水利工程中轴流泵及其附属系统的选型设计
某年中央1号文件《中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定》下达,7月8日至9日,中央水利工作会议在北京举行,主席在讲话中指出,“兴水利,除水害,历来是治国安邦的大事。”水利工程尤其是排游和灌溉关系国计民生和安全,所以国家加大了这方面的投资。由于排涝和灌溉扬程一般都比较低,所以选用轴流泵也越来越多。轴流泵在农田灌溉、城乡排涝、排污或其它水利工程中获得广泛应用。常用的轴流泵有立式轴流泵和潜水轴流泵,轴流泵在工程中的设计选型主要从以下几个方面入手。
一、泵站净扬程
泵站净扬程由以下公式计算得出:
最大净扬程出水池最高水位(m)-前池最低水位(m)
最小净扬程H=出水池最低水位(m)-前池最高水位(m)
设计净扬程H=出水池设计水位(m)-前池设计水位(m)
二、泵站扬程计算
泵站设计扬程由以下公式计算得出:
Hr——泵站的设计扬程,Hr=Hjr+hf+V²/2g
Hjr——泵站设计净扬程
hf——进出水系统的水头损失
V²/2g——广东南方水泵出口动能损失
根据泵站进、出水池的水位,考虑在设计流量时的进出水系统的水力损失、扩散管水力损失、出口断流装置损失、出口流速动能即可计算设计扬程。出口断流装置损失根据选用的装置种类进行计算。
三、泵型选择
南方水泵根据泵站的运行扬程范围,当泵站的扬程范围小于12m时,优先采用技术很成熟、应用很广泛的轴流泵,轴流泵的泵型又分为立式轴流泵和潜水轴流泵等。
在选用立式轴流泵和潜水轴流泵时主要从以下几个方面去比较:
1)大型潜水电机制造经验尚不成熟,大型泵站的轴流泵应采用立式轴流泵。
2)从南方水泵运行来看,潜水轴流泵潜入水中,不需清水润滑和冷却,且运行维护简单,机泵运行平衡性好、稳定、振动小、噪音低。
3)从机组价格来看,立式轴流泵的机电投资较少,潜水轴流泵一次性投资大、配置简单。
4)从土建投资来看,潜水轴流泵的开挖深度稍大,但厂房结构简单,立式轴流泵需设置相对复杂的主厂房,所以混凝土浇筑土方量远大于潜水轴流泵,潜水轴流泵站的整体投资要小于立式轴流泵组。
5)从水泵运行管理来看,潜水轴流泵因泵组都设置于地面以下,对于远离市区且比较分散的泵站群来说更易于管理。
6)从泵组的安装程序和费用来看,因潜水轴流泵与电机构成一体,无需在现场进行装配,安装简便,费用低。
2016/7/30水利工程中轴流泵及其附属系统的选型设计_南方泵业股份有限公司www.cnpumpcn.com
四、广东南方水泵台数的选择
泵站设计规范规定,泵站装机台数以3~9台为宜。流量变幅大的泵站,台数宜多;流量变幅小的泵站,台数宜少。台数的多少涉及到机电和土建投资的变化,所以要进行经济比较,另外还要根据泵站规模和国内主要泵厂的产品性能和样本,选用泵组台数。
五、电动机功率
应计算在设计工况下的配套电动机的功率,并计算在校核工况下(最大流量及对应扬程情况下)的配套电动机的功率,取最大的配套电动机功率,储备系数按1.05~1.1选取。
六、选型应用实例
东莞南方泵业根据以上确定的泵站扬程、水泵流量,在厂家提供的选型曲线上即可选出相应的泵型。
以安徽鸭儿沟泵站选型为例:
根据规划,泵站的设计排涝流量为Q=17m3/S,泵站运行扬程经计算,设计扬程为Hr=7.61m,最大运行扬程9.18m,最小运行扬程2.18m,设计过程中对装机台数5台和8台进行了性能和经济比较,对照厂家样本,本泵站可装机5台36ZLB-7.6立式轴流泵组或8台28ZLB-7.0立式轴流泵组。
(1)南方水泵厂从运行参数来看,两种装机台数均可满足本泵站的要求。
(2)从机电设备费用来看,由于装机5台泵组需采用高压电机,而装机8台泵组可采用低压电机。机电设备费用5台泵组比8台泵组费用高约51万元。
(3)从厂房开挖深度来看,装机5台泵组较装机8台泵组多开挖0.5m。
(4)从土建费用来看,装机5台泵组较8台泵组土建投资少30万元,但泵站总投资较8台泵组投资多21万元。
同时,对装机6台泵组方案进行了初步比较:装机6台泵组,南方水泵型号为900ZLQ-85(+2°),配套电机为JSL1410-12,可采用电压等级为6000V的标准电机或电压等级为380V的非标电机,但泵组设备投资较8台泵组方案多8万元(低压电机)或26万元(高压电机),土建投资基本相同,但8台泵组运行更灵活,通过比较,选用装机8台泵组。
图1:28ZLB-7.0轴流泵性能曲线
选用的28ZLB-7.0轴流泵性能曲线和工作区域见图1。
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