浅谈某大型灌区改造工程相关设计

浅谈某大型灌区改造工程相关设计

高斯

辽宁省水利水电勘测设计研究院有限责任公司     辽宁省沈阳市   110000

一、概述

本次PS大型灌区续建配套与现代化改造工程共建泵站19座，按建设性质分为重建泵站16座，新建泵站1座，改造泵站2座。按功能分为，灌排泵站10座，灌溉泵站6座，排水泵站3座。

本文仅介绍改造泵站部分:

本次计划改造 2 座泵站，其中XL排灌站不改造机电部分，仅对手动葫芦进行更换，改造泵站具体参数见下表。

表1PS大型灌区续建配套与现代化改造项目泵站（改造前）工程特性表

二、设计依据：

根据上级部门批复的可行性研究报告、相关鉴定公司出具的鉴定报告以及PS县水利局提出的相关要求、泵站工程竣工图、相关技术服务合同以及建设方会同相关专业提出的水文及现状测量数据，结合相关规范要求和现场实际情况，进行此改造设计。

三、 泵型选择

《泵站设计规范GB/T50265-2022》10.1.3条规定：

“灌溉泵站，工作机组为3台~9台时，宜设1台备用机组，工作机组多于9台时，宜设2台备用机组。”“年运行小时数较低的泵站可不设备用机组”该工程泵站地处东北地区，当地水稻一年一季，泵站每年有6个月的检修维护期，检修时间非常充裕。此外，如果机组台数较多，单机容量较小，对水量的调节能力大，即使运行中个别机组出现故障，对灌溉、排涝影响也较小，结合投资考虑，故该工程泵站不设备用泵。

泵型应根据水质、水量和提升高度确定，要采用高效率、低能耗、易于检修而又耐用的水泵。在同一泵站内应尽量使用相同类型，相同口径的水泵，以便于维修管理。

ZLB立式轴流泵适用于大流量、低扬程的雨水、合流、排水、灌溉泵站，设计流量为0.5~15.0 m3 /s，扬程为2~10m时选用，其主要特点是效率较高，与一般同口径泵（混流泵外）相比，流量约大1/3左右，但轴流泵安装要求稳定性高。本工程属于流量大，扬程低，推荐选择ZLB立式轴流泵。

四、既有设备利旧方案分析

根据业主方提供的《PS大型灌区工程设施调查评估报告》（以下简称《评估报告》）的相关结论，除ZJ提水站鉴定为二类机电设备，其余各站均鉴定为四类机电设备，本次设计按照更换设备设备进行设计。

ZJ提水站水泵虽鉴定为二类设备，但因其泵站设计规模变化，原有水泵流量不满足设计流量扬程的要求，故更换水泵。原二类水泵由业主单位自行处理。

五、水泵扬程计算方式

按照水泵排涝工况下最高水位差结合管道及管件损失计算扬程，作为水泵的排涝设计扬程，比较灌溉工况设计扬程，来确定泵站的设计扬程。另复核各个工况下水泵的效率。

水泵排涝工况设计扬程：

其中：：为泵站排涝工况下的静水位差；

：为水泵的管路损失，包括进泵池、水泵进水口、弯头出口；

：出水渠水头损失，包括渐缩段、控制闸、防洪检修闸、出口等；

另加0.1m安全水头。

水泵灌溉工况设计扬程：

+0.1

其中：：为泵站灌溉工况下的静水位差；

：为水泵的管路损失，包括进泵池、水泵进水口、弯头出口；

另加0.1m安全水头。

六、改造泵站相关说明

（1）ZJ提水站建于1997年，站内原有500ZLB-160 型水泵2台，总装机容量110kw，流量 1.0m3/s，2010年对机电设备进行了更新改造，由于水田面积的逐渐开垦，原有设计规模已不能满足灌溉要求，与泵房室外另新增500ZLB-160型水泵1台。总装机容量165kw，流量1.4m3/s。控制灌溉面积0.5 万亩。

根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2017）和《防洪标准》（GB50201-2014）泵站等级划分，ZJ提水等别为 IV 等，规模属于小（1）型。等，规模属于小（2）型。泵站建筑物级别为：主要建筑物为 5 级，次要建筑物为 5 级，临时性建筑物级别为 5 级。

原有水泵已无法满足设计提水能力要求，为消除安全隐患，改造现有水泵设备，取消室外临时提水泵，根据最新流量重新设计水泵。

（2）泵站基本参数

(a)进水水位(m)：最高运行水位：3.4；设计水位：3.1；最低运行水位：1.1。

(b)出水水位(m)：最高运行水位:5；设计水位:4.9；最低运行水位:4.65。

(c)净扬程(m)：最高运行水位:3.9；设计水位:1.9；最低运行水位:1.25。

(d)设计流量(m3/s)：1.5

（3）泵站运行扬程

泵站各种运行工况下的总扬程根据净扬程加上拦污栅、闸门槽、进水流道、弯头、渐扩管、出口拍门等局部水头损失以及出水钢管沿程水头损失确定。

(a)根据设计流量，设两台水泵，以0.8m³/s计单泵设计流量，拟选择DN600口径轴流泵，出水管道DN800。水泵进口在设计流量下的水头损失（m），如下所示，

水泵进水喇叭口损失：0.224

水泵出口DN600伸缩接头损失：0.084

水泵出口DN600xDN800异径管损失：0.072

水泵出水DN800管道30°弯头损失:0.025

水泵出水管道DN800直管段损失:0.012

出水管道DN800拍门损失:0.2

出水管道DN800出口损失:0.127

另加0.1m安全水头,水头损失总计约0.85m

经计算，得各种运行工况总扬程见表2。

表2泵站各种运行工况扬程表

（4）水泵选择

1）泵型选择

本工程单泵流量0.8m3/s，最大扬程4.75m，设计扬程2.75m，最小扬程2.1m。

2)泵组参数及运行曲线

泵站泵组基本参数见表4。水泵运行曲线见图1。

图1 600ZLB-100型立式轴流泵工作性能曲线

表3水泵性能参数表

（5）电动机选择

电动机的容量按水泵运行可能出现的最大轴功率(41kW)选配，并留有一定的储备，储备系数选1.1，电动机额定容量55kW，额定转速735转/分。采用三相异步电机电动机。

七、总结

改造泵站是一项复杂的工程任务，应结合多方面因素的综合考量，需要强调以下几点：

1.经济有效：采用节省成本方法，如优化现设备、理智选新技术及高效项目管理，确保成本低而质量与可持续性高。

2.技术卓越：应用高效水泵、先进控制技术及可靠监控报警系统，满足多元运行需求，提升效率与稳定性，减少维护成本，保障长期稳定运行。

3.顺畅排水：合理管网设计、泵站布局与水流管理，利用适宜水泵、管道水池设计，防堵保畅，满足实际排水需求。

4.未来发展：设计时预留未来扩容余量，应对突发状况及发展需求，增强泵站灵活性与可靠性。