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水泵知识

中小型潜水泵站设计要点

文章热度:3184

     潜水排污泵站相对传统干式泵站简化了地下结构, 降低了泵站的工程造价。本文主要介绍了中小型潜水污水泵站的设计,其设计包括格栅、潜水泵的选型及集水池容积的计算等。
    自90年代潜水泵出现以来,由于潜水排污泵具有体积小、安装检修方便、无噪声、运行稳定等优点,特别是潜水污水泵站相对传统干式泵站简化了地下结构,减少了地面建筑,甚至不用地上建筑,降低了泵站的工程造价,因而被广泛运用。笔者曾设计和接触过一些潜水排水泵站,在此谈谈对潜水污水泵站的设计,供做同类泵站设计时参考。下面从工艺流程、一般规定、各单体的设计几方面详细介绍潜水污水泵站的设计。
1.潜水泵站的工艺流程
2.设计基本原则
 (1)规模的确定: 应根据远近期污水量的大小, 确定污水泵站的规模。一般泵站的土建可根据远期规模实施,设备特别是泵组可按近期规模安装,远期可通过增加泵组或更换水泵提高流量等方式达到设计规模。
(2)站址的确定: 根据污水泵站性质(局部提升泵站,或者是处理厂前提升泵站),并结合整个市政管网的情况及具体地形条件,选择合适的泵站位置。
(3)设备的选用: 污水泵站进水中污杂物含量多, 所以泵站应该选用适合污水性质和清污量大的格栅除污机,保护水泵等后续有关设备。考虑系统可靠,应设备用泵。
(4)注意减少对周围环境的影响:泵站地下构筑物不允许地下水渗入及池内污水的渗出,泵站应与居住房屋和公用建筑保持一定距离;泵站四周建设隔离带。
3.各单体的设计
3.1进水闸井
     进水闸井的作用: 在潜水泵机组安装检修及集水池的清池挖泥时, 截断来水。设计时, 视现场条件, 可与格栅合建布置。为减少集水池沉泥容积,进水闸井可沉底0.6~1.0 rn。考虑检修安装闸板及清泥工人下井的需要, 闸井井室不能过小。闸井采用钢筋混凝土结构,闸门采用提板式铸铁闸门,配用启闭机。如果现场条件允许, 事故排出管闸门可设在进水闸井内,否则在进水闸井前的检查井设置。
3.2格栅间
     由于污水含有各种各样的脏物,格栅的作用是拦截进水中体积较大杂物,保护水泵的正常运行。为改善管理人员的工作条件,减轻工人清渣的劳动强度, 应采用机械格栅清污机。机械格栅清污机有回转式格栅拦污机及链条式格栅拦污机等。可根据具体条件选用。
污水泵站栅条间隙一般采用中格栅,按设计手册要求,采用2 0~2 5 m m,过栅流速一般采用0.8~1.0m/s,水头损失0.15m左右。为防止掉渣,格栅安装应有倾斜角度45°~75°,特殊情况可采用90°具体参数可查阅厂商的样本。进水管底与栅前流道应有0.5m以上的跌水,以弥补过栅水头损失。安装及检修格栅需要格栅底部前端距井壁尺寸应大于1.5m。
3.3 集水池
3.3.1集水池的有效容积集水池的有效容积调节变化的进水量,提供潜水泵机组稳定运行的条件。容积大了, 自然增加工程造价, 也会因污水停留时间过长而造成污水沉积腐化,积小了,水泵启动频繁,则缩短了设备的寿命。所以集水池容必须合理选择。
集水池的有效容积根据进水管的设计流量、水泵的抽升能力、台数、工作制度、启动时间确定。液位控制水泵自动开停的泵站,集水池的有效容积可以采用公式
Vmin=Tmin Q/4计算确定,其中:
Vmin -集水池最小有效容积(m3);
Tmin-水泵最小工作周期(s),一般按水泵每小时启动不超过6次
Q-水泵流量(m3/s)。
如果条件不详细时, 可用最小容积不小于最大一台泵5min的出水量来估算。
3.3.2集水池的尺寸
     集水池亦为潜水泵安装的井室,水泵间距可为1.5~1.8m,集水池宽度由水泵组并列横向布置尺寸确定。集水池水位需考虑水泵的最低水位及进水管的最高水位。水泵运行时必须控制淹没深度,不得低于最低水位,以免产生汽蚀现象及水泵升温烧毁电机。水泵停止运行的最低水位可根据水泵样本查阅。集水池最高水位按进水管设计充满度的水位。集水池有效水深(H)为最高水位和最低水位之间的水深,有效容积(V)=有效水深(H) ×集水池面积(A)。集水池板底标高(H,)=最高水位(Hl)=有效水深(H)-最小水深(Hmin )-水泵样本要求基础安装高度(Hss)。
3.3.3集水池平面布置由于潜水泵就安装在集水池中,所以在中小型污水潜水泵站的集水池中,应防止进水管的来水直接冲入泵房集水窝,将气泡带入泵中, 发生气蚀。设计中应根据进水的情况,设配水区或扩散角,保证进水的稳定、均匀。具体布置分两种情况,如下:
(1)集水池从上部或侧面进水,应设计配水区。
(2)集水池从正面进水,应有扩散角的要求。
3.3.4选泵
(1)设计流量Q。
潜水污水泵站设计流量按最大日、最大时流量计算,并应以进水管最大充满度的设计流量为准。
(2)水泵扬程H。
H ≥ H1十h1十h2
H1—提升高度,出水最高水位一集水池最低水位;
h1—水头损失(m);
h2—安全水头(m),0.5~1.0m。
(3)其余选泵注意因素。①水泵常年运行,应仔细计算,使水泵的工况点落在水泵的最高效率段, 采用节能性优越的潜水泵。可配套选用变频调速装置,节约电能。
②水泵可根据近远期结合的方式,预留发展位置, 或远期增大水泵的提升流量能力。尽量选用同一型号的, 检修及维护都比较方便; 水量变化较大时可采用大小泵搭配。水泵并联设置时,小流量时台数最好为一用一备, 大流量且水量变化较大时, 可采用两用一备,最多三用一备, 因并联台数过多,机组效率会降低,水泵流量不能简单叠加。
3.3.5水泵控制
      由于潜水泵机组在水下运行,管理人员无法进行巡视和眼看耳听的检查判断,所以潜水泵站必须配备可靠、完整的自动控制系统和检测功能。市政污水泵站的运行状况关系到整个市政管网系统的控制, 随着城市市政的管理水平的提高,污水泵站应该设计PLc控制系统,统一由市政部门管理,甚至可实行无人管理泵站。
3.3.6潜水泵防抽空设置
可参考邯长线24个给水站地处山区防抽空设计:
    原理

图1

    图1是一个无人值班的单台水泵抽空保护全自动控制接线图。图中的上限H、下限L为安装在水塔水库中的浮子开关来实现潜水泵的全自动榕相l.
    当水塔水位达到下限时浮子开关L闭合,开泵信号进入控制继电器easy的I3经内部程序使easy的输出继电器Ql闭合L开泵信号自锁,水泵起动运转。同时Ql水泵起动信号进入计时器T1,当水泵流量达到正常流量后进入计数状态。当进入计数状态后,水泵流量达不到设定的流量值时即认定为水泵抽空或水量减小,此时HA发出报警信号水泵停止运转。根据需要可将此故障设定次数进行锁定水泵停止运转,如连续2~5次出现此故障即锁定等,此时派检修人员前去处理。
    当水塔水位达到上限时浮子开关H闭合,停泵信号进入控制继电器easy的Il经内部程序使easy的输出继电器Ql断开水泵停止运转。同时Q1水泵停止信号进入计时器T3,当水泵停止运转1.3时间达到后进人计数状态。如有脉冲信号进入数量达到设定值后,即判断为止回阀关闭不严有倒水现象,此时HLl发出故障信号。以上两种故障情况可根据需要将此设定次数进行锁定水泵停止运转,如连续2~5次出现此故障即锁定,此时派检修人员前去处理。
    图1中PC为远传水表输出的脉冲信号送入控制继电器easy的输入端l8通过内部所编制的程序达到控制的目的o SA为功能转换开关,当使用抽空保护时SA处于断开位置,当水表故障时将SA处于闭合位置,其功能关闭无报警输出。
    例如某给水所安装潜水泵一台,水泵流量为50 m3/h,安装声100远传水表。该水表每个输出脉冲为0.1 m3,具体设定值见表1。
表1
    表1  流量与时间设定值
    可根据表1设定保护范围。以本例:当要求水泵出水量小于20 m3时停止运转并发出报界信号,可将C1计数器设定为10次,将112设定为180S即可。
    止回阀关闭不严倒水保护设定与上述相同。如水泵停止运转后每小时有2 m3的倒水量时发出报警信号,将C2计数器设定为l0次,将T4设定为l800 s即可。
    可编程控制继电器easy与远传水表组合的水泵抽空自动保护适合于不同流量的水泵。只要根据自己需要保护的流量来设定时间即可完成,保护范围宽,方便快捷。如想在值班室直接观察水泵出水情况可在控制柜上安装一个数显计数器即可观看到与远传水表相同的数据
3.3.7 附属建筑及其他注意事项
(1)潜水泵站可不设地上建筑,但为了管理方便和保护设备,一般均在地上或多或少建设地上厂房,置格栅间、出水阀门间、泵室、配电间、值班室。各房间相应布置在地下构筑物上。潜水泵及阀门上方设吊装孔,孔上加盖板。在泵室、格栅间、闸阀间设置手动或电动起吊葫芦, 便于设备的安装及检修。建筑物的净高应考虑设备起吊的需要, 至少在4.0m。
(2)在格栅间,根据最新室外排水设计规范, 必须设计有害气体自动探测报警装置。考虑除渣机外运斗车需要,应有操作的场地。为了保证格栅机的卫生及冲洗格栅的需要,格栅间加设冲洗龙头。
(3)出水管如需设止回阀,应采用防水锤影响的缓闭止回阀。闸阀宜采用刀型闸阀。管径大于DN300时,宜采用电动闸阀。管道材料及有关部件均应采用防污水腐蚀材料或防腐措施。出水管道的流速宜为0.8-2.5m/s。
(4)考虑市政工程重要性,污水泵站供电至少应按二级负荷设计, 或配套发电机作为第二电源。
(5)格栅间室外考虑清渣暂时存放的需要,布置堆渣场地,场地面积根据来水量大小计算。
(6)由于来水含有较多的污杂物, 污杂物在集水池死角会沉积或发酵, 所以集水池考虑冲渣反冲管道, 冲渣管道可从出水管上接出一根DN50的管道,在水泵抽升污水时, 同时部分压力水回流反冲集水池。
(7)对集水池和格栅间加设机械排风设施。
(8)为方便值班人员的生活需要,值班室加设厕所。如果场地允许,可加设休息间。
(9)位于居民区和重要地段的污水泵站应设置除臭装置。总之, 中小型潜水污水泵站在市政上运用普遍, 与传统干式污水泵站相比其优势非常明显,设计时应详细了解最新的设备性能、同类泵站使用者的经验、有关设计规范要求等, 努力使设计作品达到经济效益、社会效益、环境效益的最佳结合。

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