某泵站机电及金属结构初步设计报告无技术供水分享.docx
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某泵站机电及金属结构初步设计报告无技术供水分享
某市某泵站建设工程
初步设计报告
6机电及金属结构
6机电及金属结构
6.1水力机械
6.1.1泵站概况
某水库取水泵站工程是通过加压泵站引水及专用管道，把原水从某水库输送到某市区的新建XX自来水厂的常规取水水源工程，同时也设置备用泵组作为某市区YY水厂的应急备用水源泵站。
其中YY水厂备用水源供水部分为一期建成，XX水厂供水部分分一期和二期建设。
各供水部分均为管线供水，泵站至XX水厂输水管路长约0.3km，至YY水厂长约10km。
6.1.2水泵及其附属设备
6.1.2.1泵站基本参数
根据水工布置及水文提供资料，并在静扬程的基础上，充分考虑泵站输水管线以及各部分的沿程和局部损失，如阀门和管道等的损失，经初步计算，各供水部分的基本参数如表6-1。
表6-1泵站基本参数表
泵站
项目
至XX水厂
至YY水厂
一期
二期
一期
（1）进水池水位（m）
正常运行水位
25.45
25.45
25.45
最高运行水位
28.794
28.794
28.794
最低运行水位
22.78
22.78
22.78
（2）出水压力线高程（m）
44
44
44
（3）泵站设计流量（m3/s）
1.0/0.58
2.0
2.5
（4）工作扬程（m）
最大扬程
22.6
23.1
23.1
设计扬程
20.1
20.6
20.6
最小扬程
16.8
17.3
17.3
6.1.2.2机组设备选择
（1）机型的选择
根据表6-1中各供水部分设计流量和扬程范围，并结合可研阶段设计成果，泵组型式选用离心泵较为合适，故本次设计各部分仍采用卧式轴向中开蜗壳式离心泵。
（2）机组运行方式及台数的选择
由于本工程进水池水位变幅较大，且泵站至YY水厂部分输水管线较长，泵组运行的摩阻扬程受运行流量的影响较大，因此各供水部分的工作扬程变幅较大。
为满足供水保证率97%的要求，达到安全、经济运行调度的需要，本阶段泵组采用变频调速的运行方式，变频范围为80%~100%。
a、至XX水厂机组台数选择
由于至XX水厂部分一期运行时流量变化范围较大，单台机组采用变频调速运行无法满足要求，因此泵站一期需采用大小泵或多台泵的运行方式。
根据泵站一期和二期建设的运行要求，并综合考虑机电设备、土建和运行管理等费用之和，针对本工程的最终规模，对泵组台数方案进行技术经济比较如下：
方案一：
一期设三台泵组，其中一台为大泵组，一台为小泵组，一台为大泵组的备用泵组；二期将小泵组改造为大泵组。
方案二：
一期设三台泵组，其中两台为小泵组，一台为备用泵组；二期增设两台小泵组。
表6-2至XX机组台数方案比较表
方案
项目
一
二
泵型
卧式轴向中开蜗壳式离心泵
卧式轴向中开蜗壳式离心泵
台数（台）
3（2用1备）
5（4用1备）
单机容量（kW）
355
250
250
水泵进水口直径（mm）
700
700
700
额定工况
设计扬程（m）
20.6
20.1
20.6
转速（r/min）
990
740
740
流量（m3/s）
1.0
0.58
0.58
效率（%）
85.5
88.0
87.7
泵组总投资差（万元）
0
+15
主厂尺寸（长×宽×高）（m）
31.0×12.5×18.5
42.4×12.5×18.5
从上表6-2中可以看出，虽然方案一3台泵组使用调度不够方案二5台泵组灵活，但二期仅需进行泵组改造，厂房尺寸无变化，泵组及土建费用较少，因此经综合分析比较后，本次设计仍采用三台泵组方案。
图6-1至XX水厂大泵性能曲线
图6-2至XX水厂小泵性能曲线
b、至YY水厂机组台数选择
泵站机组台数主要从机电设备费、土建费、运行和管理费等费用之和最小为设计依据。
由于某水库仅作为YY水厂的应急备用水源，机组年运行小时数很低，因此本次设计至YY水厂部分不设备用机组，主泵台数也不宜过多。
根据泵站的流量和扬程要求，选择装机2台和3台两个方案进行技术经济比较，主要估算数据见表6-3。
表6-3至YY机组台数方案比较表
方案
项目
一
二
泵型
卧式轴向中开蜗壳式离心泵
卧式轴向中开蜗壳式离心泵
台数（台）
2
3
水泵进水口直径（mm）
700
700
单机容量（kW）
400
280
额定工况
设计扬程（m）
20.6
20.6
转速（r/min）
990
990
流量（m3/s）
1.25
0.84
效率（%）
87.0
86.7
泵组总投资差（万元）
0
+20
主厂尺寸（长×宽×高）（m）
25.2×12.5×18.5
31.0×12.5×18.5
从上表6-3和6-4中可以看出，方案二和方案一选用水泵型号及尺寸相差不大，但方案二泵组台数较多，机电设备费、土建费和运行管理费均较多，总投资较大，并结合可研阶段设计成果，本次设计仍采用方案一即两台泵组方案。
图6-3至YY水厂水泵性能曲线
综合考虑本工程的供水要求、设置条件及泵组设备备用能力，进行了技术、经济分析比较后，拟定泵站至XX水厂共安装3台泵组，其中一期工程安装1大1小两台工作泵组，1台备用大泵组，二期工程将小泵组改造为大泵组；泵站至YY水厂仅安装2台工作泵组。
（3）泵组运行参数
根据以上泵型和泵组台数选择，泵站各泵组的主要运行参数见表6-5。
表6-5各泵组主要运行参数表
各泵组
项目
至XX水厂
至YY水厂
大泵
一期、二期
小泵
一期
一期
泵型
卧式轴向中开蜗壳式离心泵
单泵设计流量（m3/s）
1.0
0.58
1.25
水泵进口直径（mm）
700
700
700
工作
扬程
最高扬程（m）
23.1
22.6
23.1
设计扬程（m）
20.6
20.1
20.6
最低扬程（m）
17.3
16.8
17.3
额定转速（r/min）
990
740
990
设计工况点效率（%）
85.5
88.0
87.0
水泵安装高程（m）
21.84
21.84
21.84
配用电机功率（kW）
355
250
400
装机台数
3（2用1备）
二期改造
2（2用0备）
6.1.2.3水泵安装高程
水泵的安装高程是以满足水泵汽蚀性能要求以及为保证水泵进水管有比较好的流态，避免进水池出现漩涡而要求的水泵进水管淹没深度而确定的。
根据厂家提供资料，泵组的必需汽蚀余量[NPSH]p=8.9m，考虑一定的汽蚀裕量后，计算得到水泵允许的吸上真空度Hs=0.5m。
如本工程离心泵安装高于运行水位，则需配置真空泵或增加充水泵和底阀，两种方式均不利于的泵站运行管理，同时设备费和维护费均增加。
因此，本次设计采用压入式引水方式，即水泵安装高程低于运行水位。
经过以上分析，充分考虑水泵空化性能和进水管淹没深度两方面要求，并综合厂家意见，确定泵站至XX水厂和YY水厂的水泵安装高程均为21.84m。
6.1.2.4水力过渡过程分析
针对本工程水泵出水管路较长且无调节水池的特点，在每台泵组出水管路上设置液控缓闭止回蝶阀作为机组正常启停机和事故停机的断流设备。
经优化计算，初拟蝶阀按照60s匀速开启和关闭，泵组正常启停稳定，事故停机水锤和反转均满足规范要求。
6.1.2.5水泵附属设备
（1）水泵出口阀
泵站各水泵出水管路上均设置液控缓闭止回蝶阀作为断流设备，泵组启动运行时开启，泵组停机时关闭。
正常停泵时，先关阀后停泵，阀门按60s匀速关闭；泵组事故失电时，该阀按调定的60s匀速自动关闭。
水泵出口阀每机一台，布置在主厂房内，可使用主厂房内起重机进行安装、检修。
（2）水泵进出口检修阀
在泵站每台水泵的进、出水管路上，各设置一台电动检修蝶阀，用于检修水泵及出口阀。
泵组正常运行时处于全开状态，检修时关闭。
进、出水管检修阀均布置在主厂房内。
（3）压力水箱检修阀
在泵站每条输水管始端设一个蝶阀，作为泵站各部分压力水箱的检修阀。
表6-6水泵附属设备技术参数表
项目
水泵出口阀
水泵进出口检修阀
压力水箱检修阀
型式
电动蝶阀
电动蝶阀
电动蝶阀
直径（mm）
900
900
900
压力（MPa）
1.0
1.0
1.0
数量
5
10
4
6.1.3辅助设备
6.1.3.1起重设备
为了便于水泵机组的安装与检修，泵站厂房内设起吊设备，水泵机组最大件重约6.9t，所以选用一台载荷为10t的LD-A型电动单梁起重机，跨度为10.5m，起升高度为12m，轨道型号为P38钢轨，工作制A4。
6.1.3.2油系统
本泵站所选水泵配套电动机油管路系统简单，单台机组用油量较少，且润滑油更换频率低，故本泵站厂区内不设中心油库及固定供排油设备，泵组轴承用油临时添加。
6.1.3.3低压气系统
泵组停机采用自由惰转降速方式，不设专用的永久压缩空气系统。
泵房内设置一台V-0.67/8移动式空压机，供设备检修吹扫用。
6.1.3.4消防供水系统
厂内消防供水主水源取自泵站进水池，备用水源取自压力水箱。
消防供水系统设两台水泵，一台主用，一台备用，并可相互切换。
消防供水泵主要技术参数为：
Q=65.4m3/h～121m3/h，H=32m～21m，N=11.0kW。
6.1.3.5检修渗漏排水系统
泵组检修排水与厂房渗漏排水合用一套设备，系统选用二台液下泵。
泵组检修时，先手动开启相应泵组的检修排水阀，将水排至集水井，然后由水泵排至进水池，检修时手动就地控制水泵。
渗漏排水采用自动控制方式，两台泵的启、停由设在集水井内的液位信号器自动控制，两台泵一台工作，一台备用，并可相互切换，检修渗漏排水泵主要技术参数为：
Q=62.6m3/h～116m3/h，H=19m～11m，N=7.5kW。
6.1.3.6压力箱排水系统
泵站压力水箱检修时，先开启压力水箱的检修排水阀，让水体自流排至进水池。
当水体不能自流排出时，开启排水泵前的阀门，启动水泵将剩余水体排至进水池。
本泵站两个压力水箱共用二台管道泵，二台管道泵同时工作，手动就地控制。
管道泵主要技术参数为：
Q=100m3/h～172m3/h，H=18m～13.6m，N=11.0kW。
6.1.3.7测量监视系统
本泵站采用计算机监控系统，对泵站进水池水位、集水井水位、水泵进出口压力、泵组流量等进行监控。
6.1.4水力机械主要设备布置
本泵站为干式厂房，安装间设在主厂房右侧与进厂公路相连接。
主厂房分两层：
水泵电动机层、设备层。
安装间与设备层同高程。
泵站内装设5台（二期）卧式轴向中开蜗壳式离心泵，水泵安装在进水池最低运行水位以下，压入式布置。
泵组主轴沿厂房纵向布置，水泵的进出水管沿厂房横向布置，进水流道采用圆断面渐缩进水管，进水管上设检修电动蝶阀，水泵出水管上设液控缓闭式止回蝶阀和检修电动蝶阀。
各水泵出水管分别接至压力水箱。
技术供水设备布置在水泵电动机层左端；检修渗漏排水泵布置在主厂房左端进水侧集水井上；压力水箱排水泵和消防水泵布置在主厂房左端出水侧。
主机设备主要高程和平面尺寸如下：
主厂房长度：
42.4m
主厂房宽度：
12.5m
泵组中心间距：
5.7m
安装间长度：
7.4m
泵组安装高程：
21.84m
水泵电动机层地面高程：
20.30m
设备层地面高程：
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