郑 欣

（甘肃省景泰川电力提灌水资源利用中心，甘肃 景泰 730400）

引言

水泵选型是泵站工程中的主要工作内容，尤其是对于长距离高扬程泵站来说，能否合理地完成水泵选型，不仅能够决定泵站的供水能力能否满足要求，而且能够在很大程度上影响泵站的运行稳定性、运行成本、设备利用率以及工程投资。

1 水泵选型原则

常规泵站在进行水泵选型时主要需要遵循以下原则：应该根据泵站不同时期的供水要求、设计扬程、设计流量选择能够满足相关要求的水泵，并且水泵选型还应该满足便于管理维护、施工简单的要求；在平均扬程的状态下，应该保证能够高效运行水泵；而在所有运行扬程内，应该保证稳定、安全的运行水泵；在取水水源拥有较多的泥沙时，应该采取合理的抗磨性措施保护水泵；水泵选型对象的模型试验资料必须准确、全面，在对国外先进产品进行引进的过程中，同样应该保证相关论证足够充分[1]。

在长距离高扬程泵站中，因为其存在较大的管线起伏、较长的供水线路、较大的管路供水压力以及较高的泵站扬程，所以在水泵选型过程中还需要对以下几方面的问题进行充分考虑：首先，水泵选型对象应该能够使多台机组并联运行要求得到满足，并且在所有运行扬程范围内都应该保证单泵运行的稳定性和安全性。其次，在梯级泵站中，应该与上下级泵站间流量搭配要求相结合，对水泵的台数和型号进行合理选择。最后，应该保证所有水泵属于相同型号。当在水泵选型中可选择的泵型较多时，应该综合考虑各种泵型的可靠性、安全性、运行费用和工程成本等因素，实现水泵选型的最优化。在拥有相同条件时，应该以卧式离心泵作为优先选择对象。

2 水泵选型步骤

1）与泵站上下游水位特征相结合，完成泵站上、下游设计水位的明确，然后在已知条件的基础上对泵站总扬程进行合理预估。

2）综合考虑泵站的性质、扬程范围、流量等方面的因素，完成水泵类型的初选，也就是结合水泵性能表或水泵综合型谱，以满足设计扬程要求为标准，制定几种拥有不同流量的水泵选型方案。

3）与泵站设计流量相结合，明确泵站需要的水泵台数。

4）以初步确定的水泵台数和型号为基础，利用供水流量过程线验证水泵选型方案能否使工程所需的流量变化过程要求得到满足；并且详细地论证各种选型方案的经济性能和技术性能。

5）与选择的水泵台数和型号相结合，明确泵房的布置尺寸和形式，同时完成布置方案和管路直径的确定。完成管路损失的计算，并对安装水泵的高程进行明确，在设计扬程下计算效率、流量等参数。在最高、最低扬程下对效率、流量等参数进行复核[2]。

3 水泵选型应注意的问题

在选择水泵类型方面。水泵主要分为三种类型，分别为轴流泵、混流泵以及离心泵。其中，轴流泵拥有流量大、扬程低的特点，所以在拥有15 m以内扬程要求的泵站中较为适用。而离心泵属于能够适应大扬程变化，并且拥有较宽高效区范围的水泵，所以在泵站拥有25 m以上的扬程时，正常情况下都会使用离心泵。与前两者相比，混流泵在扬程和流量方面中规中矩，在泵站拥有6～25 m扬程时较为适用。

在选择水泵台数方面。在相同的泵站设计流量下，拥有越多的水泵台数就拥有越大的流量要求适应性，当有故障在水泵机组产生时，就能够在更小程度上影响运行。拥有越少的水泵台数，就拥有越大的单机容量，越高的机电设备效率，能够有效地降低管理和维修的难度[3]。

在选择水泵结构形式方面。现阶段，在泵站中主要存在三种水泵结构形式，分别为斜式、立式以及卧式。正常情况下，与立式泵相比，卧式泵明显拥有更低的安装精度要求，同时后续的维修工作也非常方便，在水源水位差异较小的泵站较为适用。立式水泵只需要较小的泵房尺寸，大多情况下水泵叶轮都处于水下位置，能够直接启动，同时会在上层安装电动机，拥有非常好的通风防潮效果，但是同时也具有非常高的安装精度要求，决定其拥有较大的检修难度，所以，在水源水位差异较大的泵站较为适用。斜式水泵综合了其它两者的优缺点，在拥有较低扬程、较小水源水位差异的泵站中较为适用。

4 工程实例

4.1 工程概况

该泵站的拥有2.4 m3/s设计灌溉流量，其水位特性如表1所示，灌溉流量和扬程如表2所示。各净扬程工况下损失的灌溉系统水利和净扬程的和为水泵选型需要满足的扬程要求，所以水泵选型需要满足表2中的扬程需求。

表1 泵站水位特征 m

表2 泵站灌溉流量和扬程

该泵站需要利用6 km的地下输水管道完成抽水，并且需要向主干渠运送水。管道进出水口拥有36.1 m的水位落差，满足长距离高扬程的工况条件，在很大程度上增加了水泵选型的难度。

4.2 水泵选型

4.2.1 选择水泵台数

正常情况下，当泵站拥有4 m3/s以内的流量时，可以安装水泵2台，当拥有4 m3/s以上的流量时，选择的水泵应该在3台以上。对于灌溉和给水泵站来说，当其拥有1 m3/s以内的流量时，可以使用水泵2台，当在1 m3/s以上时，可以使用水泵3台以上。针对梯级泵站，还可以与实际需求相结合，选配调节流量的泵组1～3台，从而保证不同的流量变化得到有效适应。另外，还应该综合考虑各个泵站的实际情况，确定其是否需要完成备用机组的配备。对于较为重要且需要较长运行时间的泵站，应该完成备用机组的配备。而对于只存在较短运行时间的泵站，在检修和维护要求能够满足的情况下，可以不进行备用机组的设置。

该泵站的主要目的就是灌溉某县3.4万亩农田。泵站拥有2.4 m3/s的设计流量，由于水泵拥有相同型号时运行能够更加有效、安全，且方面检修、维护以及安装，所以在水泵组合方案中水泵选择相同型号。

与泵站的实际情况相结合，泵站不应选择过多的水泵台数，进行初步预算，若是装4台及以上水泵，因为选择较大尺寸的泵型，不但会提升厂房建设成本，还会降低机电设备的效率，但泵站也应该保证2台以上的水泵。灌溉是该泵站的主要作用，存在较短的灌溉时间，所以，与泵站设计规定规范相结合，可以不进行备用泵的设置，所以在选择方案时只必选装置2台和3台的方案，比较泵型为中开泵。具体比选结果如下：第一，在技术方面，两种方案拥有相近的水泵效率，若是选择装置3台水泵，电动机会拥有相对较大的总装机容量，但是差异较小；其只具有较小的设备重量和单机容量。通过比较分析可知，装配3台水泵能够更加灵活的运行，可以使用小流量开机的方式应对灌区需水量较小的情况，只需要较小的耗电量。第二，在工程成本方面，装置2台水泵需要的控制设备少了一套，只需要较小的厂房布置尺寸，装置3台水泵虽然需要更多控制设备和土建施工，但是其却拥有较少的总投资。详情见表3。

表3 水泵台数比较

通过比较上述各方案，对泵站运行管理、维修等因素进行考虑，与灌区用水需求相结合，初步拟定选用3台水泵的方案。

4.2.2 选择水泵形式

与上文中选择水泵类型方面的介绍内容相结合，该泵站需要达到31.8～36.1 m的净扬程范围，经过计算需要水泵拥有39.17～43.47 m的总扬程范围，对于混流泵和轴流泵来说要求较高，而离心泵拥有较高的扬程适应能力，能够使该站的扬程范围要求得到较好的满足。该站拥有2.4 m3/s的设计流量，与相关的泵站设计规范和灌区实际情况相结合，不需要进行备用泵设置，使该站水泵选型的特点得到进一步凸显，如高水泵扬程、长距离管道输水、大单机流量。

通过上述分析，初步拟定选择机型为单级双吸式离心泵，这种水泵的优势是拥有平稳的水流压力、高扬程大。该泵的泵体和泵盖之间为水平中开式连接缝，所以也叫做中开泵。在后续检修的过程中无需进行管路和电动机的拆卸，只要将泵盖打开就可以完成操作。所以方便操作，易于维修，拥有较低的远距离和自动化操作难度。这种水泵能够直接连接汽轮机或者电机，拥有紧凑简单的传动机构，相比于其他水泵类型，其拥有运行成本低、效率高、检修方便、运行周期长的特点。

4.2.3 校核水泵工况点

校核水泵工作点，目的是明确不同扬程下水泵的运行工作点，检查水泵运行的高效区范围，确定其是否能够使设计要求得到满足。在分析水泵工作点时，应该充分考虑以下内容：在设计扬程下，水泵的流量能否使设计要求得到满足，水泵应该在高效区存在工作点；在最高和最低扬程下，轴流泵和离心泵在应该注意是否有汽蚀现象产生，考虑其是否会影响动力机负荷[4]。

在最高扬程和设计扬程下，水泵拥有9504 m3/h流量，能够使设计要求得到满足，并且水泵工作点拥有超过80%的效率，属于高效率区。在最低扬程下，水泵运行拥有5.3 m的吸出高度，560 kW的电动机功率，能够使泵站的各项需求得到满足。最终该泵站选定了SLOW500-710C型号的单级双吸卧式离心泵3台。

5 结语

相关人员必须结合工程实际情况开展长距离高扬程泵站水泵选型工作，与各种工况相结合合理进行台数以及泵型的选择，不但能够提升泵站选型配套的合理化，还能够使泵站装置效率得到提升。