小型水库取水的水泵选型-以全禄蓄淡抗咸水库为

摘　要：小型水库取水不同于中大型水库取水，小型水库取水具有规模小、扬程低、扬程变化幅度小的特点，其中水泵选型作为小型水库取水的核心工作，水泵选型是否科学合理，直接决定小型水库取水工程的成败。本文以全禄蓄淡抗咸水库为例，从水库水泵选型的相关概念谈起，然后对全禄水库水泵选型的相关资料及水泵选型方案进行论述，最后就选择的水泵选型后水泵的性能进行分析。

关键词：小型水库 取水 水泵选型 全禄蓄淡抗咸水库
　　前言
　　全禄蓄淡抗咸水库作为一个典型的抗咸水库，全禄抗咸水库的取水泵站设置在西江口处，全禄水库取水具有规模小、扬程低、扬程变化幅度小的特点。考虑到水泵的型式不仅会对取水泵站的安全稳定运行产生直接影响，而且在很大程度上决定水泵的效率以及泵站的运行费用，因此泵型选取须充分考虑取水泵站的建造特点，保证水泵的选型以安全稳定运行为主，并兼顾水泵的运行效率，从而可以取得良好的技术经济性能，实现节能减排的目的。
　　
一、水库水泵选型概述
（一）水库取水水泵的类型
　　水库的取水泵房吸水井最低水位为-2.09m，水库最高水位为36.93m，主要考虑包括离心泵和轴流泵这两种不同的类型。以下分别对这两种不同的低扬程水泵进行分析和说明：
　　1、离心泵
　　离心泵的流量范围很大，流量和压力都平稳，没有波动。它的转数比较高，可以与电动机和汽轮机直接相连，传动机构简单紧凑，而且操作方便可靠，调节和维修容易，并易于实现自动化和远距离操作。并且占地面积小，设备和修理费用都较低廉。比起离心泵的缺点，虽然离心泵有一定缺点，但优点更多。
　　2、轴流泵
　　此水库最低最高水位高差大，而轴流泵不能随便将流量减小，否则，水泵将会出现不稳定工作状态，且产生剧烈的振动和噪音，效率也急剧地下降，这对水泵工作是很不利的。且轴流泵不宜采用变阀来调节水泵性能。

（二）水泵选型的影响因素
　　水泵选型的影响因素主要体现在如下几点：
　　第一、设计扬程及设计流量。其中设计流量可以提供选择水泵台数的大致范围，而设计扬程是决定水泵类型的根本因素。
　　第二、进、出水池的水位变幅。进、出水池的水位变幅主要对水泵的结构以及进、出水流道和泵房结构的型式产生影响。
　　第三、水泵效率、运行稳定性、汽蚀性能是影响水泵选型的重要技术参数。
　　第四、水泵的比转速及气蚀比转速。水泵的比转速及气蚀比转速是反映水泵性能的综合性参数，可按它们的大小对水泵进行分类，也可用以上两个参数的大小来判别水泵的相似性。可以这样说，如果在选型时能大致确定水泵的比转速及气蚀比转速，即可大致选定水泵的类型。
（三）水泵选型要遵循的原则
　　水泵选型时要遵循如下几个方面的原则：
　　第一、保证选择的水泵类型可以在高效率范围内很好的满足设计流量以及设计扬程的相关具体要求。
　　第二、要按照选用的水泵机组，科学合理的进行建站投资，做好水库取水工程的投资控制。
　　第三、确保选择的水泵类型便于维修和管理，而且运行费用一定要经济划算。
　　第四、选择的水泵类型一定要具有很好的水力特性以及抗气蚀性能。
　　
二、全禄抗咸水库取水水泵类型的选择说明
（一）全禄抗咸水库取水水泵类型选择的相关资料及设计扬程的计算
　　1、全禄抗咸水库取水水泵类型选择的相关资料
　　全禄抗咸水库的取水泵房及水库资料、输水管道资料以及输水管道管件及阀门统计资料分别如下表所示。
表1 取水泵房及水库资料表
吸水井最低水位（m）
-2.8
全禄水库最高水位（m）
36.2
全禄水库最低水位（m）
16
泵房地面标高（m）
-1.3
安全水头（m）
2
水泵基础高度（m）
0.25

表2 输水管道资料
公称管径
管材
管道长度m
DN1400
钢管
250
DN1600
钢管
304
DN1600
混凝土管
1380

表3 输水管道管件及阀门统计表
DN1400管
DN1600管
类型
数量
类型
数量
弯管30°
5
弯管30°
24
弯管40°
2
弯管35°
1
弯管45°
4
钢制焊接弯管45°
7
弯管50°
1
弯管60°
1
弯管60°
1
弯管90°
2
弯管90°
2
出口
1
直三通
1
阀门
2
斜三通
1

　
变径DN1400~1600
1


蝶阀
2



2、全禄抗咸水库取水水泵设计扬程的计算说明
　　根据全禄抗咸水库和全禄水厂现有取水泵房，以及全禄抗咸水库输水管道的资料对水泵的设计扬程进行计算。其中对全禄抗咸水库取水水泵设计扬程的计算说明主要包括如下内容：
　　第一、当水库在最低水位16m时，水泵取水量为4167m3/h（两台工作，日取水量为20万m3/d），所需扬程为26m。
　　第二、当水库水位在最高水位36.2m时水泵取水量为4167m3/h（两台工作，日取水量为20万m3/d），所需扬程为46.2m。
　　第三、根据各厂家的设备选型，水泵的进出口略有不同，因此各厂家的水泵所需扬程略有差别，以上数据按照连成水泵进口口径φ800，水泵出口口径φ700计算。
　　第四、按照水泵的安装高度和吸水井最低水位进行计算，当水泵取水量为4167 m3/h（两台工作，日取水量为20万m3/d），水泵的实际运行所需汽蚀余量为6.7m。
（二）全禄抗咸水库取水水泵类型的选择方案
　　根据水泵计算数据，全禄抗咸水库对上海连成水泵、长沙水泵、上海凯泉水泵和上海凯斯比水泵进行了联系。考虑到现有泵房仅预留有两个泵位，距离约为12m。为保证安装水泵后有安全的检修空间，本工程不设备用泵，两台水泵同时运行，水泵尺寸不能大于4.9m。（水泵按4.9m考虑，两台水泵间的间隔距离仅为0.7m），其中四家水泵厂家生产的水泵性能参数如下表所示。
　　表4 四家水泵厂家生产的水泵性能参数表
水泵参数
水泵中心高度m
水泵+电机长度
电机功率
水泵效率
汽蚀余量
水泵流量（m3/h）
水泵扬程（m）
连成水泵
　　1.2
　　4900mm
　　710kw
　　87%
　　5.2m
　　4167
　　46
长沙水泵
　　1.05
　　4460mm
　　710kw
　　89%
　　3.9m
　　4167
　　46
凯泉水泵
　　1.05
　　4273mm
　　800kw
　　82%
　　6.2m
　　4167
　　46
凯斯比泵
　　1.15
　　4338mm
　　710kw
　　89%
　　4.4m
　　4167
　　46
　　根据水泵的选型原则和四家水泵的性能参数，由于水库水位的高低水位差为20.2m，当水泵在满足水库36.2m高水位的流量和扬程时，无法保证水库水位在16m水位时的运行要求，会造成水泵脱离运行曲线，造成水泵气蚀现象的发生。 各厂家的水泵最大仅能满足扬程为10~15m左右的运行跨度。因此必须当水库处于低水位时，开启水泵的时候对水泵的出水流量进行控制或是对水泵进行变频控制调整电机的运行转速，以保证水泵不出现气蚀现象。
　　
三、水泵选型后水泵的性能分析
（一）水泵运行稳定性分析
　　小型水库取水泵站所采用的水泵扬程的相对变幅比较大，一般水泵的最高扬程与平均扬程的比值在1.8左右，而取水泵站处的水泵在启动过程中出现的最高扬程与平均扬程的比值远远高于1.8，所以，小型水库取水泵站选定的水泵在满足平均扬程尽可能在高效率区的同时，还必须保证高扬程时水泵运行的稳定性。
　　一般来讲，小型水库取水泵站所采用的水泵在高扬程、小流量区有不稳定的马鞍型区域，而在马鞍型曲线区域同一扬程一侧会有两个以上相互交互的流量。如果交点在马鞍型区域的右侧，水泵一般可以稳定运行。如果交点在左侧，由于水泵工况点发生偏移后，就很难自动恢复到原来的工况点，从而会进入不稳定的运行状态。所以可以根据这一原理做好水泵运行稳定性的分析。
（二）水泵汽蚀性能分析
　　水泵汽蚀性能一般与水泵的扬程和流量有关。水泵的最大汽蚀余量往往出现在高扬程时刻，然后随着扬程的不断降低，汽蚀余量会不断的减小，但扬程降低到一定程度后，水泵汽蚀余量就不在随扬程的减小而减小，反而随扬程的减小而增加，而且，很有可能会出现汽蚀余量大于高扬程时汽蚀余量的情况。因此，可以根据这一原理做好水泵汽蚀性能的分析。
　　
　　
　　
结语：小型水库取水工程的成败在很大程度上取决于取水泵站所采用的水泵类型的选择是否科学合理，在做好水泵选型后水泵相关性能分析的基础上，做好小型水库的水泵选型工作，具有非常重要的意义。



参考文献：
[l]全禄水库取水水泵选型方案[D]，2011年.
[2]孙晓林．论小型水库取水的水泵选型[J]．黑龙江水利科技，2008(11).
[3]郑长海．水泵选型与泵站动力设备[J]．黑龙江水利科技，2005(12).