陳宇
(晉城市水務(wù)局,山西 晉城 048000)
晉城市杜河提水工程一級(jí)泵站設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述
陳宇
(晉城市水務(wù)局,山西 晉城 048000)
介紹了杜河提水工程概況,闡述了臥式機(jī)組和立式長(zhǎng)軸多級(jí)離心泵方案的優(yōu)缺點(diǎn),結(jié)合工程實(shí)際,從水泵結(jié)構(gòu)性能、運(yùn)行管理、維護(hù)檢修、配套工程、施工及投資等方面對(duì)兩種方案進(jìn)行了分析比較,最終選擇采用立式長(zhǎng)軸多級(jí)離心泵方案。
一級(jí)泵站;臥式機(jī)組;立式長(zhǎng)軸多級(jí)離心泵;杜河
杜河提水工程是晉城市“井”字型大水網(wǎng)骨干工程,主要任務(wù)是開(kāi)發(fā)新的供水水源,解決晉城市周村和李寨工業(yè)園區(qū)用水以及輸水管線(xiàn)沿線(xiàn)0.3萬(wàn)hm2農(nóng)田的農(nóng)業(yè)灌溉用水。工程由提水工程和灌溉工程兩部分組成,取水口位于澤州縣李寨鄉(xiāng)馬安村和陽(yáng)城縣金灘村交界處的杜河水庫(kù)庫(kù)區(qū)內(nèi)。提水工程一級(jí)泵站直接從杜河水庫(kù)提水,通過(guò)10.65 km輸水管線(xiàn)將水輸送到苗莊調(diào)蓄水池,主管線(xiàn)管徑1.4 m,在主管線(xiàn)樁號(hào)7+ 694處接支管線(xiàn),在支管線(xiàn)樁號(hào)3+815—3+852之間修建一座支線(xiàn)泵站,經(jīng)過(guò)支線(xiàn)泵站二次加壓將水送到李寨調(diào)蓄池,支管線(xiàn)線(xiàn)路總長(zhǎng)7.18 km,其中0.8 m引水管道3 847 m,直徑0.6 m壓力管道3 330 m。灌溉工程從主管線(xiàn)以及支管線(xiàn)直接分水,通過(guò)9條支管向灌區(qū)送水,可灌溉農(nóng)田0.3萬(wàn)hm2。年提水總量2 700萬(wàn)m3,流量1.72 m3/s。
一級(jí)泵站修建于杜河水庫(kù)大壩上游1 600 m處的沁河左岸。杜河水庫(kù)庫(kù)底高程443 m,死水位450 m,正常蓄水位462 m。水庫(kù)運(yùn)行水位變化較小,2005—2010年水庫(kù)水位觀(guān)測(cè)最低水位458.12 m,最高水位(洪水水位)462.91 m,水位年變化幅度在1.5~3.88 m之間,泵站100年一遇校核洪水位為468.7 m,洪水來(lái)臨時(shí)水庫(kù)水位變幅大,故不適宜修建浮船泵站和纜車(chē)式泵站,比較適宜的泵站形式是岸邊固定式泵站。
為充分利用杜河水庫(kù)調(diào)節(jié)能力,泵站設(shè)計(jì)水位為458 m,最低取水位為454 m,因此泵站要兼顧適應(yīng)454~462 m之間水庫(kù)正常運(yùn)行水位和462~468.7 m之間水庫(kù)防洪水位的變幅,既能適應(yīng)水庫(kù)水位8 m的變幅,使水泵機(jī)組的各種工況點(diǎn)始終處于高效區(qū),同時(shí)又能減少短時(shí)洪水位變化對(duì)泵站工程安全運(yùn)行的影響,必須選擇合適的水泵機(jī)組和采用有效的工程措施。干式石房較濕式石房和半濕式廠(chǎng)房投資小,運(yùn)行管理方便,沒(méi)有防滲防洪問(wèn)題,因此選擇干式廠(chǎng)房配臥式機(jī)組加前置泵方案和立式長(zhǎng)軸多級(jí)離心泵方案進(jìn)行比選。
2.1 臥式機(jī)組方案
臥式機(jī)組方案是采用一臺(tái)前置泵和一臺(tái)主泵串聯(lián)運(yùn)行。前置泵選用潛水排污泵,主泵選用臥式雙吸多級(jí)離心泵,將前置泵放置于廠(chǎng)房豎井內(nèi),主泵放置于主廠(chǎng)房?jī)?nèi)。
廠(chǎng)房一列式布置4組機(jī)組。主廠(chǎng)房為半地下式矩形鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),建筑面積675 m2。廠(chǎng)房分為地上和地下兩部分,地面以上是單層工業(yè)廠(chǎng)房,高10.1 m。地面以下為C25鋼筋混凝土基坑,深2.0 m,基坑底面高程為469 m,不受洪水威脅。
前置泵放置于廠(chǎng)房豎井底部,豎井接水平流道直接從水庫(kù)取水。臥式機(jī)組各機(jī)組間距9.0 m,進(jìn)、出水管路間距均為9 m。主泵機(jī)墩尺寸為6.9 m×1.6 m,機(jī)墩距離進(jìn)水側(cè)墻體軸線(xiàn)凈距為8.4 m,距離出水側(cè)墻體軸線(xiàn)凈距為5.0 m。廠(chǎng)房起吊設(shè)備采用16/3.2 t吊鉤橋式起重機(jī)。廠(chǎng)房上下兩部分之間交通采用1.0 m寬鋼梯。檢修間布置在泵站主廠(chǎng)房右端,尺寸為15.0 m× 7.0 m(長(zhǎng)×寬),高10.1 m。
2.2 立式長(zhǎng)軸多級(jí)離心泵方案
立式長(zhǎng)軸多級(jí)離心泵方案是采用一臺(tái)立式長(zhǎng)軸多級(jí)離心泵從水庫(kù)抽水。將立式長(zhǎng)軸多級(jí)離心泵直接放置于豎井中,泵的一級(jí)葉輪深入最低取水位以下,其余三級(jí)葉輪布置在檢修層高度,中間加長(zhǎng)軸長(zhǎng)來(lái)滿(mǎn)足取水水位與防洪水位的要求。
廠(chǎng)房布置4組機(jī)組,一列式布置。主廠(chǎng)房為矩形鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),建筑面積360.0 m2。廠(chǎng)房分為兩層,上層為半地下式,機(jī)坑深2.5 m,安裝、檢修間高程472.5 m,機(jī)坑底高程為469.0 m,上層為現(xiàn)澆式單層工業(yè)廠(chǎng)房,高13.5m。下層為檢修間,底板高程為462.5m,主要用于水泵一級(jí)葉輪和長(zhǎng)軸的檢修。
3.1 主泵結(jié)構(gòu)及性能
臥式機(jī)組方案運(yùn)行安全平穩(wěn)、壽命長(zhǎng)、重量輕、效率低,主軸水平布置,比立式占地面積大;國(guó)內(nèi)大流量、高揚(yáng)程臥式多級(jí)泵技術(shù)不太成熟,工程上已使用的雙吸泵流量較大,兩級(jí)泵揚(yáng)程150 m左右,最多能做到三級(jí),轉(zhuǎn)速較高,比轉(zhuǎn)速較??;方案中兩套機(jī)組聯(lián)合運(yùn)行比單泵運(yùn)行復(fù)雜。立式長(zhǎng)軸多級(jí)離心泵結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量較大、效率高,主軸垂直布置比臥式占地面積小,是一種成熟泵性,水利工程應(yīng)用較多,沒(méi)有級(jí)數(shù)限制,轉(zhuǎn)速小,機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大,但由于水泵軸比較長(zhǎng),對(duì)軸承穩(wěn)定性要求高。
3.2 運(yùn)行管理及維護(hù)檢修
臥式機(jī)組方案中水泵與電機(jī)處于同一層,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,安裝、日常維護(hù)檢修較容易,但有兩臺(tái)機(jī)組串聯(lián),檢修與日常維護(hù)工作量大,同時(shí)受水泵噪音影響,工作環(huán)境較差。立式長(zhǎng)軸多級(jí)離心泵電機(jī)位于水泵上方,拆卸泵時(shí)需移動(dòng)電機(jī),日常維護(hù)檢修較難,只有一臺(tái)機(jī)組運(yùn)行,檢修與日常維護(hù)工作量小,水泵葉輪主要在檢修層,廠(chǎng)房噪音相對(duì)小,工作環(huán)境較好。
3.3 配套工程
臥式機(jī)組方案機(jī)組間距較大,進(jìn)、出水管路及取水口工程量較大,兩臺(tái)機(jī)組串聯(lián)運(yùn)行,需要高低壓配電、軟啟動(dòng)設(shè)備及前置電機(jī),配套電機(jī)總?cè)萘?440 kW,4級(jí),廠(chǎng)房選用16 t起吊設(shè)備。立式長(zhǎng)軸多級(jí)離心泵機(jī)組間距較小,進(jìn)、出水管路及取水口工程量較小,一臺(tái)機(jī)組運(yùn)行,只需要高壓配電設(shè)備,配套電機(jī)總?cè)萘? 500 kW,6級(jí),廠(chǎng)房選用32 t起吊設(shè)備,且檢修層需備可移動(dòng)式5 t電動(dòng)葫蘆。
3.4 土建工程及施工
臥式機(jī)組方案主廠(chǎng)房占地面積675 m2,挖掘深度2 m,為單層廠(chǎng)房,水泵電機(jī)位于同一基礎(chǔ)面,土建結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,地上工程量大,施工難度小。立式長(zhǎng)軸多級(jí)離心泵方案主廠(chǎng)房占地面積360 m2,挖掘深度為進(jìn)水側(cè)9.0 m,出水側(cè)2.5 m,雙層廠(chǎng)房,土建結(jié)構(gòu)復(fù)雜,地下工程量大,施工難度大。
3.5 工程投資
臥式機(jī)組方案需要兩套水泵及電機(jī),價(jià)格較低,主廠(chǎng)房、取水口及廠(chǎng)區(qū)管路工程投資較大;立式長(zhǎng)軸多級(jí)離心泵方案,價(jià)格較高,增加軸長(zhǎng)后價(jià)格會(huì)更高,主廠(chǎng)房、取水口及廠(chǎng)區(qū)管路工程投資小。
綜合比較,立式長(zhǎng)軸多級(jí)離心泵方案雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜,運(yùn)行管理、日常檢修等難度大,但其生產(chǎn)技術(shù)成熟,運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠,占地小、效率高,且比臥式機(jī)組方案少一套機(jī)組,不用考慮機(jī)組聯(lián)合運(yùn)行的問(wèn)題,更適合杜河提水工程設(shè)計(jì),因此一級(jí)泵站推薦采用立式長(zhǎng)軸多級(jí)離心泵方案。
TV675
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1004-7042(2016)12-0028-02
陳宇(1986-),男,2010年畢業(yè)于太原理工大學(xué)農(nóng)業(yè)水利工程專(zhuān)業(yè),助理工程師。
2016-10-15;
2016-11-24