某抽水站加壓泵站水泵和防水錘設(shè)備的選擇,水力學(xué)論文

某抽水站加壓泵站水泵和防水錘設(shè)備的選擇,水力學(xué)論文摘要：水泵的選型和水錘防護(hù)是抽水站安全運(yùn)行的核心點(diǎn)。以黃土高原某抽水站為例,根據(jù)經(jīng)濟(jì)、安全、高效原則,對(duì)水泵選型的水位、揚(yáng)程、機(jī)組臺(tái)數(shù)等決定因素,以及安裝進(jìn)行具體分析。對(duì)水錘的選擇及防護(hù)措施進(jìn)行了深討論,并提出:選用DA1-1255、DA1-1005兩種泵型搭配,安蒂森閥和防水錘型空氣閥結(jié)合的水錘防護(hù)方案,可保障該抽水站安全運(yùn)行。以期為黃土高原區(qū)抽水泵站的建設(shè)管理提供參考。本文關(guān)鍵詞語(yǔ)：抽水站;水泵造型;水錘選擇;黃土高原區(qū);某抽水站加壓泵站位于壩址下游右岸山坡腳,該處地勢(shì)開(kāi)闊,緊靠山體斜坡,開(kāi)挖泵站基礎(chǔ)條件較好,是理想的建站場(chǎng)所。同時(shí)距離引水口較近,日常的管理維護(hù)。本工程日均供水能力為8571m3/d,根據(jù)(泵站設(shè)計(jì)規(guī)范〕泵站設(shè)計(jì)流量確定原則,供水泵站設(shè)計(jì)流量應(yīng)根據(jù)供水對(duì)象的用水量標(biāo)準(zhǔn)確定,考慮輸水加壓泵站設(shè)備日正常運(yùn)行時(shí)間24h計(jì),則設(shè)計(jì)供水流量確定為357.12t/h(0.1m3/s)。該工程共有4個(gè)加壓供水系統(tǒng),設(shè)11座加壓泵站,9個(gè)站區(qū)。1、水泵選型1.1、特征水位、特征揚(yáng)程根據(jù)(泵站設(shè)計(jì)規(guī)范〕(GB/T5026597)水位確定原則,結(jié)合加壓區(qū)的系統(tǒng)布置,加壓站上下水面接調(diào)節(jié)(蓄)池,除支管系統(tǒng)為1級(jí)加壓外,其余均為多級(jí),計(jì)算水位均采用下水面最低水位,上水面最高水位。泵站設(shè)計(jì)凈揚(yáng)程為進(jìn)出水池水位差,設(shè)計(jì)總揚(yáng)程為設(shè)計(jì)凈揚(yáng)程加出水管道的水頭損失。1.2、安裝高程根據(jù)所選水泵技術(shù)參數(shù),水泵均有一定的吸程,為了使泵啟動(dòng)運(yùn)行靈敏,便捷,各級(jí)泵站的進(jìn)出水池均采用半地上半地下式構(gòu)造,泵站吸水均為負(fù)吸程,即泵前正常水位均高于泵的安裝高程,這樣就減少了抽真空設(shè)備,為此安裝高程低于廠房地坪高程0.5m,知足吸水安全要求。1.3、機(jī)組臺(tái)數(shù)確定加壓泵站機(jī)組臺(tái)數(shù)按(泵站設(shè)計(jì)規(guī)范〕(GB/50265-97)及本工程的實(shí)際情況綜合確定。該工程用水經(jīng)過(guò)流量變化較大,水泵機(jī)組臺(tái)數(shù)確實(shí)定要知足運(yùn)行靈敏,便于站間流量搭配的原則。因而,每個(gè)站一般選用3～5臺(tái),這樣不僅能知足供水的需求,同時(shí)也符合規(guī)范要求。1.4、水泵機(jī)組選型比擬根據(jù)水力計(jì)算結(jié)果,加壓支管系統(tǒng)3級(jí)總揚(yáng)程244.45m,單級(jí)最高揚(yáng)程142.92m,單級(jí)最低揚(yáng)程36.44;加壓支管系統(tǒng)4級(jí)總揚(yáng)程479.27m,單級(jí)最高揚(yáng)程164.06m,單級(jí)最低揚(yáng)程80.45m;加壓支管系統(tǒng)3級(jí)總揚(yáng)程423.80m,單級(jí)最高揚(yáng)程226.64m,單級(jí)最低揚(yáng)程80.02m。根據(jù)加壓系統(tǒng)需要的輸水流量和揚(yáng)程,擬選了二組機(jī)組方案。第一方案,共選擇47臺(tái)機(jī)組,華而不實(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)34臺(tái),備用13臺(tái),總裝機(jī)容量為2493.5kW;第二方案,共選擇29臺(tái)機(jī)組,華而不實(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)18臺(tái),備用11臺(tái),總裝機(jī)容量為3134kW。第一方案:水泵臺(tái)數(shù)稍多,但配水靈敏,水泵工作點(diǎn)流量偏差均小于5%,水泵平均運(yùn)行效率高,另外,泵型基本一致,便于運(yùn)行維修及零部件的購(gòu)置更換,總裝機(jī)容量小,節(jié)省投資。第二方案:水泵機(jī)組臺(tái)數(shù)減少,針對(duì)小流量水泵選型,水泵工作點(diǎn)流量與設(shè)計(jì)要求值有些泵型偏差較大,水泵平均運(yùn)行效率降低,且水泵裝機(jī)高低壓搭配,為供電帶來(lái)費(fèi)事,其次水泵型號(hào)達(dá)4種類型,維修及零部件的購(gòu)置更換不便,降低了供水的穩(wěn)定性和保證率,泵站總裝機(jī)容量比方案一大709.5kw。經(jīng)比擬,方案一優(yōu)勢(shì)明顯,選型合理。泵站機(jī)組選型采用方案一。其進(jìn)水池下水面最低水位1526.70m,出水池上水面最高水位1596.50m,凈揚(yáng)程69.80m,DN350管道長(zhǎng)度3505.1m,管段流量82.60L/s。1.5、水泵選型水泵選型應(yīng)遵循下面原則:選用優(yōu)秀的水力模型,力爭(zhēng)到達(dá)同行業(yè)領(lǐng)先水平。在泵站平均揚(yáng)程時(shí),水泵運(yùn)行在高效區(qū);在設(shè)計(jì)揚(yáng)程時(shí),水泵可知足泵站設(shè)計(jì)流量;在最高與最低揚(yáng)程時(shí),水泵能安全、穩(wěn)定運(yùn)行。水泵有較好的抗汽蝕性能,機(jī)組在設(shè)計(jì)壽命期內(nèi)檢修次數(shù)少、水力性能穩(wěn)定。設(shè)備先進(jìn)、構(gòu)造成熟,運(yùn)行安全可靠。安裝、檢修方便,便于維護(hù)和管理。結(jié)合本工程流量、揚(yáng)程特點(diǎn),本階段選取2級(jí)加壓站作為水泵選型計(jì)算的特例進(jìn)行分析。根據(jù)2級(jí)站的流量揚(yáng)程參數(shù),經(jīng)對(duì)國(guó)產(chǎn)多種水泵比選后,初步擬定選用多級(jí)泵臥式離心泵作為加壓水泵。該水泵具有運(yùn)行平穩(wěn),噪音低,使用壽命長(zhǎng),機(jī)組檢修、拆卸方便,模型優(yōu)秀性能好,構(gòu)造新穎又可靠,維護(hù)方便等特點(diǎn)。而且該機(jī)組可臥式安裝,泵房為單層構(gòu)造,土建工程量較小,節(jié)約建設(shè)投資。經(jīng)水力計(jì)算確定本段管徑為DN350,管材采用鋼管,計(jì)算管路損失合計(jì)為10.65m,管路凈揚(yáng)程為69.80m,管路總揚(yáng)程80.45m。為知足工作點(diǎn)流量初步選定水泵型號(hào)為DA1-1255、DA1-1005兩種泵型進(jìn)行搭配,其參數(shù)見(jiàn)表1、表2。表1DA1-1255型水泵參數(shù)表表2DA1-1005型水泵參數(shù)表根據(jù)所選DA1-1255、DA1-1005兩種水泵,結(jié)合水泵性能曲線,校核其能否在高效區(qū)。即在DA1-1005型水泵開(kāi)啟,分別對(duì)DA1-1255開(kāi)1臺(tái)和2臺(tái)兩種工況求取水泵綜合工作點(diǎn)。經(jīng)計(jì)算,所選水泵均在工作性能高效區(qū)運(yùn)行,2級(jí)站選用DA1型多級(jí)泵知足工程設(shè)計(jì)各種工況要求,選型合理。計(jì)算工作點(diǎn)曲線圖如此圖1,工作點(diǎn)成果為DA1-1255泵開(kāi)啟1臺(tái)時(shí),流量為0.074m3/s,揚(yáng)程77m;開(kāi)啟2臺(tái)時(shí),流量為0.099m3/s,揚(yáng)程84m。水泵～管路揚(yáng)程曲線圖見(jiàn)圖1。圖1水泵～管路揚(yáng)程曲線圖流量m3/s本次續(xù)建工程加壓支管牽涉9座加壓泵站,47臺(tái)水泵機(jī)組,總裝機(jī)容量為2493.5kW(備用588kW);工程總計(jì)算負(fù)荷1935.60kW,多為小流量、高揚(yáng)程。經(jīng)采用同樣方式方法求其綜合工作點(diǎn)后,知足高效區(qū)運(yùn)行要求,選型結(jié)果合理。2、水泵安裝需注意的細(xì)節(jié)2.1、底腳螺栓埋設(shè)螺栓埋設(shè)前,先將預(yù)留孔內(nèi)的雜物清洗干凈。然后用經(jīng)緯儀、測(cè)距儀精到準(zhǔn)確測(cè)放位置,測(cè)量點(diǎn)位中誤差不大于2mm,對(duì)軸線誤差不大于5mm。將底腳螺栓準(zhǔn)確的固定于測(cè)設(shè)的點(diǎn)上,底腳螺栓底部高于預(yù)留孔底30cm。然后用環(huán)氧砂漿填孔。填料應(yīng)分層進(jìn)行,每層高度不小于10cm,并用木板將其夯實(shí),不能使底腳螺栓歪斜。2.2、水泵解體檢查水泵安裝前嚴(yán)格根據(jù)(水泵安裝規(guī)程〕的要求進(jìn)行解體檢查,并根據(jù)要求對(duì)基本數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)記錄。2.3、水泵安裝1)安裝工序。泵座就位測(cè)設(shè)縱橫軸線水準(zhǔn)測(cè)中開(kāi)面高程水平儀校平葉輪安裝就位檢測(cè)口環(huán)間隙校同心校軸縱向間隙上蓋就位安裝清理現(xiàn)場(chǎng)完工交驗(yàn)。2)安裝方式方法。安裝前對(duì)基礎(chǔ)預(yù)埋件進(jìn)行檢查,高程偏差0～-5mm,中心位置偏差不大于10mm,水平度不大于1mm/m。檢查合格后,先用行吊將泵體下部就位,并用經(jīng)緯儀測(cè)水平度,上下工作反復(fù)進(jìn)行,到達(dá)合格要求后,緊固底腳螺絲。3)葉輪安裝。葉輪安裝前應(yīng)檢查口環(huán)間隙,符合要求后方可就位。以上項(xiàng)目合格后,經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理復(fù)檢合格,方可安裝泵蓋。4)泵蓋安裝。泵蓋安裝前應(yīng)先制作中開(kāi)面密封墊,然后用吊車將泵蓋就位,緊固螺絲,螺絲緊固完時(shí)應(yīng)先將全部螺絲穿孔并將所有螺母用手?jǐn)Q緊,然后用扳手(兩個(gè)一組)對(duì)稱緊固一樣的絲數(shù),待全部螺母輕固絲數(shù)一樣后,再進(jìn)行下一輪次的緊固。直至全部螺母上緊后,再對(duì)每個(gè)螺母回放1/4絲,安裝全部結(jié)束后進(jìn)行了盤車。3、水錘防護(hù)設(shè)備選擇結(jié)合泵站的總體布置,吸水管從泵前吸水池接出,均采用并聯(lián)吸水,并聯(lián)出水,管材為焊接鋼管,吸水口為鋼制喇叭口。泵站各機(jī)組進(jìn)水管路分別設(shè)卡箍式伸縮節(jié)及閘閥1套臺(tái),出水側(cè)分別設(shè)法蘭式伸縮接頭和多功能止回閥1套。以確保泵站及壓力輸水管道安全輸水。由于開(kāi)停水泵、開(kāi)關(guān)閥門等流量調(diào)節(jié)操作引起的壓力管道流速急劇變化帶來(lái)管道壓力交替變化現(xiàn)象,需安裝多功能止回閥來(lái)解決。水泵啟動(dòng)時(shí),閥門緩慢開(kāi)啟,確保供水管線不會(huì)產(chǎn)生正向水錘;水泵關(guān)閉時(shí),避免因水泵關(guān)閉而發(fā)生的停泵水錘。3.1、水錘設(shè)備選擇原則采用供貨廠家提供的PIPE2000流體力學(xué)工程計(jì)算軟件包系統(tǒng)的水錘計(jì)算成果:經(jīng)過(guò)水錘分析計(jì)算,本系統(tǒng)的輸水管線,其停泵水錘主要表如今水泵站的壓力升高和較明顯的水柱拉斷,繼而會(huì)引起局部的水柱彌合以致壓力升高。安蒂森閥和防水錘型空氣閥在這樣的系統(tǒng)當(dāng)中承當(dāng)著最為主要的安全任務(wù),增加保衛(wèi)以后系統(tǒng)最高壓力包絡(luò)線接近供水壓力線,最低壓力包絡(luò)線能夠看到系統(tǒng)不會(huì)出現(xiàn)負(fù)壓,整個(gè)系統(tǒng)增加保衛(wèi)以后是安全的。3.2、防水錘設(shè)備選擇根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范,并采用供貨廠家提供的水錘計(jì)算成果,在輸水管道沿線的最高點(diǎn),長(zhǎng)距離無(wú)折點(diǎn)上升或下降段每500～1000m,設(shè)排氣閥,沿管線按壓力等級(jí)不同一共布設(shè)16個(gè)排氣閥,排氣閥設(shè)為FOX-3F-RFP,PN25DN110mm防水錘型空氣閥和JAP-A-ISO16,PN16N110mm普通型復(fù)合式空氣閥兩種。華而不實(shí):DN100mmPN25防水錘型空氣閥3個(gè),設(shè)置在樁號(hào)0+000-0+985處;DN100mmPN16的防水錘型空氣閥5個(gè),設(shè)置在樁號(hào)0+985-4+180處;DN100mmPN16普通型復(fù)合式空氣閥8個(gè),設(shè)置在樁號(hào)4+180-7+607處。排氣閥設(shè)置在排氣閥井內(nèi)。安蒂森閥(水錘預(yù)作用閥)設(shè)在水泵出水口處,口徑為DN100,通過(guò)高壓前的提早打開(kāi)以消除過(guò)高的壓力。在泵站出口設(shè)置泄水閥及泄水井。在泵站出口以及鹽化有限公司蓄水池處各設(shè)置1臺(tái)計(jì)量表。排氣閥的設(shè)置匯總見(jiàn)表3。表3排氣閥匯總表4、結(jié)束語(yǔ)綜上所