水厂送水泵站泵组更换选型分析报告

水厂送水泵站泵组更换选型分析报告

邝祎程  广州市自来水有限公司 510600

摘要

水厂送水泵组对供水管网及厂内取水泵组调度和供水电耗有着深远的影响，因此送水泵组的选型至关重要；本文从水厂现状入手，分析近3年的供水状况，以及市内供水范围的管网改造情况，为拟改造泵组选择合理的流量和扬程，并核算该流量扬程下的管道流速、气蚀余量等参数，使水泵高效行，在保障供水前提下，达到节能降耗效果。

一、水厂送水泵站现状

水厂2019-2022年平均日供水量约在100万m3/d，其中一号送水泵站日供水量为50万m3/d；该泵站通过3条输水管（DN1600一条、DN1400二条）送往市政管网；泵站共设置八台泵组，分别为21#-28#泵组，均是70-80年代根据当时供水压力要求进行选型，已不适合当前工况，目前送水泵组扬程仅为45—48米，与当初设计扬程相差23米左右，造成了现有水泵工况偏离高效区，泵组电耗居高不下，期间我厂陆续改造各台泵组以适合现在工况，取得了显著的节能效果，我厂拟对24#水泵进行更新改造，使我厂一号送水泵站电耗进一步降低，使泵站达到合理的设备配置。

二、水泵选型分析

根据以下数据，计算水泵（RDL500-700A2）实际运行扬程。

图1 24#水泵安装立面图

扬程、流量的选定

根据24#水泵安装立面图的实际数据，经计算后确定，原水泵实际运行扬程为：39.31-49.34m。就2019-2021年压力分布和日均供水量分析得知我厂压力、水量较为稳定，泵出水压力集中在0.42—0.52MPa，因此供水扬程范围在43—49米居多。据公司调度室和总工室评审意见：西江引水工程的2010年运行后，我水厂供水范围在本市区中、西部，扩大了供水范围，供水范围南移和东移，所以日后中、西部发展供水西部发展供水压力也不会有很大提高。进一步地，在东风西路水管改造之后，我厂供水压力有所下降，因此可以预见的未来3~5年（或相对更长一段时间）内，我厂的供水压力逐步降低，将维持在0.38-0.45MPa之间。因此新水泵的最佳工况点设定在H＝42-48米、流量Q=4500-5200m³/h可满足供水现状。

我厂拟确定新水泵设计工况点性能参数如下：

流量：Q =4800 m3/h ，扬程：H=46m，汽蚀余量（NPSH）r=6.5m ，效率η≥ 89%，配套电机功率900kW，n1＝990r/min， 电压为6kV。

三、水泵选型方案

我厂根据这一条件从三间公司提供的水泵参数分析，拟选用KSP50-700，扬程45米，流量5000 m3/h，叶轮直径Φ610型水泵作为本项目计算依据。

我厂一号送水泵站大部分时段的供水量是在15000m3/h以上。新24#泵KPS50-700和原有的3台22#-25#泵组可作为主力泵组供水。其他泵组作为备用泵组。目前西村水厂24号泵改造的定位为由原来的小泵改造为低扬程大流量泵，一是增大供水量，二是为了适应未来供水压力。据西村水厂1#送水泵站的报表，建议结合调度中心今后的压力的变化趋势和运行参数对泵站整体进行综合分析；由于目前24#泵组一方面吸水管据悉没有设置吸水井，另一方面目标泵型进水管流速偏大，且泵组出水管出水条件也较差，建议结合上述众多不利条件，并可参考22号泵目前的使用工况综合考虑进行水泵选型，在满足节能要求的前提下使水泵改造后能够高效稳定运行，确保供水安全。

四、所选方案的有关计算、校核

4.1进水管吸水条件分析

24#水泵进水管如平面立面图所示。

图4-1 一号送水泵站管道图

4.2  有关计算和泵型比较

泵组来水管管径选择：

水泵采用水位高时采用自灌式，水位低时采用抽真空启动，清水池常水位标高为▼7.87米。开KPS50-700型离心泵进口、出口直径均为分别为DN800、DN700mm。根据设计规范及实际经验，来（出）水管管径大1~2级别，但来水管DN800改造比较麻烦，时间长，故不作改动，出水管流速偏大，管损较大，宜改为DN800管，泵出口与总管的距离4米，经计算，当流量Q=4800m3/h时，DN800出水管流速为V=2.653m/s，从安全性、可靠性考虑进水管不变DN800mm、出水管从DN600改为DN800。水泵在运行流量进水管流速不超规范推荐值，出水管在流量为5500m3/h以上时超规范推荐值，24号泵组出水总管为DN1200在流量为12000m3/h以下时能满足规范推荐值。

流量的确定：根据实际运行记录见（表5），2019、2020、2021年供水压力均在0.52 MPa以下，因此选取KPS50-700型水泵低扬程大流量作为计算依据（最不利条件）。

H＝43 m            Q=5500 m3/h

现水泵安装标高为▼8.48m，由于清水池水位一般常水位标高在▼7.87 m，常水位时水泵安装高度合适的。在设计扬程46米，流量为Q=4800时均可正常运行，历史最低运行水位标高为

▼6.87米，均可正常运行。只有水位标高在▼7.495m以下,扬程H=40，流量Q=6000时会产生气蚀，但这种情况是比较少见的，由于我厂出现H=42米时，往往水位是比较高的时候，历史最低运行水位标高为▼7.57米。因此，扬程H=43，流量Q=5500时，清水池最低运行水位标高是▼7.5米（不要低于最低淹没深度1.2—1.5）。

因此清水池正常运行水位标高范围▼7.5-9米（水深2.63—4.13米）。

五、结论

水泵报价29.50万元，改造管道、管件、法兰和阀门设备费约15.60万元，改造约1.63万元，总投资约合55.73万元。现时32SA-10与其他泵组组合运行单机电耗为162.5kWh/dam3，泵站效率为72.43%，预计改造后单机电耗为158kWh/dam3，泵站效率为75%，电耗降低4.5kWh/dam3，效率提高2.57%。新24#水泵预计每年机时6000h，预计年节电量为143424kWh，按0.74元/kWh算，每年可节省10.61万元电费，投资预计5年3个月可以回本。

从以上分析可知，若选择KSP50-700，扬程46米，流量为4800，叶轮直径Φ610型水泵，增加低峰供水时机组搭配方案，节省低峰供水时供水电耗，进一步适配未来管网压力变化，单机效率由原24#泵71%提高到89%,泵站效率由71-72%预计提高到75%左右,可显著节能降耗，经济效益显著，投资总回收期仅5年3个月，因此我厂认为是合适的。

参考文献 

[1]关醒凡. 现代泵理论与设计 [M]. 北京：中国宇航出版社，2011.

[2]《离心泵设计基础》编写组.  离心泵设计基础 [M]. 北京：机械工业出版社，1978.  

[3]李明伟,王栋. 城市供水工程设计手册 [M]. 北京：中国建筑工业出版社, 2016.

[4]李寿坤,王青丽. 给排水系统工程设计手册 [M]. 北京：中国建筑工业出版社, 2015.