贾 会 艳
(太原供水设计研究院有限公司，山西 太原 030009)
谈市政给水加压泵房的设计
贾 会 艳
(太原供水设计研究院有限公司，山西 太原 030009)
结合某水厂加压泵房的工程实例，主要对加压泵房的设计思路、计算方法以及水泵选型、进出水管件设置、起重机选型、真空设备等方面进行了介绍，同时结合运行情况，对一些常见的设计问题进行分析，并给出建议，以供参考。
市政给水，加压泵房，进出水管，安装高度，起重机
1 概述
该净水厂水源接自地下水输水管线，经清水池调蓄并消毒后，进入吸水井、泵房，加压后送入市政供水管网。水厂进水压力为地面以上3 m，设计供水规模8万 m3/d，时变化系数取1.2，水泵扬程为44 m。加压泵房为半地下式，设单级卧式双吸离心泵3台，两用一备，水泵机组直线单排排列，采用半自灌式充水方式，设水环式真空泵组，当吸水井水位低于水泵外壳顶点时辅助水泵启动。水泵采用变频调速自动控制系统。泵房设电动单梁悬挂起重机及电动葫芦。泵房设排水沟，将水汇集至集水坑，再由潜污泵提升至厂区排水管。水厂工艺流程图如图1所示。
2 水泵选型
加压泵房设计供水规模8万 m3/d，时变化系数为1.2，最高日最高时供水量4 000 m3/h。水泵按最高时流量、扬程选型，同时满足平均时流量时仍在高效区运行，在最高与最低流量时，水泵能安全、稳定的运行。若泵房承担消防供水，水泵还需在消防时平稳运行，并满足水量水压要求，否则，需单独设消防水泵。
本工程泵房设单级卧式双吸离心泵，由于受场地限制，水泵采用两用一备，共3台，单泵流量Q=2 000 m3/h，扬程H=44 m，单泵功率P=355 kW。水泵转速为1 480 r/min，必需汽蚀余量为6.55 m。水泵采用变频调速自动控制系统，以达到节能降耗，自动控制等功能。
由于受场地限制，水泵采用两用一备，但单泵流量较大，吸水管管径也较大，由于吸水井尺寸需根据吸水管管径确定，吸水井跨度较大，结构设计复杂。另外，在运行过程中振动和噪声较大，对水泵的平稳运行和人员工作环境造成影响。根据经验，水泵台数设置在满足规范要求的前提下，单泵流量不宜大于1 500 m3/h，吸水管管径不宜大于600。
3 泵房平面布置
泵房为半地下式，上层设通行、吊装及控制柜平台，下层布置水泵机组。机组直线单行排列，相邻机组间留有一定宽度的通道，以便检修和通行。每台水泵机组进水管设有检修闸阀，水泵出水管设电动兼手动蝶阀和水泵控制阀，水泵吸、压水管路设置真空及压力指示仪等。管路沿泵房地面敷设，在跨越管道处设置跨梯或通行平台。
泵房长度根据机组台数、布置形式、机组间距等因素确定，并应满足机组吊运和泵房内部通行的要求。泵房宽度应根据机组尺寸、进出水管道和管件的尺寸、工作通道宽度，进、出水侧必需的设备吊运要求等因素，结合起吊设备的标准跨度确定。
本工程泵房平面净尺寸为23 m×10 m，面积为230 m2。
3.1 机组布置
根据所选水泵及电机、钢架的尺寸确定水泵的基础尺寸，方法参见《给水排水设计手册》(第3册)，本工程水泵基础尺寸为3.5 m×2 m。各泵组基础间距应满足检修和通行要求，根据GB 50013—2006室外给水设计规范以及本工程实际情况，定为1.5 m。机组直线单行排列。在泵房两端布置2处楼梯，各0.9 m，基础与楼梯间距分别为2 m和1.5 m，通行平台1.2 m，吊装平台3 m，泵房总长度23 m。
3.2 进出水管线及管件设置
由于本工程采用半自灌引水方式，故每台水泵设置单独的吸水管，出水管在泵房外汇合。根据规范流速要求，泵组吸水管管径为700，出水管管径为600。吸水管自吸水井至水泵应有不断上升的坡度，一般不小于0.005。
泵房管道均采用钢管。钢管安装采用法兰连接或焊接，坡口形式采用“V”型坡口、单面焊接。出水管一般用焊接接口。为了检修和安装方便，适当位置可设置法兰连接。钢管内防腐采用无毒环氧涂料防腐，外防腐采用外刷章丹两道，绿色调和漆两道，钢管及钢管件防腐前应做除锈处理。
水泵吸水管上沿水流方向设闸阀和偏心异径管，闸阀与墙体之间间距1.5 m，放置通行钢梯兼阀门操作平台。
水泵出水管上沿水流方向设钢制异径管、双法兰传力接头、多功能水泵控制阀和双向金属密封蝶阀，蝶阀与地上层1.2 m宽,平台间距0.3 m，作为安全起吊间距。
根据以上管件尺寸、水泵机组尺寸、平台及间距，本工程泵房净宽度为10 m。
设计中需要注意几点：一是由于采用偏心异径管，水泵吸水管管中标高高于出水管管中标高；二是吸水管口径大，闸阀阀体过高，操作困难，可采用电动阀门或设阀门操作平台；三是出水蝶阀可采用电动手动一体的启动方式，以减少阀门台数，同时保证供水安全性及方便操作；四是水泵控制阀的选型及安装等应遵守CECS 132:2002给水排水多功能水泵控制阀应用技术规程；五是泵房内进出水管、三通、弯头、水泵控制阀、堵板及阀门等应根据情况设支座、支墩或支架，可由结构专业设计。
4 水泵安装高度
根据本水厂的海拔查表得，大气压Hg=9.4 m H2O，水温按15 ℃，饱和气压力Hz=0.17 m H2O。水泵进口口径为500，流速为2.73 m/s，水泵样本查得必需汽蚀余量为6.55 m。
根据公式:
代入以上参数可得实际允许的真空吸上高度Hs=3.06m。
另计算吸水管沿程损失及吸水喇叭管、弯头、闸阀及偏心异径管的水头损失之和为0.17m。
代入公式：
得水泵安装高度Zs=2.51 m。
计算水泵安装高度需注意以下几点：1)水泵自罐充水指水泵外壳顶点低于吸水井内的最低水位，而水泵的安装高度指泵轴中心与吸水井最低水位的高差。两者基准不同。2)如泵房承担消防供水时，还应按消防流量核算安装高度。3)最终安装的水泵，其汽蚀余量必须满足安装高度的要求。
5 泵房高度及起重机选择
5.1 泵房地下层高度
利用离心泵的允许吸上真空高度，采用非自灌充水，可提高泵房的高度，节约泵房土建造价。本工程水泵充水方式为半自灌式，泵房设真空泵充水系统，当吸水井水位低于水泵外壳顶点时辅助水泵启动。
以泵房平台为±0.00，由于吸水井与清水池相距较近，故吸水井采用与清水池相同的最高、最低水位，分别为0.2 m,-3.3 m。根据水泵安装高度和吸水井最低水位确定本工程泵轴标高为-2.16 m。
吸水井水位在泵顶以上时可自灌启泵，泵顶至最低水位利用真空泵启泵，水泵计算安装高度为2.51 m，大于实际的安装高度1.14 m，满足吸水要求。
取水泵基础顶高出泵房底地面0.215 m，水泵泵轴至基础顶高度为1.025 m，故泵房底标高为-3.4 m。泵房地下层高度H2=3.4 m。
需注意，当水泵台数较多，且汇总管设置在泵房内时，由于汇总管口径较大，注意核算基础高度，保证汇总管底与地面约200 mm～250 mm间距。
5.2 起重机选择
1)总起升高度。根据泵及电动机尺寸，计算起重绳的垂直长度d，对于水泵为0.85xm，对于电动机为1.2xm，x为起重部件的宽度。
起重部件起升后由小车运出泵房，起重部件底部与小车的距离一般不小于0.3 m～0.5 m，小车一般高1.0 m～1.5 m，故吊起物底部与泵房进口平台的距离h=1.5 m。
总起升高度为:
max(d+e+h)+H2=7.8 m。
其中，e为水泵或电动机高度。
2)电动葫芦选型。电动葫芦按最重一台设备(水泵、电动机或阀门等)的重量考虑。
单台泵重2.8 t，电机重2.1 t，底座重1.2 t，按起升高度9 m，起重量5 t选择电动葫芦。电动葫芦运行功率0.8 kW，起升功率7.5 kW，自重597 kg。
3)跨度Lk。本工程选用电动单梁悬挂式起重机，起重机的跨度Lk≤L-2l，其中，L为泵房净宽度(若柱子凸出墙面应为柱间净距)，本泵房为10 m；l为起重机与墙(或柱子)之间的净距，一般取0.3 m。本工程Lk取7.5 m。
选取的Lk应保证能起吊所有需要起吊的部件。
4)起重机选型。按起重量5 t，起升高度9 m，跨度7.5 m选电动单梁悬挂式起重机，其特性为：行车轨道(工字钢)底至起重钩中心的距离为2.2 m，自重2.02 t，运行功率0.4×2 kW。
5.3 泵房工字钢底高度
泵房工字钢底高度为计算总起升高度加起重机特性高度，本工程为10 m，泵房地下层高度H2=3.4 m，故工字钢底高6.6 m。
6 真空设备
水泵采用半自灌式充水方式，设水环式真空泵组，当吸水井水位低于水泵外壳顶点时辅助水泵启动。
根据GB 50265—2010泵站设计规范，离心泵单泵抽气充水时间不宜超过5 min。
按照《给水排水设计手册》(第3册)，真空泵的抽气量为:
计算得抽气量为1.32m3/min。
最大真空值HVmax=Zs×9.81kPa，计算得33.01kPa。
据此在《给水排水设计手册》(第11册)选水环式真空泵SZ-2J。
7 结语
市政给水加压泵房关系到千家万户的用水问题，必须给予重视，在设计中应充分考虑供水的安全性以及使用的安全性，同时考虑经济合理技术可行，不断的在理论结合实际，实际检验理论中将给水泵房做到更完善更安全更经济更合理。本文按照设计时的顺序进行论述，并总结了设计经验，以供参考。
[1]GB50013—2006，室外给水设计规范[S].
[2] 北京市市政工程设计研究总院.给水排水设计手册(第3册)[M].北京：中国建筑工业出版社，2004.
[3] 姜乃富.水泵及水泵站.[M].第4版.北京：中国建筑工业出版社，1998.
[4]CECS132:2002,给水排水多功能水泵控制阀应用技术规程[S].
[5]GB50265—2010，泵站设计规范[S].
Discussion on the design of the municipal water supply pressurizing pump room
Jia Huiyan
(TaiyuanWaterSupplyDesign&ResearchInstituteCo.,Ltd,Taiyuan030009,China)
Combined with the project of a water pressureing pump room, main introduced in several respects of design, calculation method, water pump selection, in and out water pipe setting, crane type selection, vacuum equipment, etc.. Meanwhile, some common design problems are analyzed and some suggestions are given for reference.
municipal water supply, pressurizing pump room, in and out water pipe, mounting height, crane
1009-6825(2017)21-0110-02
2017-05-16
贾会艳(1981- )，女，工程师
TU991.35
A
