水泵站在给水排水工程中的应用

-1-水泵站在给水排水工程中的应用（姓名：***学号***班级：给排水101班）摘要：水泵站是大家十分熟悉的名词。由于水泵属于通用性的机械类而广泛地应用于国名经济的各个部门。随着现代工业的蓬勃发展，采矿、冶金、电力、石油、化工、市政以及农业等部门中，各种形式的泵站很多，其规模和投资越来越大，功能分类愈分愈细。[1]关键词：水泵站；给水排水工程；供水；灌溉；防涝引言水泵站工程是将电（热）能转化为水能进行农业灌溉、乡镇供水、渍涝排水及跨流域调水的一项综合性水利工程。我国泵站工程在工农业生产发展及城乡供水等多个方面发挥了巨大作用。一、水泵站的概况1.水泵站定义设置水泵机组、电气设备和管道、闸阀等的房屋。2.泵站作用（1）是能提供有一定压力和流量的液压动力和气压动力的装置和工程称泵和泵站工程。（2）油箱、电机和泵这三样东西是主要部件，但还有很多辅助设备，根据实际情况需要增减，如供油设备、压缩空气设备、充水设备、供水、排水设备、通风设备、起重设备等等。3.泵站的发展我国古代,就有用动力提水机具进行灌溉排水的悠久历史,一直到20世纪20~30年代，在我国东南沿海地区才开始出现以柴油机、电动机为动力的泵站。随着科学研究与工程技术的日益提高，工程规模与效益不断扩大，其发展大体上可分为4个阶段：（1）从1949年到1957年底,机电排灌泵站的总装机容量由71MW增加到3530MW,为全国的推广探索了经验,奠定了较好的技术基础。（2）20世纪60年代是机电排灌的全面推广与发展的阶段。全国各省市的机电排灌泵站规模由小到大,得到迅速发展,具有中国特色的利用水力资源进行提水的水轮泵站得到重视和迅速推广,相应的管理办法与法则以及管理机构开始建立。（3）到1978年底,全国机电排灌泵站的装机容量达到1500万kW灌溉面积达15370万hm2。-2-这一时期的机电排灌泵站工程从总体上看得到了发展,但存在的问题是重规模、重速度,而对质量、效益与管理重视不够,为以后的发展带来一些不利的因素。（4）20世纪80年代至今,泵站工程在规模质量、效益、管理等方面得到全面的提高和综合的发展。其特点，一是大型泵站在跨流域调水工程相继建成并投入使用,从工程规划、设计、施工、安装到运行管理，技术水平上了一个新台阶,二是重点抓了技术改造和经营管理,技术水平越来越先进,经济效益越来越好,建设与管理水平越来越高。[2]二、水泵站的应用1.市政工程在市政工程建设中，泵站是城市给水排水工程中必要组成部分。泵站在整个给水排水系统中起到枢纽的作用。城市中水的循环都是借助于一系列的功能不同的泵站来完成正常运行的。原水由取水泵站从水源地抽送到水厂，净化后的清水由送水泵站输送到城市官网中去，其流程图如下图所示。2.农田灌溉建国以来，我国的农田灌溉事业取得了很大的成就，灌溉面积由1949年的1600万ha增加到4800万ha，而且预计到2000年还将增加533万ha，在占全国总耕地面积近50％的灌溉面积上生产了占总产量近2/3的粮食。灌溉泵站在农田灌溉中将远处水源地的水输送到农田，节省大量人力物力，特别是随着社会主义农业的现代化建设，在农田基本建设中需要建造越来越多的大型、巨大型的泵站来保证灌溉用水的正常输送。3.引水工程引水泵站的效益主要表现在农业干旱减灾和解决区域性缺水问题。最有代表性的南水北调东-3-线工程，以长江为水源，通过8级提水穿过黄河，解决山东、河北等北方地区用水紧张。灌溉方面，最具代表性的是我国西北一些干旱和半干旱地区。这些地区虽距黄河较近，但水低地高，人畜生存和农业生产常年受到严重的缺水威胁。自六十年代，在甘肃、山西、陕西、宁夏等省（区）陆续兴建了一批高扬程提灌工程，开发利用两岸的水土资源，发展工农业生产。这些地区的农业生产获得了迅猛的发展，粮食产量成倍增长，农民收入大幅度地提高，大量灾民从干旱缺水的地区向灌区移民，实现了“一年搬迁、两年定居、三年温饱、四年致富”的梦想。4.防洪排涝泵站工程的排涝效益以平原湖区最为显著。如湖北的江汉平原、广东的珠江三角洲、东北的三江平原、浙江的杭嘉湖地区以及洞庭湖、鄱阳湖、太湖、巢湖的周边地区，过去由于洪涝灾害，这些地区许多地方人烟稀少，杂草丛生，交通阻隔，钉螺成灾。有了泵站后，带来百业兴旺。如今，这些地方都成了重镇、交通枢纽和当地政治、经济、文化中心。在农业排涝方面，以我国排涝面积最大、装机容量最多的湖北省为例。截止2004年，该省建有各种排涝泵站4205座、8429台，装机121.03万kW,排水流量12946m3/s,排涝受益面积2260万亩。该省泵站多年平均排水量为80亿m3，其中单机功率800kW以上的大型泵站排水70亿m3。二十多年来，先后战胜了1980、1981、1983、1991、1996、1998、1999年的特大洪涝灾害。其中在1991年历史罕见的特大洪水排涝中，单机功率800kW以上的大中型泵站发挥了骨干作用，日排水量为4.2亿m3，累计排水量近100亿m3，当年泵站排涝减灾效益达160亿元。三、水泵站存在的问题根据对我国现有大型灌溉排水泵站的调研，特别是分析2009年各省水利厅上报的全国各大型泵站《现状调查分析报告》、《现场安全检测报告》和《安全鉴定报告书》，可以发现，我国大型泵站发展存在的问题还是比较突出的。主要表现在以下几个方面。1.规划设计不合理，建设标准低，部分泵站供水无保障。我国大型灌溉泵站中约90%建于20世纪六七十年代。限于当时的政治、经济条件和技术水平，很多泵站规划论证不足，工程设计标准低，泵站布局不合理，“三边”工程多，配套不健全。从而导致机组选型不当，水泵长期在低效区运行，甚至因扬程不足或汽蚀严重而使泵站不能正常提水。2.泵站整体运行效率低，能耗高，工作寿命短。从2008年开始，水利部组织国内泵站权威检测单位，对全国主要大型灌溉泵站进行了现场检测。结果发现，全国大型灌溉泵站平均装置效率仅为40%～50%，能源单耗平均达7～8kWh/（kt·m），距部颁标准要求的装置效率60%～70%相差很大。3.泵站型式单一，不能满足不同类型供水需求。我国自然条件差异很大，供水要求有相当大的区别。例如，有的供水系统中水中含有大量泥-4-沙，水泵口环极易磨损；有的供水系统中水位在不同季节变幅很高，要求水泵扬程有极高的适应性；有的地下水供水系统虽然扬程变幅小，但流量变幅大，要求使用恒压水泵提水；我国现有的泵站类型，特别是可供选择的水泵类型，无法满足诸多供水条件要求，从而制约了特殊地区的灌溉发展。4.水泵机组低端产品多，高新技术应用少，信息化和自动化程度低。水泵是泵站的心脏，我国大型灌溉泵站使用的水泵，绝大部分是20年前所开发的产品。虽然这些机组的水力模型在近年得到改善，但核心技术仍然停留在20年以前的水平。国产水泵机组多为低端产品，高新技术应用少，水泵能耗高，空化严重，振动超标。因此，我国大型水泵与泵站建设处于十分尴尬的境地，迫切需要有关部门，组织国内相关单位进行攻关，以提升我国大型水泵与大型泵站的自主创新能力。四、水泵站的发展趋势1.水泵的效率越来越高。水泵是泵站的心脏，它的质量决定着泵站总体水平。由于一些新的理论与技术，如三维反问题设计方法、计算流体动力学方法和激光快速成形系统等的应用，水泵的效率、高效区带宽、汽蚀余量、压力脉动指标等都得到了很大改善。2.节能的要求更高高效节能的要求更高高效节能的要求更高高效节能的要求更高过去，泵站工程的建设考虑工农业生产的需要和节约工程投资方面的问题较多，很少考虑本站工程的能量消耗和运行费用，致使不少泵站工程长期处于低效工况下运行。这不仅增加了能量消耗，而且把节省下来的投资转嫁给了运行费用。近年来，特别是自原水利电力部颁布八项技术经济指标以来，对全国的很多泵站进行了测试和普查。结果表明，泵站效率普遍偏低。因此，全国开战了一系列泵站节能技术方面的研究和规模较大的技术改造工作，并取得了明显的经济效益。与此同时，机械部门推出了一批节能产品，水利部门在规划设计、安装检修、运行管理等各个环节采取措施，尽可能提高泵站效率，减少泵站能耗。3.应用范围日益扩大以往，泵站工程多用于农业灌溉排水和城市给水排水。随着近代城市和工农业生产迅速发展，大规模的南水北调工程和沿海城市的调水工程将有广阔的发展前景。在工业供水方面，泵站工程已成为火电厂和核电站等工业企业中锅炉给水和循环冷却水系统不可缺少的组成部分，在工程施工中，基坑排水、井点排水、水力开挖土方及泥浆输送等都具有广泛的发展前途。这些都离不开水泵和泵站。4.安全可靠要求更高随着多级泵站提水、抗洪抢险以及工业企业工艺流程的需要，对泵站工程的安全可靠性的要-5-求也愈来愈高。例如大范围的农田和城镇排水、矿井排水的可靠性，不仅会影响工农业的产量，而且会给人民群众的生命财产造成很大威胁。对火力发电厂，一旦循环泵站因故障停止供水，将可能迫使汽轮发电机组不能正常共工作而造成重大事故。也就是说，越来越多的人认识到，泵站的可靠性不仅是泵站本身的问题，而且已成为影响地区社会发展和社会效益的重要因素。因此，对泵站工程，特别是其中的机电设备的可靠性，以及泵站在反常运行中的各种危害和防护措施已引起人们的普遍关注。[3]综上所述，可以看出我国水泵及泵站的数量、规模已有较快的发展，同时，也存在一些缺点，主要是不少泵站装置效率偏低，能源单耗大，抽水成本高，灌区工程配套不齐全，机电产品类型和质量问题等，致使一些泵站经济效益偏低。此外，在某些技术方面与国外先进水平相比，也还有一定的差距，有待于我们加大科研力度，通过不断更新和改革，争取赶上和超过国外先进水平。-6-参考文献：[1]姜乃昌主编。《水泵与水泵站》。第四版。北京：中国建筑工业出版社，1998：1-2[2]张旭。中国泵站工程的现状与发展。[3]王福军。我国大型灌溉泵站的技术现状与发展趋势。