與泵站課件-第8講給水泵

1第四章給水泵站（第1～4節(jié)）要點(diǎn)：水泵選型、臺(tái)數(shù)、泵站電氣設(shè)備、泵機(jī)組布置2前言目的：掌握泵站設(shè)計(jì)與管理技術(shù)主要內(nèi)容：水泵、管道、機(jī)電設(shè)備的計(jì)算和選用，水泵機(jī)組布置，基礎(chǔ)安裝，吸壓水管管徑確定、閘閥布置等。合理選用輔機(jī)設(shè)施，保證泵、管、機(jī)正常運(yùn)行。包括計(jì)量、充水、起重、排水、通風(fēng)、減噪、采光、交通以及水錘防護(hù)等3第一節(jié)泵站分類

主要掌握：各泵站的用途和特點(diǎn)1、

取水泵站：均勻供水，泵型單一，運(yùn)行調(diào)度簡(jiǎn)單，有時(shí)有調(diào)節(jié)流量要求；

泵房需適應(yīng)水位變化，有固定式（圓形地下式泵房）和移動(dòng)式（泵船），占地面積較小。2、

送水泵站：有分級(jí)供水、等壓供水要求，泵型及臺(tái)數(shù)較多，運(yùn)行管理復(fù)雜；多為半地下式和地面式矩形泵房，占地面積較大。3、加壓泵站：用于分壓供水，分時(shí)段運(yùn)行，低峰期不加壓4、循環(huán)泵站：用于循環(huán)使用的生產(chǎn)用水的增壓泵型復(fù)雜，臺(tái)數(shù)多（供水安全性高，備用率大），流量大、揚(yáng)程小，多為混流泵或軸流泵；分冷泵組和熱泵組（強(qiáng)制循環(huán)時(shí)）

要求自灌，泵房多為地下式（或濕式）4第二節(jié)水泵選擇

一、選泵的主要依據(jù)：

用戶需要流量、揚(yáng)程及其變化1、泵站從水源取水，輸送到凈水構(gòu)筑物

（一泵房、取水泵房）

流量：

式中：為漏損和自身用水系數(shù)

揚(yáng)程：

（另加安全水頭）5

2、泵站直接向用戶供水或送至地下集水池

（二泵房、送水泵房）

流量：

式中:__給水系統(tǒng)自身用水系數(shù)揚(yáng)程：

式中：靜揚(yáng)程為水源井中枯水位至管網(wǎng)控制點(diǎn)地面標(biāo)高差；服務(wù)水頭為管網(wǎng)控制點(diǎn)所要求的最小自由水壓6二級(jí)泵站運(yùn)行特點(diǎn)對(duì)小城市，均均供水，實(shí)際流量按最高日平均時(shí)計(jì)，據(jù)此計(jì)算水塔調(diào)節(jié)容積；對(duì)大城市，多采用無(wú)水塔、多水源、分散供水系統(tǒng)，泵站分級(jí)供水，設(shè)計(jì)流量按最高日最高時(shí)用水量計(jì)算，利用調(diào)速并聯(lián)等方式進(jìn)行流量調(diào)節(jié)。

7

二、泵的選型及臺(tái)數(shù)1、滿足最大工況要求（利弊分析）例：已知：解：考慮最大流量（795）和最大揚(yáng)程

H=1+2+9.3+6+1.5=19.8由（Q，H）：（795,19.8）選用4臺(tái)12sh19泵，三用一備82、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，避免過(guò)大浪費(fèi)揚(yáng)程揚(yáng)程浪費(fèi)是因?yàn)椋河盟康淖兓?、水位的變化，最大流量和揚(yáng)程同時(shí)發(fā)生的機(jī)率很小用水量減小，管路損失減小，而泵揚(yáng)程加大，造成較大的揚(yáng)程浪費(fèi)，且增加漏水（如4－8圖）9

水泵型號(hào)及臺(tái)數(shù)的優(yōu)化選擇泵型號(hào)越多、揚(yáng)程浪費(fèi)越小但安裝及管理復(fù)雜、且不利備用采用多臺(tái)同型號(hào)泵并聯(lián)運(yùn)行，臺(tái)數(shù)選擇應(yīng)便于流量調(diào)節(jié)例：二級(jí)泵站供水量變化較大，應(yīng)合理選用不同性能水泵，做到大小兼顧，運(yùn)行中可靈活調(diào)度，一般選3～6臺(tái)泵；3臺(tái)：1:2:2(可配置5種流量)6臺(tái):1:1:2.5:2.5:2.5:2.5（可配制14種流量）合理用盡高效段例：0.85Qp~1.15Qp(P128例:可分別按最大日平均時(shí)的0.7,1.0,1.3選泵，水泵組工作范圍為所選流量范圍的上、下限)選擇高效泵，且使單泵工況點(diǎn)位于高效區(qū)右下方，以使多數(shù)泵均能在高效區(qū)運(yùn)行10例題：已知最高日最高時(shí)用水量920L/s,Kh=1.7,Kd=1.3,管網(wǎng)最大用水時(shí)泵站內(nèi)水損11.5m,輸水管水損1.5m,地形高差2m,用水區(qū)建筑物層數(shù)為3（16m）流量范圍：最大日最高時(shí)流量：920平均日最高時(shí)流量：920／1.3＝708平均日平均時(shí)流量：920／1.3／1.7＝416最大日平均時(shí)流量：920／1.7=541(0.7×0.85×541=)321~(1.3×1.15×541=)809揚(yáng)程范圍：H=2+1.5+11.5+2+16+2(Q=920)H=2+2+16+2(Q=30)在型譜圖上劃出ab線給出符合流量揚(yáng)程需求的方案：最高揚(yáng)程和最大流量11型譜圖選泵(P152圖4-12）12例題中方案比較（P153表4-1）133、選泵小結(jié)原則：根據(jù)實(shí)際工作中可能發(fā)生的最不利工況選泵；對(duì)其他不利工況進(jìn)行校核（1）合理選型和臺(tái)數(shù)：大小兼顧、調(diào)配靈活，型號(hào)整齊、互為備用，合理用盡高效段，選用大泵、減少臺(tái)數(shù)Q、H變化均小的泵站：臺(tái)數(shù)滿足備用，型號(hào)力求一致（選3-2臺(tái)水同型號(hào)泵）Q、H變化較大泵站：型號(hào)、臺(tái)數(shù)滿足不同流量需要（2-3種型號(hào)泵，大泵臺(tái)數(shù)較小泵臺(tái)數(shù)多，力求各種工況下的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行）例：3-6臺(tái)泵，設(shè)計(jì)流量比：3臺(tái)（1：2：2）（5種流量）；

6臺(tái)（1：2.5：2.5：2.5：2.5：2.5）(14種流量)143、選泵小結(jié)（2）備用泵的選擇：根據(jù)供水標(biāo)準(zhǔn)按大泵備用（3）泵型選擇對(duì)泵房結(jié)構(gòu)、布置、占地面積大小有關(guān)（4）保證吸水條件，并充分利用吸上真空高度減少泵站埋深（5）考慮發(fā)展：土建工程按遠(yuǎn)期施工，設(shè)備按近期安裝15三、工況點(diǎn)校核1、一泵房向清水池補(bǔ)充消防儲(chǔ)備用水（P154備用泵流量按式4-5計(jì)算）2、二泵房（1）事故工況：特點(diǎn)是流量小（要求滿足正常用水的75%）、揚(yáng)程大

(2)消防工況：特點(diǎn)是流量大量增加，低壓制時(shí)揚(yáng)程不高（自由水壓滿足10m），不滿足揚(yáng)程時(shí)適當(dāng)調(diào)整管網(wǎng)中各個(gè)管徑減少水損；流量不滿足時(shí)可利用備用泵或增設(shè)消防用泵16第三節(jié)泵站變配電設(shè)施及自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)要點(diǎn)：電壓等級(jí)、變電所組成、電機(jī)種類、變頻調(diào)速方法及適用范圍、泵站自控運(yùn)行17一、變配電系統(tǒng)負(fù)荷等級(jí)及電壓選擇1、負(fù)荷等級(jí)根據(jù)停電造成的危害：一級(jí)負(fù)荷：兩個(gè)獨(dú)立電源供電（人身傷亡）二級(jí)負(fù)荷：兩回路供電或一回路專用線路供電（造成大量廢品的產(chǎn)生，城市水廠屬此類）三級(jí)負(fù)荷：生活用水小型水廠2、電壓選擇與泵站規(guī)模和供電距離有關(guān)：380V（220V）（P<100KW）、

6KV、10KV（中小型水廠）、35KV（大型水廠）

18二、變配電系統(tǒng)

（P133圖4-13～14）總變電所（雙電源）：主變壓器：10KV→6KV廠變壓器：10KV→380V變壓器容量：按負(fù)荷的100%-75%油開關(guān)：操作用開關(guān)，開關(guān)盒內(nèi)裝有變壓器油，接通與斷開瞬間起滅弧作用隔離開關(guān)：在油開關(guān)檢修時(shí)切斷電路，高壓電路在斷路情況下使用，避免帶負(fù)荷拉閘造成的強(qiáng)電弧

19變配電系統(tǒng)廠變電所（雙回路電源）注意：水泵閉閥啟動(dòng)過(guò)程，先推上隔離開關(guān)，再推上油開關(guān)高壓配電屏：油開關(guān)、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、電流表、電壓表、功率表低壓配電屏：普通閘刀開關(guān)作隔離開關(guān)采用成套設(shè)備（開關(guān)柜）開關(guān)柜布置應(yīng)遵守（P158）由低壓配電室到水泵房要方便由低壓配電室到高壓配電室、變壓器室要方便要考慮操作路線，上下班進(jìn)出方便20三、變電所

1、作用：用于接收、變換和分配電能的電氣裝置2、組成：變壓器、開關(guān)設(shè)備、保護(hù)電器、測(cè)量?jī)x表、連接母線和電纜3、類型：獨(dú)立變電所（浪費(fèi)大，少用）、附設(shè)變電所、室內(nèi)變電所4、位置和數(shù)目：根據(jù)負(fù)荷的大小和分散情況決定（如負(fù)荷大、數(shù)量少且集中，則集中布置——一二級(jí)泵站，反之負(fù)荷小、數(shù)量大且分散，則分散布置——深井泵站）布置：變電所應(yīng)盡量靠近電源，低壓配電室盡量靠近泵房；線路順直、盡量短；交通方便21四、常用電動(dòng)機(jī)

1、根據(jù)最大功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)數(shù)選用電機(jī)

2、根據(jù)電動(dòng)機(jī)功率大小，參考點(diǎn)網(wǎng)電壓決定電動(dòng)機(jī)電壓（P160）

3、

根據(jù)工作環(huán)境選外形及構(gòu)造：防護(hù)式電機(jī)（不潮濕、少塵），封閉自扇冷式電機(jī)（潮濕、多塵），防潮式電機(jī)（暫時(shí)、露天）

4、根據(jù)投資、效率及運(yùn)行條件等因素選用電機(jī)類型：（1）鼠籠式（Y、JS、JO2）：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)廉、工作可靠、維護(hù)方便、易于自動(dòng)化控制；起動(dòng)電流大（4～7倍額定電流）（2）繞線型電動(dòng)機(jī)（YR、JR、JRQ）：適用于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、功率較大或許調(diào)速的情況，控制系統(tǒng)復(fù)雜（3）同步電機(jī)：功率因素高，大型機(jī)組采用（>300kw）

22五、交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速改變電機(jī)轉(zhuǎn)速

（P137式4-6，4-7）通過(guò)調(diào)節(jié)交流電機(jī)的頻率、極對(duì)數(shù)、轉(zhuǎn)差率改變電機(jī)轉(zhuǎn)速同步電機(jī)：

調(diào)節(jié)同步轉(zhuǎn)速（變頻、變極）、效率高

異步電機(jī)：

調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)差率、效率低

232425變頻調(diào)速特點(diǎn)：可用于同步或異步電機(jī)；轉(zhuǎn)矩一定，頻率大，轉(zhuǎn)速大；頻率小，轉(zhuǎn)速小；在某一頻率下，負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化時(shí)，其轉(zhuǎn)速變化不大——機(jī)械特性硬機(jī)械特性：轉(zhuǎn)速－轉(zhuǎn)矩特性變壓調(diào)速的機(jī)械特性軟電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差損耗小，效率高無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍大需變頻器26六、水泵機(jī)組的控制設(shè)備

1、啟動(dòng)方式電機(jī)功率<10kw可直接啟動(dòng)，否則需減壓?jiǎn)?dòng)，深井泵均采用減壓?jiǎn)?dòng)2、

啟動(dòng)器（1）手操作啟動(dòng)器

(2)電磁啟動(dòng)器便于遙控27七、自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)

1、控制方式（目的：實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)控和自動(dòng)控制）技術(shù)基礎(chǔ)：IAC技術(shù)（儀表化、自動(dòng)化、控制化）控制方式：集中型控制、分散型控制、集散型控制、分布式控制2、集散型控制（指揮權(quán)集中、控制權(quán)分散）三級(jí)控制：現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制、車間自動(dòng)控制、中央控制室集中控制技術(shù)基礎(chǔ)：工控機(jī)（IPC）、可編程控制器（PLC）、及智能化儀表群（P140圖4-17）（功能分散、危險(xiǎn)分散、提高系統(tǒng)可靠性）

28七、自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)3、

泵站中的測(cè)控過(guò)程（1）取水泵站：PLC控制子站：監(jiān)控機(jī)組設(shè)備、對(duì)水源、清水池有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和監(jiān)控。如電機(jī)電流電壓、功率、閘閥狀態(tài)、河流水位濁度；清水池水位流量揚(yáng)程。自動(dòng)控制：遠(yuǎn)程控制和全自動(dòng)控制（根據(jù)水源進(jìn)水量和出廠水流量決定原水泵開啟臺(tái)數(shù)，并根據(jù)開啟情況讓輪換工作）（2）送水泵站：自動(dòng)控制：根據(jù)出廠水壓和流量確定清水泵的啟停水泵控制：按出廠水壓力，控制1-2臺(tái)恒速泵為基本工作泵，并逐步調(diào)節(jié)調(diào)速泵運(yùn)行的臺(tái)數(shù)和轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)：與取水泵站不同之處為監(jiān)測(cè)管網(wǎng)中各測(cè)點(diǎn)的壓力參數(shù)

29第四節(jié)水泵機(jī)組的布置與基礎(chǔ)30一機(jī)組布置1、

原則工作安全、可靠，管道總長(zhǎng)度按、管件少，便于維修、管理，考慮擴(kuò)建2、

排列形式（1）

縱向排列：機(jī)組軸線平行單排并列（IS泵單級(jí)單吸懸臂式離心泵），使吸水管保持順暢（2）

橫向排列：機(jī)組軸線平行單行順列（側(cè)向進(jìn)出水的水泵Sh型、SA型雙吸泵），泵房長(zhǎng)度稍長(zhǎng)，但跨度減小，進(jìn)出水管順直，水力條件好（3）

橫向雙行排列（圖4-22）雙吸泵、臺(tái)數(shù)較多或深井泵房采用31323、機(jī)組之間各部尺寸

（P142圖4-19、P143圖4-21）考慮交通、安全、檢修方便等因素

吸水管側(cè)至少1m，出水管側(cè)至少3m，門前區(qū)至少1m，橫軸長(zhǎng)度＋0.5m，檢修距離0.7m33二、機(jī)組基礎(chǔ)1、作用：支撐并固定機(jī)組，使之運(yùn)行平穩(wěn)、防止劇烈振動(dòng)和基礎(chǔ)不均勻沉陷2、設(shè)計(jì)要點(diǎn)（1）基礎(chǔ)尺寸按水泵安裝尺寸選取（P143）（外邊緣尺寸加混凝土0.15－0.20m保護(hù)層厚），基礎(chǔ)高度應(yīng)滿足大于機(jī)組總量的