1212种工况变化。种工况变化。n(3)(3)合理地用尽各水泵的高效段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可按不同方案计算后综合选泵按最大日平均小时流量的按最大日平均小时流量的7070(即即0.7Q0.7Q日日平均时平均时)按最大日平均小时流量的按最大日平均小时流量的100100(即即1.0Q1.0Q日日平均时平均时)按最大日平均小时流量的按最大日平均小时流量的130130(即即1.3Q1.3Q日日平均时平均时)n(4)(4)要近远期相结合。要近远期相结合。“小泵大基础小泵大基础”n(5)(5)大中
11、型泵站需作选泵方案比较。大中型泵站需作选泵方案比较。n例例 根据给水管网设计资料，己知最高日最高根据给水管网设计资料，己知最高日最高时用水量为时用水量为920L920Ls s，时变化系数，时变化系数K Kh h为为1 17 7，日变化日变化K Kd d为为1.31.3，管网最大用水时水头损失为，管网最大用水时水头损失为11.5m11.5m，吸水管水头损失为，吸水管水头损失为1.5m1.5m。泵站吸水井。泵站吸水井最低水位到管网中最不利点地形高差为最低水位到管网中最不利点地形高差为2m2m，用，用水区建筑物层数为水区建筑物层数为3 3层，试进行送水泵站水泵层，试进行送水泵站水泵的选型设计。的选型
12、设计。n4.2.3 4.2.3 选泵时尚需考虑的其它因素选泵时尚需考虑的其它因素 (1)(1)水泵的构造形式对泵房的大小、结构形式和泵房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。内部布置、泵站造价等有影响。(2)(2)应在保证不发生气蚀的前提下，应充分利用水泵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。的允许吸上真空高度。(3)(3)应选用效率较高的水泵，如尽量选用大泵。应选用效率较高的水泵，如尽量选用大泵。(4)(4)根据供水对象对供水可靠性的不同要求，选用一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。定数量的备用泵。(5)(5)应
13、尽量结合地区条件优先选择当地制造的成系列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。生产的、比较定型的和性能良好的产品。备用泵的选择：备用泵的选择：(1)(1)在不允许减少供水量的情况下，应有两套备用机组；在不允许减少供水量的情况下，应有两套备用机组；(2)(2)允许短时间内中断供水时可只设一台备用泵。允许短时间内中断供水时可只设一台备用泵。(3)(3)城市给水系统中的泵站，一般也只设一台备用泵。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。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
14、时，也可考虑增设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。一台备用泵，它的型号相最常运行的工作泵相同。(4)(4)如果给水系统中有足够大容积的高地水池或水塔时，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。组即可。n 备用泵相其它工作泵一样，应处于随时可以启动备用泵相其它工作泵一样，应处于随时可以启动的状态。的状态。n4.2.4 4.2.4 选泵后的校核选泵后的校核 在泵站中水泵选好之后，还必须按照发生火灾时的在泵站中水泵选好之后，还必须按照发生火
15、灾时的供水情况，校核泵站的流量和扬程是否满足消防时供水情况，校核泵站的流量和扬程是否满足消防时的要求。的要求。对于一级泵站：对于一级泵站：Q Qf f设计的消防用水量设计的消防用水量(m(m3 3h)h)，QQ最高用水日连续最大二小时平均用水量最高用水日连续最大二小时平均用水量(m(m3 3h)h)；Q Qr r一级泵站正常运行时的流量一级泵站正常运行时的流量(m(m3 3h)h)；t tf f补充消防用水的时间补充消防用水的时间,从从2448h2448h，由用户的性质和，由用户的性质和消防用水量的大小决定消防用水量的大小决定,见建筑设计防火规范；见建筑设计防火规范；计及净水构筑物本身用水的系
16、数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。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。站中加以考虑。n4.2.54.2.5小结：小结：1 1、水泵类型选择、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
17、于泵、混流泵等。一般情况下，泵站设计扬程小于l0ml0m，宜选用轴流泵；宜选用轴流泵；520m520m，宜选用混流泵；，宜选用混流泵；20l00m20l00m，宜选用单级离心泵，大于宜选用单级离心泵，大于100m100m时可选用多级离心泵。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。宜选用离心泵。2 2、水泵台数的确定：、水泵台数的确定：(1)(1)建设费与运行费。一般在同样流量情况下，机组台数越建设费与运行费。一般在同样流量
18、情况下，机组台数越少，建设费和运行费越小。少，建设费和运行费越小。(2)(2)运行管理。一般来说，机组台数少，管理运行较方便运行管理。一般来说，机组台数少，管理运行较方便(3)(3)流量调节能力。机组台数少，流量调节能力较差。流量调节能力。机组台数少，流量调节能力较差。(4)(4)备用机组：对于灌溉泵站，装机备用机组：对于灌溉泵站，装机3939台时，其中应有台时，其中应有l l台台备用，多于备用，多于9 9台时，应有台时，应有2 2台备用。对于重要城市供水泵台备用。对于重要城市供水泵站，工作机组站，工作机组3 3台及台及3 3台以下时，应增设台以下时，应增设1 1台备用机组，多台备用机组，多于
19、于3 3台，应增设台，应增设2 2台备用机组。台备用机组。综上，水泵台数要考虑各方面的因素分析确定。综上，水泵台数要考虑各方面的因素分析确定。一般情况下，中小型泵站以一般情况下，中小型泵站以3939台为宜。流量变化幅度台为宜。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。大的泵站，台数宜多；流量比较稳定的泵站，台数宜少。4.4.泵站变配电设施及自动泵站变配电设施及自动测控系统测控系统n4.4.1.1 变配电系统中负荷等级及电压选择变配电系统中负荷等级及电压选择1 1、负荷等级、负荷等级(1)(1)一级负荷一级负荷:两个独立电源供电两个独立电源供电(2)(2)二级负荷二级负荷:两
20、回路供电或一回路专用线两回路供电或一回路专用线(3)(3)三级负荷三级负荷2 2、电压选择、电压选择(1)(1)规模很小的水厂：一般为规模很小的水厂：一般为380V380V。(2)(2)中小型净水厂：中小型净水厂：6kV6kV和和10kV10kV，10kV10kV替代替代6kV6kV。(3)(3)大型水厂：大型水厂：35kV35kV电压。电压。n4.4.泵站中常用的变配电系统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现代都采用由电器开关厂生产的成套设备配电屏(又称又称开关柜开关柜)。设计注意点：设计注意点：(1)(1)开关柜前面的过道宽度应不小于：低压柜开关柜前面的过道宽
21、度应不小于：低压柜1.5m1.5m，高压柜，高压柜3.0m3.0m。(2)(2)背后检修的开关柜与墙壁的净距不宜小于背后检修的开关柜与墙壁的净距不宜小于0.8m0.8m。高、低压配电室注意：门、架线、高度高、低压配电室注意：门、架线、高度 保证：安全、方便保证：安全、方便n4.4.3.3 变电所变电所 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。仪表、连接母线和电缆等组成。(1)(1)变电所的类型选择变电所的类型选择 独立变电所
22、、附设变电所、室内变电所独立变电所、附设变电所、室内变电所 (2)(2)变电所的位置和数目变电所的位置和数目 位置：位于用电负荷中心；位置：位于用电负荷中心；考虑周围的环境；考虑周围的环境；考虑布线是否合理；考虑布线是否合理；数目：由负荷的大小及分散情况所决定；数目：由负荷的大小及分散情况所决定；考虑泵站的发展考虑泵站的发展 (3)(3)变电所的布置方案变电所的布置方案 变电所与水泵房的组合布置变电所与水泵房的组合布置1、水泵房；、水泵房；2、低压配电室、低压配电室(包括值班室包括值班室)；3、变压器室；、变压器室；4、高压配电室、高压配电室n14.4.4.4常用电动机常用电动机1 1、根据所
23、要求的最大功率、转矩和转数选用电动机。、根据所要求的最大功率、转矩和转数选用电动机。2 2、根据电动机的功率大小，参考外电网的电压决定电动、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。机的电压。(1)(1)功率在功率在100kW100kW以下，选用以下，选用380V380V220V220V或或220220127V127V的的三相交流电；三相交流电；(2)(2)功率在功率在200kW200kW以上，选用以上，选用l0kV(l0kV(或或6kV)6kV)的三相交流电；的三相交流电；(3)(3)功率在功率在100-200kw100-200kw之间，视泵站内电机配置情况而定，之间，视泵站内
24、电机配置情况而定，3 3、根据工作环境和条件决定电动机的外形和构造形式。、根据工作环境和条件决定电动机的外形和构造形式。4 4、根据投资少，效率高，运行简便等条件，确定所选电、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。动机的类型。n4.4.5.5交流电动机调速交流电动机调速1 1、调节同步转速、调节同步转速(高效型调速高效型调速)调节电源频率调节电源频率(变频调速变频调速)改变电机极对数改变电机极对数(变极调速变极调速)2 2、调节转差率、调节转差率(能耗型调速、只用于异步电动机能耗型调速、只用于异步电动机)调节电动机定子电压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
25、阻值等。改变串入绕线式电机转子电路的附加电阻值等。n4.4.6.6水泵机组的控制设备水泵机组的控制设备 直接启动：电动机功率小于直接启动：电动机功率小于10kW10kW 减压启动：电动机功率在减压启动：电动机功率在10kw10kw以上以上(1)(1)手操作启动器手操作启动器(2)(2)电磁启动器电磁启动器n4.4.7.7泵站自动测控系统泵站自动测控系统1 1控制方式控制方式 集中型控制、分散型控制、集散型控制和分布型控制集中型控制、分散型控制、集散型控制和分布型控制2 2集散型控制集散型控制 三级控制三级控制(即就地现场的手动控制、车间自动控制和中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央控制室集中控制)。