浅谈水泵选型对泵站节能的影响.pdf

一 些 堕 型 技术与应用 2 0 0 8年第 4期 浅谈 水泵选型对泵站节能 的影响 杨建军 山西省水利水电勘 测设计研 究院 ， 山西 太原0 3 0 0 2 4 [ 摘要 】 通过对我国泵站选型配套不合理的现状进行分析 ， 提 出了在水泵选型中应遵循的原则、 选型方法及步 骤 。 为泵站选型的科学化、 合理化提供 了方法。 [ 关键词】 水泵选垂； 泵站节能； 方法 [ 中图分类号 ] T V 6 7 5 [ 文献标 识码 ] c [ 文章 编号 】 1 0 0 4 7 o 4 2 2 0 o 8 o 4 0 0 7 1 - 0 2 1 我国泵站的发展现状 建国以来， 我国的机电排灌在促进农业发展、 旱涝 保收方面起了重要作用。 但是， 当前的排灌泵站装置效 率普遍较低、 能源消耗偏大， 由于水泵选型配套不合理 而引起效率下降的现象比较普遍，归纳起来主要有以 下几方面 第一， 由于当时市场水泵短缺， 买不到所需 的水泵和动力设备， 只好利用与之性能相近的现有设 备 。 第二 ， 综合型谱 中的水泵型号不全 ， 所选水泵正好 位于综合型谱的空白处， 只好选用相近的泵型。 第三， 由于水力模型的指标低， 水泵效率很低。 第四， 规划布 局不合理， 选型不当， 甚至有的根本没有认真进行水 泵选型工作。第五， 所采用的水泵选型理论和方法不 够正确。尽管进行过水泵选型工作 ， 但由于各种参数 选择不合理， 所选的水泵在大部分年份里都在低效区 运行 ， 能源浪费很大。 2 水泵选型原则 水泵选型是根据泵站的扬程变化规律和受益范 围内需水或排水 的规律 ， 从我 国已经生产 的或可能生 产的水泵中进行技术经济比较，从中选择技术先进、 经济合理的方案。一般说来， 水泵选型应该遵循以下 原则 第一， 应该保证在设计标准年份的扬程下， 满足 灌溉或排水流量 的要求 。第二 ， 选择 的水泵在长期运 行中， 多年平均装置效率最高， 运行费用最少； 在最高 和最低扬程下 ， 水泵不发生汽蚀 ， 电机不超载 ， 机组不 会发生振动。 第三， 按所选的水泵建站， 其设备功率最 小、 工程投资较省。第四 ， 所选水泵要便于制造 、 运输 、 安装 、 操作 、 维修和运行管理 。 此外， 还应该考虑当地的能源资源， 有条件的地 方应该尽量选用水轮泵 、 水锤泵或利用风力 的提水机 具。同时， 应选择几个不同方案进行经济技术比较， 并 在多年平均值的前提下， 以泵站年支出最少的方案作 为最优方案。 3 水泵选型的几种方法 3 ． 1 按设计年的扬程和流量选泵 这是目 前工程上最常见的一种选型方法。 这种方 法是根据设计年的扬程 包括管路损失 在水泵 的综 合型谱中选择几种不同型号的水泵， 并按所选的泵型 和台数设计泵站 ， 比较各方案 的投资大小 ， 同时校核 在最 大或最小扬程 下 ， 水泵是否可能发生汽蚀 、 超载 等现象 ， 最后 选择工程投 资少 、 安全 、 方便 的最佳 方 案。这种方法可以满足上文中选型原则提到的第一 、 第三、 第四条， 但有时很难满足第二条原则。 按照这种 方法选择的水泵， 只能保证在设计年份中水泵的效率 最高 ， 但在多数年份的运行中， 扬程一般都比设计扬 程低。而且水泵在多年运行中， 大多数年份都处于低 效运行 ， 装置效率更低 。所以 ， 从节能 的观点看 ， 这种 选型方法不合理。 3 ． 2 按中等年份流量扬程选泵 这种方法是 以中等年份 的扬程流量为依据 ， 在综 合型谱中选择几种泵型来设计泵站， 比较各方案的经 济性和合理性。 这种方法可以保证满足第二、 第三、 第 四条选型原则 ， 但一般不能满足设计年份的流量和扬 程的要求， 尤其是在设计标准高的情况下更是难以满 足。 从节能的观点看， 尽管在设计扬程下的效率低些， 由于出现在设计年份运行的机会不多， 所以这种方法 可以满足多年平均运行费用最低的要求 。但对于扬程 变化很 大的泵站 ， 设计标准越高 ， 设计年份的扬程和 中等年份的差值越大 ， 设计年份 的流量则越小 ， 可能 出现无法 同时满足各条选型原则 的情况 。 3 ． 3 按设计流量和节能要求选泵 这种方法是先按中等年份的扬程在综合型谱 中 选出几种泵型，并求出各种泵型在设计扬程下的流 量 ，再以该流量和泵站的总流量为依据确定水泵台 数 ， 并对最大、 最小扬程进行工况校核 。然后 ， 根据所 兰 旦圆 维普资讯 选的水泵设计泵站， 求出不同扬程时的装置效率， 从 而可以求出各种方案的总投资和多年平均运行费用， 经过技术经济分析 ，最后选择 出最经济合理的泵型。 对于扬程变化很大的泵站 ， 可 以采用调速 、 调角 、 车削 叶轮外径或串并联的方法加以解决。 这种方法能够满 足选型的各条原则 ， 既能满足设计年份扬程下的流量 要求 ， 也能节约能源消耗 ， 降低排灌成本 。在 ‘ 算时 ， 利用电子计算机比较方便 。 4 水 泵 类型及 结构 型式 选择 用于灌溉排水的水泵类型主要有离心泵 、 混流泵 和轴流泵三大类。 水泵类型选择主要因素是泵站 的流 量和扬程 ， 同时考虑 国内现有产 品的系列型谱及供应 情况。 离心泵适用于高扬程、 小流量的情况； 轴流泵适 用于低扬程 、 大流量 的情况 ； 混 流泵的流量和扬程介 于离心泵和轴流泵之间。一般情况下 ， 泵站扬程大于 l 6 m时选用离心泵为宜 ，扬程低于 1 0 m时应考虑选 用轴流泵 ， 而混流泵扬程通常介于 6 m～ 2 5 n l 之间。 水泵 的结构型式主要有 卧式 、立式和斜式三种 。 卧式泵 安装 、 维护和保养容易 ， 造价低 ， 泵房较低 ， 但 机组 占地面积较大 ， 遇洪水时需采取防洪措施 。立式 泵叶轮位于水位 以下 ， 启动方便 ， 占地面积小但安装 、 维修管理较麻烦， 机组价格较高， 泵房高度较大。 斜式 泵兼有卧式泵和立式泵的优点 ， 常用于轴流泵 ， 安装 检修方便 ， 进} } I 水流道的转弯角度较小 ， 损失较小 ， 效 率较高。 5 水泵选型步骤 综上所述 ，给 f f I 泵站选型 设计过程 中的应』 } 1 步 骤 ， 该步骤是针对上述第 三种选型方法而言的 ， 具体 如下 第一 一 ， 根据 当地的经济条件和 r程的重要性确定 设计标准 ， 肘灌 一般采用灌溉保 汪率。提水灌区的 灌溉保 证率一般高于 自流灌 区，可取 7 5％～ 9 0％； 对 于排水泵 站 ， 常用 设计 频率 的慨念 ， 如 设 汁频率 为 1 0％， 则表示 ， 在十年一 一遇的暴雨和外江水位情况下 ， 排水区内的渍水能够及时排 ， 不受涝灾 第 二 ， 通过频率 计算 ， 求 出设 计标准对应 的泵站 流量。对于较大的灌区或排水区， 往往在灌排季节| f 』 的流量是变化 的， 因此需要求} H 流量过程线。 第一 | ， 根据流量 过程线定 出流量变化梯级 ， 按照 节省T程投资和运行费用等要求， 初步确定几种能够 满足要求的水泵台数的方案 ， 从而大致定出不 同方案 所要求的单台水泵的设计流量。 第 四，用水量加权平均法计算 5 0％频率的中等 年份的设计净扬程 H均 南、设计保证率或设计频率相 应年份的设计净扬程 设 净 以及最大、最小净扬程 大净、 H 小净。 第五， 初估管路损失 h损 ， 并求出泵站的总扬程。 初估管路损失扬程时一般可按净扬程 的 1 0％ 3 0％ 计 ， 低扬程取大值 ， 高扬程取小值。 第六，用中等年份的泵站总扬程 均 和流量略大 于由第i步求出的单 台水泵的流量 ， 在水泵的综合型 谱中选择几种效率较高的水泵作为不同的选型方案。 第七 ， 确定水泵 台数 。首先应求出在设计扬程下 水泵的设计流量 p没 ，然后用泵站的总流量 Q站 除以 p设 即得该泵站的水泵台数。一般认为， 水泵台数与工 程投资、 运行费用等因素有关。由于大泵比小泵效率 高 ， 水泵台数少 ， 因此能源消耗和运行费用较省。但若 水泵台数太少 ， 则难以适应排灌流量的变化 ， 运行 调 度也不灵活 ， 而 且当水泵发生故障后 ， 对排灌 的影响 很大 ， 效益降低。对于多级泵站 ， 水泵 台数太少时会使 泵站之间难 以配合 ， 甚至造成弃水现象 ， 浪费大量水 量和能源。但台数太多时 ， 在泵站流量一定的情况下 所选的水泵较小， 效率较低， 能耗较高 ， 管理也不方 便。因此， 每个泵站选 3 至 7台较合适。 第八 ， 根据所选 的水泵来选配动力机 、 传动装置 及管路 ， 并确定安装高程 ， 然后校核最大扬程 、 最小扬 程 、 起动扬程等各种工况下水泵是否发生汽蚀 、 振动 、 超载等有害现象。 第九 ， 计算不 同选型方案的泵站工程投资。 第十 ， 根据不 同方案 的装置情况 ， 求 出不 同工况 下 的泵站效率和多年平均运行费用。 十一 ， 进行技术经济 比较 ， 选H { 最优方案。 6 结 语 为使机电排灌泵站水泵选 型配套更加合理 ， 提高 泵站 的装置效率 ， 使水泵设计选型更加科学化 、 规范 化 ， 建议在进行水泵选型设计时 ， 必须认真贯彻执行 ／ 泵 i 站设计规范 ， 从而选 出最优设计方案。 [ 作者简介] 杨建军 1 9 7 7 一 ， 男， 1 9 9 9年毕业于武汉水利 电力大学流体机械及流体工程专业 ， 工程师 。 [ 收稿 日期] 2 0 0 8 0 6 1 0 ； [ 修回日期] 2 0 0 8 0 7 2 0 l _ 舔 l 鼍 ． l A 。 | l |ll 00≮ ≯ _ 。I． 。 I _ | ≯0 _ J 0 0 ll l j |l 一 ll一- 一 2 0 0 0 0 ≮ 0 0 0 。 r 0 _ _l| l 0 簪 鬻 维普资讯 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载