城市污水处理厂进水提升泵房的设计浅谈稿件

-1-城市污水处理厂进水泵房的设计浅谈袁泉李建增（北京北京桑德环境工程股份有限公司，101102）摘要本文根据生产实践，探讨了城市污水厂中进水泵房合理结构形式合理的设计方案，讨论了进水提升泵结构形式的合理选择，总结了大泵、小泵并联使用在城市污水厂运行中的计算方法和实际运行效果。关键词进水泵房干式离心泵潜污泵管路特性比阻1.前言进水泵房是城市污水厂的水力提升构筑物，设计合理的进水泵房可以节约运行成本，方便运行维护，提高污水处理厂运行的稳定性，本文结合实际的运行情况，探讨城市污水处理厂进水泵房结构形式、进水提升泵选型更良好的设计方案。2.进水提升泵的选型进水泵房的结构形式取决于总进水提升泵采用干式泵或者潜污泵，目前许多污水处理厂的进水提升泵采用潜污泵，进水泵房的结构形式也因之变得比较简单，我们根据生产实践中的体会，认为城市污水厂的进水提升泵应选用干式离心泵，避免选用潜污泵，选用干式离心泵有下面几个优点：1.设备运行稳定自耦式安装的潜污泵没有固定的螺栓连接，运行中振动较大，水泵的轴承和叶轮的机械磨损将增大，而干式离心泵采用地脚螺栓连接，水泵的水平、垂直精度较潜污泵都要高很多，运行平稳，延长使用寿命，减少维修量。2.日常维护方便干式安装的离心泵日常的维护很方便，对设备的机械振动情况、轴承磨损情况、油位、油质、电机温升等可以随时进行检查，在发生堵塞时可以通过起重设备随时维修，吊装方便；而潜污泵在运行中很难进行良好的检查，经常会造成带病运行，在导致较严重损坏时问题才会暴露，而且维修的吊装很麻烦，城市污水厂的进水提升泵重量都很大，约在0.5～1.5吨之间，采用这样重的潜污泵进水提升泵作为进水提升泵，故障时吊装、维修、拆卸都很困难。-2-3.维护成本低干式安装的离心泵技术已经很成熟，各部分的配件都是标准件，维修成本较低，而潜污泵的配件都是各生产厂执行自己的标准，配件损坏后只能去原厂购买，由于没有实现批量化，成本很高。4.应选用电机与水泵之间通过联轴器连接的水泵在选择干式离心泵时，应尽量选择电机与水泵之间通过联轴器连接的水泵，这样的水泵在机械部件磨损需要更换时，电机与水泵的部件可以分别更换，如果电机与水泵是通过一根轴相联接的水泵，一旦这根通轴发生磨损，需要连同电机定子与通轴一同更换，成本就太高了。3.进水泵房结构形式的选择基于采用干是离心泵作为总进水提升泵，那么进水泵房应采用所示的结构形式，有这样几个优点：1.这种结构形式不存在死角，很容易将泥沙清理干净；2.在清理泥沙的时候，可以通过调整启闭机保持单侧进水，不需要停止进水，增强系统运行的稳定性；3.进水泵房顶部的标高高于进水管网溢流点标高2.0米左右，运行安全可靠，不会造成淹泵事故；4.可以减少机械格栅的长度。如果将进水泵房顶部的标高定为0.000米，则机械格栅的长度将大大增加，不但增加设备投资，长度太大的格栅故障率也增加，还增加了维修费用，这种结构形式可以避免这些问题。4.进水提升泵采用大泵、小泵搭配使用的选型计算城市污水处理厂进水提升泵宜采用大泵、小泵搭配使用的方式，这样可以节省大量的电能，降低运行成本；选型时应进行详细的计算，尽量使水泵的工作点处于高效率点处，这样可以减少水泵磨损，降低维修费用，延长使用寿命。一般情况下，进水提升不宜采用变频调速的方式，因为离心式水泵的转速降低以后，扬程将大幅度下降，很难满足工作要求。下面以我公司在的某一进水提升泵房水泵选型计算为例，介绍大泵、小泵搭配选型的计算方法，经实际运行检验，理论计算与实际运行的情况完全一致。-3-4.1进水管路特性曲线的计算绘制详细的“进水提升泵—配水井”的管道系统图，按比阻计算水头损失，得出总水头损失随流量变化的计算公式：∑H=HST+∑hAB+∑hBC=13.170+39.104Q2计算时应注意，这个公式中Q的单位是m3/s，在计算时不可以弄错。用Excel中的绘图功能，将其绘制成二阶多项式曲线，这就是进水管路特性曲线。4.2不同运行情况下进水提升泵工作特性曲线的计算本例的进水提升泵房共有3台大泵、1台小泵，计算时用Excel绘制进水提升泵的工作特性曲，共包括下面几种运行情况：1.一台小泵的工作特性曲线，用Excel得出曲线的公式2.一台大泵的工作特性曲线；3.一台大泵、一台小泵并联的工作特性曲线；这种工况的计算方法如下：将大泵工作特性曲线中各点的扬程代入小泵的工作特性曲线的公式中），用一元二次方程的求跟公式进行计算，则得出Q，这个计算的过程比较繁琐，很容易出错，如果使用Excel中的公式计算功能就要容易得多，通过上述计算后，得出等扬程点相应的小泵的流量，填写在表格中，在大泵、小泵搭配的计算中，把同一扬程点的流量相加，即为大泵、小泵并联的流量；4.二台大泵并联的工作特性曲；5.二台大泵、一台小泵并联的工作特性曲线；4.3实际运行时水泵流量的估算将不同运行情况下进水提升泵的工作特性曲线与进水管路特性绘制在一张Excel图表上，如“表一”是二台大泵、一台小泵并联的水泵工作特性和管路特性计算表，“图二”是用上表绘制的工作特性曲线，通过曲线可以估算出实际运行时水泵的流量是否能够满足我们的需要，上面的计算结果经实际运行检验，理论计算与实际运行的情况完全一致，具体情况见下表：-4-不同的运行工况理论计算结果实际运行时的数值一台大泵、一台小泵并联流量：770m3/h出口压力：0.159MPa流量：在670～720m3/h之间波动出口压力：约为0.15MPa二台大泵并联流量：910m3/h出口压力：0.157MPa流量：在870～930m3/h之间波动出口压力：约为0.16Mpa二台大泵、一台小泵并联流量：1090m3/h出口压力：0.168MPa流量：在1060～1100m3/h之间波动出口压力：约为0.17MPa备注管路特性曲线与水泵特性曲线的交叉点污水厂目前共有三台大泵，一台小泵，实际运行时，因水泵叶轮的磨损程度不同以及集水池液位的变化对流量有一定的影响实践证明，这种选型方式能够很好的适应城市污水厂水量的波动，减少进水提升泵所消耗的能量，使生化系统的进水更加平稳。5.结论通过上面对进水泵房实际运行情况的分析可以得出下面的结论：1.进水提升泵应选择干式离心泵，并采用立式提升泵；2.进水泵房的结构的选择必须合理，应能保证吸水池便于清理，并且在清理泥沙的时候，可以通过调整启闭机保持单侧进水，不需要停止进水，提高污水厂运行的稳定性；3.进水提升泵应采用大泵、小泵搭配使用，有利于节省电耗、调节水量；4.利用Excel电子表所具有的功能进行大泵、小泵搭配的计算，可以取得事半功倍的效果，并且计算结果准确。参考文献1.胡晓军主编，《水泵与水泵站》，建筑工业出版社2.化工部化工设备设计技术中心站机泵技术委员会[编]，《工业泵选型手册》，化学工业出版社-5-作者通讯处：北京市通州区马驹桥桑德集团运营管理部袁泉邮政编码:101102电子邮箱：[e-mail]-6--7-表一、二台大泵、一台小泵并联工作特性曲线、进水提升泵—配水井管路特性曲线二台大泵、一台小泵并联工作特性：管道特性：H=HST+ΣSQ2=13.17+39.10Q2二台大泵流量一台小泵流量并联流量扬程大泵效率小泵效率HSTQ2（m3/s)2ΣSQ2ΣH(m3/h)(m3/h)(m3/h)(m3/s)(m)(%)(%)(m)(m)553.437.32590.720.164088823.2368.6468.6413.170.02692511.052773314.22598.268.18666.380.185104622.2169.1169.1113.170.03426371.33971114.51668.4107.26775.660.215460520.9467.3967.3913.170.04642321.815147414.99726.2147.43873.630.242675119.6667.3167.3113.170.05889122.302645515.47782.8188.11970.910.269698618.3966.8166.8113.170.07273732.302645516.01869255.661124.660.312405816.3464.6264.6213.170.09759742.844029916.99928.6298.761227.360.340934315.0762.8862.8813.170.11623623.816056817.711103.4435.051538.450.427346711.2553.6953.6913.170.18262524.54483420.31-8-图二、二台大泵、一台小泵并联及管路特性曲线101520255006007008009001000110012001300140015001600流量m3/h扬程H(m)Q-∑HQ-H