《泵站设计翻译》word版

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1、5 泵站5 泵站不论潜水泵的尺寸是多大，其工作环境都是泵站。泵站的设计和施工对水泵的性能起着决定性的作用，因此在确定设计和施工方案时应该格外小心谨慎。以下是泵站设计的简单介绍，里面有供设计工程师和泵站操作人员参考的提示和建议；此外，本手册还就水泵的运行及其与泵站管道系统之间的相互影响作了介绍。5.1 泵站的基本设计良好的水力设计是泵站正常工作的决定性因素。不合理的泵站设计会导致水泵发生故障，泵送能耗过大以及需要对泵站进行频繁的维护和清理。现代污水泵站设计用来抽送未经过滤的污水，此类泵站的设计准则不同于清水泵站的设计。下面对污水和雨水泵站的设计和特殊要求进行讨论。5.1.1 湿井的容积和表面积湿

2、井的有效容积应该合理。湿井容积过大容易引起井中的污泥聚集；但是，湿井容积过小则会引起水泵的频繁启动和停止。可以频繁启动的现代潜水泵的使用使得泵站的设计更加小巧和高效。污水池的有效容积是水泵启动水位和停止水位之差。作为允许启动频率的函数，污水池的有效容积可以通过计算图来确定。在本书的附件B中，介绍了污水池的有效容积的计算方法。实际上，泵站的输入容积随时间波动很大，因此平均的启动频率应低于理论上的频率。好的泵站设计应该使开始和停止的水位相对接近，其原因如下：水泵启动频率变得足够的高以防止淤泥和杂质沉淀到井底。泵站的进口应该比水井中的液位低。原则上，小泵站的有效容积的高度的最大值大约为1米，较大的泵

3、站有效容积的高度的最大值大约为2米。通过下面的方程，可用湿井的表面积来代替有效容积。Aw=Q/20 (36)其中：Aw 湿井的表面积（平方米）Q 泵站总流量， l/s然而，对于较小的泵站流量，当使用潜水泵时，其表面积将会受水泵的实际尺寸所限制。图75推荐的潜水泵安装尺寸。5 泵站因而其表面积应该比方程36中所得到的要大。推荐的水泵安装尺寸如图75所示。对于更大的流量，进入水泵的水流应对准水泵的入口。如果水流从水泵入口的后面流入，则潜水泵的底座将会扰动水流并引起漩涡。这都将影响到水泵的运转，降低水泵的性能和效率并加大产生气蚀的危险以及加剧水泵的振动。5.1.2 泵站的进水管泵站的进水管位置和尺寸

4、对于泵站的运行很重要。水泵运转时所遇到的问题常常是由于不合理的进水管设计所引起的。如果进水管相对于液面位置太高或者管内水流速度过大，则当水冲进水井中时将会卷入空气并形成漩涡。由于气泡可能粘附在固体颗粒上，所以夹杂于污水中的空气具有驻留在水中的倾向。因此，利用独立的缓冲室也不可能解决这一问题。不论泵站是否有独立的缓冲室，都应该尽量减小进水落差，并且随着水位的降低，进水落差不应超过1米。不可能用挡水板来减轻大的进水落差的影响。夹带在水中的空气具有滞留在水泵叶轮内的倾向，而在离心力的作用之下，又会使空气聚集在叶轮的轮毂周围。这会导致水泵的能耗增大，降低其性能和效率，同时，也加大了气蚀和水泵振动的危险

5、。如果水泵中空气的含量很大，水泵可能会彻底停止运转。对于从污水处理厂的曝气池中直接抽水的水泵，由于池水中含有大量的空气，因此空气的存在常常是一个问题。如果水泵放在曝气池中，应该尽可能将其放到最低，使得进水管靠近底部。图76应该避免的进口位置。进水落差太大会导致夹带的空气直接或者沿着工作台表面到达水泵的进口，从而引起水泵的运转问题。进水管的位置应该尽可能远离水泵进口处。图76给出了应该避免的设计方法。进水口流速不应超过1.2m/s以避免在湿井中形成漩涡。5.1.3 湿井底板的形状湿井底板的形状对于污水处理泵站的运转非常重要。如果设计合理，可以防止底部产生沉淀物，同时也有助于防止在水面形成泡沫以及

6、堆积漂浮物。为了合理设计底板，应该了解下列原则：底边所有转角的最小角度应为450，在小泵站中，转角的角度最大可以达到600。如果转角受到水流的冲涮，则其角度可以小一些。应尽量减小底板的面积，同时应将水泵停止水位以下的液体体积保持最小。5 泵站由于底部的面积和剩余体积最小，所以进口附近的流速将增大，并冲走可能沉淀的淤泥。随着水位下落，表面积也随之减少，从而使得表面瓦砾聚集量减少。5.1.4 停止水位启动和停止水位是在设计阶段确定的。在调试时，应不断检查其是否有效，并且当需要时对其进行调整以确保正常运转。停止水位应尽可能低，以使流速随着工作周期的结束而不断增大。停止水位的界限可以根据所需的马达冷却

7、浸没度以及空气被吸进水泵进水口时的水位来设定。后一种水位一般无法预测，但必须在泵站调试过程中通过试验来加以确定。图77建议设计阶段的停止水位。hs1 = 两台潜水泵，其中一台工作一台备用时，或者马达无需通过浸入水中进行冷却时的停止水位。hs2 = 装有多台水泵，并且马达需要浸入水中进行冷却时的停止水位。最后的停止水位的设定值应该在调试试验期间进行确定。图78 缩径弯头垂直干式安装潜水泵的推荐安装尺寸。F=0.5D1 V1max=2.0m/s,G=DpLD1+100mm,RL在装有一用一备两台潜水泵的泵站中，尽管马达主要是通过浸入水中来进行冷却，但停止水位通常情况下仍然可以设定于马达下方，见图7

8、7。选择同样的水泵来单独承担泵站的流量，这样，液位长期接近停止水位的危险就会很小。潜水泵也配有过热保护装置以便在得不到充分冷却的情况之下停止水泵。在配有运转于情况不断变化之下的多台潜水泵的泵站中，所设定的停止水位必须使得水泵马达有足够的浸没度来进行充分的冷却。在这种应用类型中，最好使用配有冷却水套或者其它散热装置，而不需要浸入水中进行冷却的水泵。干式安装的水泵的停止水位设定取决于吸水管进口高度，形状和流速。根据经验，在吸水管进口以上200mm对于此高度的吸水管进口是合适的，同时对设计人员来说也是有用的。吸水管进口的形状很重要，图78和79所示为较好的设计方案。对于此进口形状，可以通过下面的方程

9、来计算水泵的临时停止水位高度：（37）5 泵站其中：hs 停止水位高度，mQ 水泵流量， l/s在有几个不同的停止水位的泵站中，例如在使用变频控制的应用场合，规划好水泵的控制顺序，使得每天至少有一次达到最低的停止水位以清除底板的污物，是很重要的。5.1.5 启动水位在装有一用一备两台潜水泵的泵站中，如果用方程36来计算出湿井表面积Aw，则泵站的初始启动水位可以设定在停止水位之上1米处。如果来水的流量较小，启动水位还可以更低。第二次启动水位可以设定于第一次启动水位之上0.20.3米之处。如果泵站有两台以上的水泵，则其启动水位应该逐个设定。如果这些水泵有共同的停止水位，正确的设计应该是初次启动水位

10、在停止水位之上1米之处，此后的启动水位应该和初次启动水位间隔0.3米。如果水泵停止水位交错排列，相应的启动水位应该按大致相等的间隔进行设定。在干式安装水泵的泵站中，启动水位必须设定于水泵壳体上方以确保水泵壳体灌满水后水泵才开始抽水。如果是立式安装的水泵，启动水位高度的设定应该比较大，并根据图78设定高度，同时要留出一段距离。如果所设计的吸水管能防止气泡的形成，那么卧式水泵的启动水位一般不需要作特别考虑，见图79。5.1.6 吸水管的尺寸和设计设计并确定吸水管的尺寸很重要，不合理的设计可能会引起振动、水泵效率下降和产生气蚀的危险。在确定吸水管尺寸时，应该保证立式水泵的水流速度不超过2.0m/s，

11、卧式水泵的水流速度不超过2.5m/s。如果用新的更大的水泵安装于老的泵站中，可能不得不超过这些规定的数值。这种情况必须被一一考虑到。可能需要确保更大的气蚀余量的安全限度。图79 偏心异径管接水平干式安装潜水泵的推荐安装尺寸。F=0.5D1 V1max=2.0m/s,图78和79为所推荐的吸水管进口设计方案。朝下吸入污水的方式对泵站底板起到清洁作用，同时也不太可能从表面吸入空气。在立式水泵中，需要将吸水管旋转900以到达水泵的吸水盖。水泵吸入口前面的弯头对水泵的运转很关键，因为它可以使水流变得不规则。如果弯度过大则会引起叶轮产生气蚀作用、降低水泵效率以及引起振动。如果水泵的吸入口小于吸入管管径，

12、应采用缩径弯头，以最大限度地减少干扰。图78中给出了推荐使用的吸入弯头的尺寸。卧式水泵的直线段进水管的收缩应该是偏心式的以避免空气汇集从而堵塞叶轮。进口流动特性设计不合理可能会引起较大的压力降以至于消耗有效气蚀余量并导致水泵气蚀。对于和吸入管几何形状有关的设备，应遵守推荐的气蚀余量安全限度。在本书的第一部分对气蚀和气蚀余量的概念以及推荐的气蚀余量安全限度作了详细说明。5 泵站5.1.7 泵站内部的管道系统对于泵站内部的压力管道，应选择允许流速为23m/s的管道。特别是对于含有泥沙的污水，其流速应至少为2 m/s，以保证泥沙被水流带出水泵。对于变频控制的设备，此要求可能会在低频率的情况下引起一些

13、问题。第三部分的图58显示管道系统的推荐尺寸和典型的损耗。管道系统尺寸应至少为100mm，但如果水泵自由通道是80mm时，对于小泵站，也可以是80mm。在内部管道系统中不提倡使用柔性接头，这是由于大多数管道振动是由流动的液体压力所诱导的，而使用柔性接头并不能避免管道振动。当安装柔性接头时，管道被切断，此部分受到分离力的作用，其数值为水泵的压力 面积。水泵附近的压力以水泵速度和叶轮道的数量所决定的频率波动，引起管道系统和接头的振动。安装柔性接头时，波动变得更加明显。柔性接头也容易受到损坏。压力管道系统通常在水泵后面扩大，为了节约能量，其连接管段应为最大张角为100的圆锥形。请参见图79。对于垂直

14、干式安装水泵和潜水涡流泵，止回阀应尽可能远离水泵安装以减少启动时水泵中的空气可能引起的问题。对于水平安装的大水泵，其轴承包括彼此独立的径向轴承和轴向轴承，止回阀不得直接安装在连接水泵输送法兰的垂直管道上。由快速截止阀引起的振动可能会不断冲击水泵，足以引起径向轴承的逐渐损坏。在安装多水泵的泵站中，水泵压力管道应安装一根用来防止水泵停机过程中固体废物沉淀于各个管道中（可能会引起阀门的堵塞）的支管。图80为合理的支管设计示意图。图80压力管道系统支管设计。该设计应注重平缓过渡并防止水泵停机时主立管上的淤泥沉淀到水泵立管的阀门上。5.1.8 冲洗装置泵站冲洗装置由安装在潜水泵上并位于管道系统之前的遥控

15、旁通阀组成。打开阀门，水泵中的水就回流到湿井中，并搅动液体从而引起沉淀的淤泥和浮渣冲散开来。当冲洗阀关闭时，被搅起的悬浮物将会连同液体一起被泵出。冲洗阀应为常闭式（例如：装有弹簧的气动装置），这样，万一出现故障时，抽水仍可以继续进行。在尺寸和外形都合理的泵站中，通常不需要起用湿井冲洗装置。湿井冲洗装置用于污水中含有大量的油脂等污物的旧的、大的湿井的特殊情况。可以在不改变湿井结构的情况下对冲洗装置进行改装。冲洗装置需为指定的品牌，详细情况可以咨询水泵生产厂家。5 泵站5.1.9 泵站的气味问题污水泵站可能会在附近环境中产生气味问题。引起这种情况有许多因素，例如泵站位置、污水水质、泵站前方的情况以

16、及湿井尺寸和设计。如果泵站由另一个距离很远的泵站供水，则两个泵站之间的污水输送时间可能太长以至于污水由于缺氧反应而腐化。腐化的污水产生硫化氢（H2S），硫化氢除有毒之外，还会产生典型的恶臭味。实际上，气味问题的发生无法预测。如果情况很严重，可以采用下面的措施来解决：降低启动和停止水位，以缩短污水在湿井中的滞留时间，并防止形成淤泥。在湿井中安装一个浸入水中的进口弯头，在水面以下输送流进的污水，从而防止臭气形成。在湿井的通风设备上安装空气过滤器。从泵站上游水源中喷入防臭味的化学药品。5.1.10 泵站设计举例湿井的设计取决于泵站的尺寸和水流量。图8184介绍了各种情况下以及大小各异的泵站的湿井设计

17、应该遵守的原则。配有大流量的潜水泵的泵站可以根据图83来设计。按照水泵的需要，停止水位可以设定于hs2 的高度。湿井扩大段的流速vD 必须足够大以避免淤泥沉积。当液体处于停止水位时， 适合的VD值应该为0.10.3m/s。尺寸D可以通过下列关系式来计算：图81相对较小流量和潜水泵的泵站设计（ ）。优先使用的小泵站的断面形状为圆形，这样可以最大限度的减少液体的表面积，并避免容易产生淤泥聚集的拐角。最小的直径为1.52m，以方便维护。 （38）其中Q泵站流量 l/s5 泵站vD = 扩大段的流速0.10.3m/sD,C = 泵站尺寸，m图82双潜水泵和中等流量（）的泵站设计。具有细长的湿井形状是其

18、主要特征，这样可以使进水管远离水泵安装，以防止淤泥在湿井底板上的聚集。5 泵站图83多潜水泵和大流量的泵站的设计。如果水泵是通过浸入水中来冷却，则应相应地选择停止水位hs2.5 泵站图84配有数个干式安装水泵的泵站湿井设计。液体处于停止水位时，吸管弯头处的流速为0.30.4m/s。水泵的内部距离B可以根据潜水泵进行选择，但是内部距离M应该根据进口落差高度来选择，并应保证各吸管进口的流量均匀。5.1.11 干式安装水泵位置对于干式安装，大多数的生产厂家都可以提供立式和水平安装的水泵。通常情况之下，水平位置的水泵有优势，例如：管道系统更加简单，弯头较少。叶轮的吸入流量均匀。水泵位置较低。对于较大的

19、水泵，如果是立式安装，气蚀余量安全限度要求可能因为水泵位置和较大的安全限度要求而无法满足，但如果是卧式的水泵则可以满足。对于一台以上的水泵同时运转的情况，在进行安装所需的气蚀余量的计算时，必须考虑到水泵的所有可能的工作点。水平安装的大水泵配有滑杆以便于从泵壳上拆下水泵的电机。详情请参阅第二章图17。5 泵站图85湿干井泵站的布局。水泵可以垂直安装（A）也可以水平安装（B）。潜水泵的设计应防止水意外地溢到干井内。在干井中另外配有集水坑排水泵，用于排出渗入的水。泵站控制柜可以安装于顶部或者干井内洪水水位以上的地方。5.2 成套泵站5.2.1 露天泵站成套泵站在工厂中就已经组装好以备现场安装。所使用

20、的材料是用玻璃纤维加固的塑料（GRP）或者，对于小泵站，使用聚乙烯（PE），同时，泵站的所有内部管道系统和其它部件都全部安装到位。因此，正式安装时只需要对现场进行挖掘、打好地基并将泵站连接到 引进的下水道和垂直总管，将控制柜连接上电源以及可能的遥测装置的连接。泵站空时，所产生的浮力要求将泵站固定于底座上或者混凝土板上（可以预制并和泵站的地脚螺栓相配套）。按下式计算出混凝土板的质量：MB = 2000 . VG（39）其中MB = 混凝土板的质量 (Kg)VG = 水位以下的泵站容积泵站必须通风以免毒气或爆炸性气体的聚集。如果有冰冻的危险存在，应在泵站的上部进行隔热处理。成套泵站装备由铝或镀锌钢

21、锻造成型的人孔盖。内部管道系统可以是铸铁也可以是带有预制弯头和支管的薄壁不锈钢。阀门应该为铸铁并适用于水平和垂直位置。图8688为典型的成套泵站布置图。5 泵站图86独立式井上服务楼的成套泵站。湿井的井口是服务楼的基座。图87典型的成套泵站。湿井配有折叠式工作台以便于接近阀门以及维修。5 泵站图88成套湿井干井泵站。圆形湿井可以增加强度同时也有利于生产。干式安装潜水泵不受洪水影响，容易维护，清洁方便。从安装在洪水水位上方的中间平台可以到达控制柜。图89小流量的泵站。水泵可以装到箱体上并能够方便地拆下。其气密性结构适合于室内安装，设备可以靠近废水源处安装。5.2.2 室内泵站小流量的泵站可以在室

22、内安装，例如，靠近废水源的建筑物地下室。这种泵站可以设计成箱式的结构，水泵既可在里面，也可以在在外面安装。图89是一个典型的安装方式。5.3 圆柱式安装水泵的泵站圆柱式安装水泵的泵站抽水量很大。特别是轴向泵对吸入室中的条件很敏感。图90是所建议的泵与泵之间、泵与墙之间的距离。重要的是，流入水泵的水流应均匀，同时在这一点的流速不能超过0.5m/s。 圆柱式安装水泵 D = 圆柱直径W = 抽水池宽度 （m）n = 水泵的数量 水泵流量 （m3/s）va X = A-A断面处的水的深度 （m）; S+C圆柱式安装水泵的推荐水泵距离和吸入流速。5 泵站图91推荐的区域水泵流量Q（l/s）根据所建议的

23、CEN（草案）标准，建议的水泵浸入深度。水泵必须充分浸入以避免吸水时产生的漩涡。图91是根据所建议的新CEN标准（草案）的尺寸推荐图。吸水漩涡的出现仍旧不可能事先完全预测到。吸入室中的水泵的特征和流量情况将影响到吸水漩涡的生成。吸入室的形状可能会引起漩涡出乎意料的出现。如果可能，可以在吸入室上部放置漂浮物来防止漩涡的出现。水泵常常安装于水向上涌出的圆柱体中。在这些情况之下，可以通过顶部设计来改变水泵扬程和能耗。图92是一个合理的施工设计。水泵圆柱体紧靠在水坝的下方，从而使得水流在流过水坝前HHgeod+V2/2g+HwHw=0.6(Q/b)0.7 圆边水坝Hw=0.8(Q/b)0.7锐边水坝G

24、=9,81m/s2V=流速m/sQ=流量m3/sB=水坝宽度m圆柱式安装水泵的顶部出口设计以及扬程的确定。5 泵站变得平静。在此设计中，水泵的扬程可以使用图92中的方程用适当的精确度来进行计算。实际应用中，圆柱体内的流动阻力损失可以忽略不计。5.4 泵站尺寸选择泵站尺寸是根据预期的流进水量来进行确定的，而流进的水量通常必须在没有搜集到数据的情况下进行估计。由于水流量取决于太多的变数，所以不能总是使用指导性的数值。可以从污水处理系统设计人员那里获得有关数据，或者从此类技术资料中获得，但这些资料一般不太容易得到。污水处理系统以后扩大的可能性必须要考虑到，因而在有关水泵尺寸的安装时要预留容量和弹性。

25、污水泵站进入水量随着时间的变化而产生典型的、明显的变化，无论长期和短期的循环都一样。对于进入水流量的估计总是从对可能的构成部分的分析开始，这些部分一般可以分为：居民区生活污水工业污水雨水（雨和融化的雪）渗漏水其中，渗漏水是指进入污水处理系统的地表漏水、漏水总水管污水、或者是通过人孔或其它通道，例如工地挖掘，进入独立的污水处理系统的雨水。为了正确地确定泵站的尺寸，对所使用的类型应有所了解。污水处理系统可分为：常规污水下水道，只用于输送家用的和/或工业污水。雨水下水道，只处理雨水。雨污水合流下水道，按照不同的比例处理常规污水和雨水。5.4.1 常规污水泵站居民区的污水流量一般是根据人口的数量来进行

26、估计的。流量以日或者周为周期进行变化，其变化的范围在平均流量的0.5.1.5倍之间。工业污水的流量应逐个估计，取决于所涉及的工厂的类型。渗漏水的数量由很多变量决定，例如地下水位、当地的降雨量和土壤特征以及地下管道系统的总体情况。估计时，可以用每根管道的长度单位来表示，例如公里，或者表示成与污水量有关的比率。由于以后的环境破坏而导致泵站漫水的可能性必须要考虑到。因此，污水泵为工作备用机制的双泵泵站，要保证每一台水泵都可以对付高峰流量。这样，即使其中一台水泵发生故障或者关闭维修，也不至于发生漫水现象。如果泵站的抽水能力是建立于两台水泵同时工作的基础之上，必须再设一台备用水泵。生活区和私人泵站可以只

27、配备一台水泵，因为流进来的污水流量可以通过限制设施的使用就可以很容易地达到控制其流量的目的。5.4.2 雨水泵站雨水流量要比其它降水水源（如融化的冰雪）的流量大得多。污水处理系统的尺寸是根据预计进入泵站的最大污水量来确定的。这个预计的最大污水量并不一定是最严重的洪流，因为雨水相对无害，雨水下水道在有暴雨的情况之下可允许漫出。设计数值同时也受该地区的抗涝性以及城市环境类型所影响。渗漏水增加的因素也要考虑在内。使用溢洪堰、朝合适的方向放水，例如水渠和运河来控制泵站的漫水。雨水泵站所要求的可靠性因素和污水泵站不同，雨水泵站可以设计成所有水泵同时工作来对付最大的水流。5 泵站图93贮水池的喷射管和水泵

28、5.4.3 组合污水泵站和贮水池用以确定组合污水泵站尺寸的流量值是估计的污水、雨水和渗漏水的流量之和。其可靠性要求和污水泵站相同，泵站的尺寸必须能够安装一台备用水泵。组合污水泵站以一种不利的方式综合了常规污水泵站和雨水泵站的特性，因此建议不要使用。因为和雨水泵站以及组合污水泵站相连，贮水池可以用来暂时储存因超出所安装的水泵的抽水量而流进来的污水。随着流量减少（例如暴雨之后），用水泵或重力下水道排干贮水池中的水，从而恢复正常的泵站运转。贮水池也可以用来均衡流进污水处理厂的污水水量的波动。重要的是排空池水时，贮水池中要防止固体污物沉淀到池底。这可以通过设计盆形自动清洗或者通过搅动和搅拌池中的物质来

29、完成。水泵生产厂家已经生产出特种喷射混合器，包括一个从与潜水泵相连的表面抽取空气的喷射管。该设计见图93。喷射管中的空气使得水底深处的搅拌很有效。所需抽水功率估计大约为每平方米贮水池底面积70W。喷射管可以移动和控制以使喷口对着贮水池排水沟冲洗固体污物。5 泵站5.5 水泵的选择5.5.1根据水泵的特性曲线选择水泵按照本书第三章所介绍的方法对泵站工程的水泵进行初步的选择。在同一个生产厂家的供货范围内多考察几台水泵是很有益的，这些水泵的性能曲线通过期望的工作点附近。性能曲线高于或者低于原先的要求的水泵都应该包括进来，因为其它方面，例如水泵的效率和成本，可能在经济上是决定性的因素。污水泵站运转的间

30、歇性特征使得水泵的选择有很大的回旋余地，这让设计人员有超出固定的工作点进行选择的自由。任何情况下，理论计算所得的工作点都是不确定的，因为实际的扬程可能会由于程序化水位控制、水泵的磨损和管道公差以及水泵特性曲线所引起的启动和停止水位的改变而发生变化。例如，水头曲线比原来期望要高的水泵可能会有更高的综合效率，特别是当管道特性曲线比较平坦时，或者动压损失相对于静压头比较小时。因此，建议泵站设计人员选用生产厂家标准范围的水泵，同时避免选用经过精确调节的水泵。使用标准水泵将简化水泵备件的维修以及以后的水泵替换。应该对水泵的选择进行检查以确保在任何条件下，其工作点不会超出水泵性能曲线的允许范围。由于很多原

31、因例如气蚀或振动或过载的危险，所以应对工作范围进行限制。应对下列情况进行检查：对于多台水泵并联安装并将水排到同一根立管的泵站，检查单台泵的工作点。以及单台、两台以及多台泵直至所有的泵并联工作时，各相应情况下的工作点。液位变化对水泵工作点的影响。液位在吸水槽和排水库中可能会有差异。如果因为吸水水位上升从而提高抽吸高度而引起水泵的工作点转移到气蚀区域（NPSHR 10m），水泵可以正常使用而不会产生问题，因为NPSHA也将相应增加。这样，就可以防止水泵气蚀，而此时，只需要确定水泵所需的功率和电机所能提供的功率即可。在无法确定的情况之下，建议咨询水泵的生产厂家。尤其重要的是要检查所有可能的螺旋桨式泵

32、的水平液位组合，因为这些组合有很狭窄的允许Q/H带（因为剧烈变化的功率曲线）。5.5.2 水泵效率的分析评价对于大的水泵，在选择水泵时，其效率显得尤为重要。在保证时，应对众多的选择品进行全部的寿命成本计算，请参考第七部分。不同运行情况下的所有工作点都应该考虑在内。应该分别检查下面三种不同的情况：A.工作备用形式的双台泵安装，或者所有的水泵都有一个单独的主立管。在这些情况之下，水泵仅有一个工作点（如果吸入液位的差异可以忽略不计），同时，从效率的角度看，其情况也较容易处理。如果水泵的最佳效率点远离工作点，则不应以水泵的Q/H曲线通过期望的工作点附近为依据来选择水泵。相反，如另外一台水泵的Q/H曲线

33、位于所要求的工作点的上方，但却具有更好的效率，且在相同的价格范围内，则选用这台水泵要好得多。B.数台具有共同的主排水立管的工作水泵。在这种情况下，水泵可能有数个工作点，这取决于运行中的水泵的数量。一般的，所选择的工作点应为所有的工作水泵同时处于运行状态时的工作点。在数量较少的水泵运转情况下，为了保证水泵运转效率尽可能高，应选择水泵使得水泵的最高的效率点位于主工作点的右侧，请参见图94。5 泵站图94 选择点有共同主立管的多台工作水泵。水泵的max应该位于选择点的右侧。C.变频控制的水泵为了保证低频率情况下的水泵效率合格，以及Qmin 足够小，最好的效率点应位于主工作点的左侧。请参见图95。D.

34、 数台有共同的主立管和变频控制的工作水泵。在这种情况下，最好的选择很有可能是其最佳效率点与主工作点尽可能接近的水泵。常常对不止一台水泵，即使是同一家厂家生产的水泵进行研究以获得期望的工作点。某一选择方案可能成本比较低，但是同时其工作效率也比另外一台低。对这些水泵的选择原则上应该以整个的寿命成本分析为依据。这样的评价通常不得不由客户或他的顾问作出，因为水泵生产商不具有所有的相关资料。买方的位置可能也很重要，因为承包商可能更加注重购买价格而不是运行成本，而业主则会看重总的成本。不幸的是，水泵生产厂家常常不得不在不知情或者对工程情况了解很少的情况下选择并提供水泵，因此，水泵的选择也不太可能是最优，或

35、者这种选择根本就是错误的。特别要注意的是，下面所列出的各项信息很重要：图95选择点变频控制操作。水泵的max应位于选择点的左侧。是否不止一台水泵使用同一个主立管？在这种情况之下，应提供有关主立管的特性曲线或工作水泵的数量和总水头数值的资料。关于变频控制使用的资料。对于圆柱体式安装的水泵，需要提供关于液体特性的资料以确定使用轴向推进泵的可能性。5.5.3 水泵的数量在确定选用污水泵站水泵的数量时要确保至少有一台水泵处于备用状态。特别是大的泵站，所选水泵的数量一定要使水泵的使用和投资成本达到最优。抽水能力或者水泵的功率（以KW表示）成本随着水泵尺寸的增加而减小。另一方面，如果使用较少的大型设备，则

36、需要一台备用泵又会增加多余的成本。因此，不论所需要使用的水泵数量是多少，设备费用对于一定的抽水能力几乎是恒定的，至少也是在合理的范围之内。同样，如果所考察的水泵可以接近最优的工作点运行，能耗成本也几乎是恒定的。5 泵站影响水泵数量选择的因素也可能是出于均匀或连续排水的需要，使用多水泵比较容易做到均匀或连续排水。除非有特殊需要，对于大多数的中小型泵站，最优的水泵数量是两台。在多台水泵的泵站中，只选择相同的水泵是有益的。在某些特殊的情况之下，流进的水量会随机地剧烈波动，例如在暴雨情况下，安装较大的只在洪峰时才起用的水泵可能是明智的选择。由于不同的水泵生产厂家的水泵尺寸增量不同，所以，对于给定的抽水

37、要求，不同厂家所需要的水泵的数量也不同，从而对投资成本产生不同的影响。因此，对于一家生产厂家，增加水泵的数量可能使设备价格更加便宜，而对于另一家厂家，则会使价格更高。如果一家泵站需要大量的水泵，最终的数量可以向竞标厂家公开，使其在规定的范围内决定最终价格。因此，众多的竞标者可以提供有竞争性的报价。5.6 特殊因素5.6.1 水泵振动大多数的污水处理泵都振动，至少是在某种程度上振动。振动是由于转动部件的残余机械不平衡、因叶轮叶片引起的压力脉动以及与单叶片叶轮共同转动的流体质量导致的水动力径向力所引起的。由于涡流泵不会引起脉动压力，所以其振动也就小得多。对于螺旋形壳体的水泵，残留不平衡相对于其它振

38、动因素可以忽略不计。厂家改善已经很好的平衡工艺规程对于水泵的振动不会有明显的效果。由于污水泵叶轮的叶片数量较少，且通道较大，所以相对于清水泵的叶轮，污水泵叶轮（涡动叶轮除外）所引起的振动更高。水泵的安装方法对振动水平也会产生重要的影响。对于仅靠其自身的重力安置在底座上的潜水泵，会比固定安装的水泵的振动要大。由于支撑结构不同，垂直安装的干式水泵比水平安装的水泵振动更加大。所需的吸管弯头可能也会增加振动的水平。有关污水泵的振动预测和计算的方法在1992年的欧洲水泵出版物离心泵振动预测指南中有具体介绍。这本书中所给出的数值可以作为标准，并且在最靠近水泵叶轮的主轴承上测量时，这些数值是有效的。在这一点

39、上测得的任何超出10mm/s （RMS）的振动速度都表明水泵中出现异常情况。原因可能是水泵堵塞、在水泵Q/H曲线的允许范围以外工作、严重的气蚀和液体中含有大量空气或者叶轮损坏。可能出现的机械不平衡可以通过运行水泵直到脱水的方式来加以控制, 此时，振动读数应低于2 mm/s （RMS）。5 泵站具有螺旋形壳体的水泵的振动频率等于转动速度乘以叶轮叶片的数量。如果水泵或者管道的支撑方式使得其固有频率和水泵所激发的频率接近时，系统的共振将加大振动。在这种情况下，必须对支撑结构进行加固。对于变频控制水泵，由于共振的作用，在某个频率上该系统可能产生更大的振动。由水泵所引起的压力脉动在液体流动的压力管道中向

40、前移动数米，引起管道壁的振动。正常的管道振动水平在10mm/s （RMS）之下。更大的振动可能会导致管道损坏。原因可能是管道支撑不够或者是共振。外壳里面的从动叶片使得圆柱式安装的水泵振动水平较低，从而有效地减少压力脉动。单叶片叶轮可能也会引起压力脉动，这是由强烈的水动力所引起的。5.6.2 水泵噪音水泵的噪音水平受到下列因素影响：水泵振动噪音由水泵的压力脉动或其它传动振动所引起的管道振动噪音。管道中的水流。管道弯头，T形管和阀门引起水流的干扰，发出声音。泵站声音特性湿井中的进口水流水泵气蚀泵站中的声音水平由以上所有要素所构成，仅仅关于水泵的声音资料不太有用，声音无法在现场精确测出。从管道发出的

41、噪音通常是决定性的，这是因为管道的振动辐射面大的缘故。正确的水泵声音水平的测量需要将水泵置于隔音的地方，管道应置于外面。合格的污水泵声音水平没有一个参照标准。由于实践中的困难，潜水泵装置的声音水平测量步骤很难详细说明。泵站噪音并不是一个普遍的问题。与居民楼或办公楼相连接的泵站可能会在某种程度上引起噪音问题。在噪音严重的情况下，管道和干式安装水泵的马达可以用防噪音的保温材料来包住。用于20清水的管道流动损失图Q = 流量 l/sD = 管道内径，mmK =表面粗糙度mmHJ管道流动损失例：Q =12 l/sD = 100 mmK = 0.1 mmHJ= 2.5m/100m管道表面粗糙度参考数值管

42、道材料新管道k(mm)旧管道k(mm)塑料0.010.25拉制钢0.051.0焊接钢0.11.0拉制不锈钢0.050.25焊接不锈钢0.10.25铸铁0.251.0镀锌管0.15经沥青处理的铸铁0.12混凝土0.32.0石棉水泥0.025弯头、阀门等的压头损失图Q = 流量 l/sD = 管道内径，mmV = 流速= 损失系数HJ 压头损失例：Q =12 l/sD = 100 mmV = 1,55 m/s=5HJ = 0,6m弯头、阀门等的压头损失参考数值 管道弯度 0.3 排放损失 1.0（无扩张的管道） 蝶式止回阀 12 球型止回球阀 0.71.2 闸阀 0.2T型接头Y型接头附录A局部阻

43、力系数分支Qh/Q分 流=90=45hshs0.00.20.40.60.81.00.950.880.890.951.101.280.04-0.08-0.050.070.210.350.900.680.500.380.350.480.04-0.06-0.040.070.200.33Qh/Q合 流=90=45hshs0.00.20.40.60.81.0-1.00-0.400.080.470.720.910.040.170.300.410.510.60-0.90-0.380.000.220.370.370.040.170.190.09-0.17-0.54附录 AQh/Q分流hs1.01.20.41.

44、61.81.0-0.82-0.300.170.601.041.380.060.240.410.560.801.13Qh/Q合流hs1.01.20.41.61.81.00.920.971.121.301.500.06-0.060.000.090.200.30附录A弯管R/D123460.360.190.160.150.21R/D8101216200.270.320.350.390.41附录AR/D12420406080901201401601800.070.130.200.270.320.390.460.520.600.030.060.100.130.150.190.230.260.300.03

45、0.030.090.120.130.170.200.230.2620405070800.030.120.240.540.74901201401801.001.862.433.00附录A扩管和收缩管KKK50,13450,931001,06100,17501,051201,05150,26601,121401,04200,41701,131601,02300,17801,10400,90901,07不包括摩擦阻力附录AA2/A100,10,20,30,420,500,460,410,360,30A2/A10,50,60,70,80,920,240,180,120,06,002附录A弯管连接吸入口

46、附录A阀门的数值主要根据形状而定。如可能，应当使用出厂数据。闸阀未变窄：=0，10，3闸阀变窄：=0，30001，2球型止回球阀 1，0 （完全开启）悬片式止回阀 0，51，0 （完全开启）以上数值在阀门完全开启时有效。如阀门处于部分开启的位置，可能会高出1.5-2倍。根据形状和位置的不同，在完全打开的情况下，需要有一个最小流速通过阀门。 可从厂商或供应商处获得每个阀门的准确资料。附录B泵站启用频率和排水量泵站内的存水量是由泵的最低停止水位以下的水量和此水位以上可排出的水量所组成，并随着泵的使用状况和进入的流量而波动。泵的启用频率取决于可排放的水量以及进入的流量。考查如下几种情况： 单泵泵站

47、采用备用工作机制的双泵泵站 有两台以上泵的泵站单泵泵站单位时间内（循环）的流入水量可以表达为：V=Q in.T （B1）其中Q in 进入流量T 循环的持续时间在循环内，水泵必需排出相同体积的水量，因此V=Q.t （B2）其中Q 泵排量T = 泵运行时间联合求解式B1和B2，得 (B3)当泵停止运转时，水流将在时间T-t 之内，注满从停止水位到启动水位的容量Vh，因此Vh=Qin (T-t)=Qin T-Qin t（B4）将式B3替代入式B4中：（B5）求解方程B5，得出T为：（B6)启动频率是T的倒数，因此（B7）如图B1所示，启动频率Z为Qin/Q比率的函数。图B1单泵泵站的启动频率Z，是

48、进入流量Qin和泵排量Q之间比率的函数。将式B7对Qin求导，得：（B8）当Qin1/2Q时，式B8等于0。将Qin1/2Q代入式B7：（B9）附录B至此，可以得到泵站排量Vh（B10）式B10的解如图B2所示在实际运用中，可能有这样的情况，进入泵站的水流量很小，而且只有瞬间流量，例如泵站只服务少量住户。遇到这种情况，在选择水泵时，必需挑选排量大得多的水泵来获得足够的流动速度以防止在主立管上产生沉淀。在此情况下，Qin/Q的比率仍较小，不能达到Zmax的值，或是很少能达到。图B2Q =泵排量 ，I/SZmax 最大启动频率，1/hVh = 有效湿井容量，m3单泵泵站有效湿井容量计算图图B3Q1

49、或Q2启动水位1启动水位2停止水位两台水泵交替工作的泵站。当水平面上升到水位1的时候，第一台水泵开始启动工作。如果进入的流量超过了泵的排量，则第二台水泵将在水位2的时候启动。在每个运行循环中，第一台水泵和第二台水泵轮换工作。图B4在进入流量（Qin）比单泵排量（Qi）较小和较大的情况下，泵站工作水泵和备用水泵的运行时间图。附录B采用工作备用机制的双泵泵站图B3描述了使用两个相同水泵的泵站运行原理。在每个运行循环中，水泵采用交替工作位置(引水)和备用位置（滞后）的方法。当湿井中的水位到达首次启动位置，工作泵启动。水被抽出，回到停止位置，泵停止工作，直到水位再次上涨到首次启动位置。通常情况下，工作

50、泵单独工作即能处理正常的流量，只有当进入流量（Qin）大于单台水泵的排量（Ql）时，备用泵才启动。在这种情况下，直到水位持续上涨到第二启动水位，才启动备用泵。如两台水泵的总排量大于进入流量，当水位下降到停止位置时，所有的水泵将停止工作。图B4显示了两个水泵交替工作运行周期的时间图，进一步解释了原理。图B5Z 最大值Z 最大值Qin 进入流量, l/sQl = Qin/Ql 1 时的水泵排量 l/sQl1 = Qin/Ql1 1时两台水泵的抽水量 l/sZimax =QinQl时， 水泵最大启动频率 l/sVh 启动位置1的有效湿井容量，m3VH 启动位置2的有效湿井容量，m3使用工作备用机制的

51、双泵泵站的有效湿井容量Vh和启动频率Z计算图。附录BQin Ql在此情况下，如进入水流大于单泵的排量，则必需考虑两个额外的因素。这就是泵站的容量对于首次启动的液位Vh、第二次启动的液位VH、以及水泵的组合排量Qll的比值。据此可以导出以下的启动频率方程：（B13）可利用求导得到Ziimax的表达式，但表达式非常复杂。在图B5中，用图形给出了Ziimax的解。图B6显示了启动频率和Qin/Ql比率之间的关系。在需要并行工作的状态下，启动频率急剧上升。本图标出了峰值Ziimax.图B6以进入流量Qin和泵排量Ql之间的比率为函数，泵站在单泵和双泵情况下的启动曲线Z。图B7中的图例显示了在VH值不变

52、，Vh值变化的情况下，比率Vh/VH对Z的影响。在这种情况下，Qll/Ql的比率为1.6。由图B7得出结论，在较低的启动水位1，Ziimax减少，而Zimax增加。图B8中的图例显示了在Vh/VH比率固定为0.8的情况下，Qll/Qi比率对Z的影响。主立管阻力增加、Qll/Qi降低都会导致Ziimax下降。如果选择单台水泵就可以处理全部进入的水量，则Ziimax将失去意义。使用两台以上水泵的泵站使用多台水泵的泵站可以分为以下两种设计类型：所有的水泵采用相同的停止水位的泵站每台水泵采用不同的停止水位，或者分级停止水位的泵站各台水泵通常是交替轮换启动，以均衡各台水泵之间的磨损。附录B图 B7 VH

53、值不变，且Qll/Ql比率为1.6的情况下，不同Vh/VH比率的启动频率曲线。图B8不同的Qll/Ql比率和Vh/VH比率为0.8时的启动频率曲线泵站容量和启动频率如一个泵站安装几台水泵，则启动频率会随着进入水量的变化而剧烈变化。启动频率在零值和峰值之间改变，可能有很多值。排污泵的流量通常波动很大，因此不可能，也没有必要计算每台水泵的启动频率。借助于设计计算图，可以确定总排放量和平均启动频率，以此作为大多数实际情况中对泵站作进一步设计的基础。在不同的设计类型中，可使用以下计算图。公共停止水位图B9显示了VH或者Z作为总流量Qoverrall的函数的选择图。在上述两种类型中，如果全部水泵的排量相同，则最好用启动水位将总排放量VH划分成大约相同的间隔。如果水泵的排量不同，排放量可以按泵排量的比例划分间隔。使用先进的电子液位控制装置，就能通过手工或自动方法来优化启动水位。附录B图B9泵1 泵2 泵3 泵4 启动 启动 启动启动类似的水泵Qoverall =流量 ，l/sZ =水泵的近似平均启动频率， l/hVH=最高水位的排放量，m3采用两台以上水泵的泵站启动频率计算图和公共停止水位。分级停止水位图B10显示了VH或者Z作为总流量Qove