【正文】 第四章 機(jī)組的選型與配套 第一節(jié) 水泵的選型 第二節(jié) 動力機(jī)及其選配 第三節(jié) 傳動設(shè)備 第四節(jié) 管路及附件 機(jī)組是指水泵、動力機(jī)及傳動設(shè)備的組合體，是泵站中直接為農(nóng)田及社會供排水服務(wù)的機(jī)械與設(shè)備。機(jī)組選型配套的合理與否，直接影響泵站能否滿足供排水的需要和泵站的工程投資、灌排成本、能源消耗、泵站效率及安全運(yùn)行等。所以，必須作好機(jī)組的選型與配套工作。 第一節(jié) 水泵的選型 合理的水泵選型與配套是正確使用水泵的先決條件，灌排泵站水泵選型的基本依據(jù)是泵站的設(shè)計(jì)流量和設(shè)計(jì)揚(yáng)程，當(dāng)設(shè)計(jì)流量和設(shè)計(jì)揚(yáng)程確定后，便可進(jìn)行水泵的選型工作。 √ 水泵選型的原則 √ 水泵選型的方法及步驟 √ 水泵選型中應(yīng)注意的問題 一、灌、排泵站水泵的選型 （一）水泵選型的原則 （ 1）在設(shè)計(jì)揚(yáng)程下，泵站的提水流量能滿足供、灌、排流量的要求。 （ 2）水泵在長期運(yùn)行中，多年平均效率高，運(yùn)行費(fèi)用低。 （ 3）按選定的機(jī)組建站，設(shè)備和土建投資最省。 （ 4）便于操作、維修、運(yùn)行和管理。 （ 5）選用系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化及更新?lián)Q代的產(chǎn)品，切忌選用淘汰的產(chǎn)品。 （二）水泵選型的方法及步驟 （ 1）根據(jù)設(shè)計(jì)揚(yáng)程，在泵類產(chǎn)品樣本或有關(guān)手冊上，利用水泵性能表或水泵系列型譜圖，初步選出揚(yáng)程符合要求而流量不等的幾種水泵，并根據(jù)供、灌、排設(shè)計(jì)流量及每種泵型的額定流量，計(jì)算出每種泵型所需的臺數(shù)。 （ 2）根據(jù)初步選出的水泵，確定管徑及布置管路，求出水泵在最大揚(yáng)程、設(shè)計(jì)揚(yáng)程和最小揚(yáng)程時的工況點(diǎn)，要求工況點(diǎn)位于高效區(qū)范圍內(nèi)，揚(yáng)程、流量能滿足需要，并不發(fā)生汽蝕，動力機(jī)不超載。如不符合要求，可采用調(diào)節(jié)措施或另選泵型。 （ 3）根據(jù)選型原則，對各種方案進(jìn)行全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選出其中最好的泵型和臺數(shù)。 （三）水泵選型中應(yīng)注意的問題 水泵類型主要是依據(jù) 揚(yáng)程 選擇的。城市供水、農(nóng)田灌溉或排水常用的水泵有離心泵、軸流泵和混流泵等。各種類型的水泵其特點(diǎn)分別為：離心泵揚(yáng)程較高，流量較小；軸流泵揚(yáng)程較低，流量較大；混流泵介于離心泵和軸流泵之間。一般情況下，設(shè)計(jì)揚(yáng)程小于 10m，以選軸流泵為宜； 5～ 20m時選用混流泵較好； 20～ 100m時應(yīng)首選單級離心泵；大于 100m時，可選用多級離心泵。應(yīng)注意的是，當(dāng)離心泵、軸流泵、混流泵的揚(yáng)程重疊時，在設(shè)計(jì)揚(yáng)程混流泵和軸流泵都可選用時，應(yīng)優(yōu)選混流泵。因?yàn)榛炝鞅玫母咝^(qū)比軸流泵寬，流量變化時，軸功率變化小，動力機(jī)在額定功率附近運(yùn)行，比較經(jīng)濟(jì)，適應(yīng)流量范圍廣，抗汽蝕性能好，泵站土建投資少，安裝檢修方便等。在設(shè)計(jì)揚(yáng)程離心泵與混流泵都可選用時，如揚(yáng)程變化較大，應(yīng)優(yōu)先選用離心泵。 1．水泵類型的選擇 （三）水泵選型中應(yīng)注意的問題 常用水泵的結(jié)構(gòu)型式主要有 臥式 、立式 和 斜式 三種。 2．水泵結(jié)構(gòu)型式的選擇 (1)臥式水泵 與立式水泵相比 ， 安裝精度較低 ，檢修方便 ， 葉輪在水面以上 ， 腐蝕較輕 ， 機(jī)組造價便宜 ， 泵房高度較小 ， 地基應(yīng)力分布較均勻 。但在啟動前要進(jìn)行排氣充水 ， 泵房平面尺寸較大 ，中 、 小型水泵吸水管路長 ， 水頭損失大 。 主軸撓度大 ， 軸承磨損不均 ， 在最高防洪水位時 ， 泵房需采取防洪措施 。 臥式水泵適用于地基承載力較小 、 水源水位變幅較小的泵站 。 (1)臥式水泵 與立式水泵相比 ， 安裝精度較低 ，檢修方便 ， 葉輪在水面以上 ， 腐蝕較輕 ， 機(jī)組造價便宜 ， 泵房高度較小 ， 地基應(yīng)力分布較均勻 。但在啟動前要進(jìn)行排氣充水 ， 泵房平面尺寸較大 ，中 、 小型水泵吸水管路長 ， 水頭損失大 。 主軸撓度大 ， 軸承磨損不均 ， 在最高防洪水位時 ， 泵房需采取防洪措施 。 臥式水泵適用于地基承載力較小 、 水源水位變幅較小的泵站 。 (2)立式水泵 占地面積較小，要求泵房平面尺寸較小，水泵葉輪淹沒于水下，啟動方便。管路短，水頭損失小，動力機(jī)安裝在上層，便于通風(fēng)，有利于防潮、防洪。但要求泵房高度較大，安裝精度要求較高，檢修麻煩，機(jī)組整體造價高，主要部件在水中，易于腐蝕。 立式水泵適用于水源水位變幅較大的泵站。 (3)斜式水泵 安裝、檢修方便，且可安裝在岸邊斜坡上，葉輪浸沒于水下，便于啟動，與立式軸流泵相比，進(jìn)、出水管路轉(zhuǎn)彎角度小，流態(tài)較好，泵站運(yùn)行效率較高。但需要專門的支承結(jié)構(gòu)，動力機(jī)類型較特殊。 斜式水泵適用于低揚(yáng)程的泵站。 （三）水泵選型中應(yīng)注意的問題 2．水泵結(jié)構(gòu)型式的選擇 一般情況下，灌溉泵站揚(yáng)程較高，宜選用離心泵，或混流泵；排水泵站揚(yáng)程較低，多選用立式或臥式軸流泵或混流泵；流量較小的低揚(yáng)程泵站，為便于安裝和檢修，可選用斜式軸流泵。 （三）水泵選型中應(yīng)注意的問題 3．水泵臺數(shù)的確定 (41) 水泵臺數(shù)，是滿足泵站設(shè)計(jì)流量所需水泵臺數(shù)與備用水泵臺數(shù)之和。 水泵臺數(shù)，對泵站的投資影響很大。臺數(shù)越多，容易適應(yīng)不同時期灌溉或排水流量的要求，在運(yùn)行中如有的機(jī)組發(fā)生故障時對灌排影響越小。但在相同流量的情況下，機(jī)組臺數(shù)越少，基建投資越少，運(yùn)行費(fèi)用越少。單機(jī)容量越大，運(yùn)行效率越高，運(yùn)行管理越方便，所需管理人員越少。 （三）水泵選型中應(yīng)注意的問題 3．水泵臺數(shù)的確定 (42) 一般泵站所需水泵的臺數(shù)以 2～ 8臺為宜。排水泵站設(shè)計(jì)流量要比灌溉泵站大，水泵臺數(shù)要比灌溉泵站多些。排水泵站由于設(shè)計(jì)流量及變化較大，且要求在短時間內(nèi)排除，應(yīng)采用多臺數(shù)的方案，當(dāng)流量小于 4m3／ s時，可選用 2臺；當(dāng)流量大于 4m3／ s時，應(yīng)選用 3臺以上為好。灌溉泵站，當(dāng)流量小于 1m3／ s時，可選用 2臺；當(dāng)流量大于1m3／ s時，選用 3臺以上較好。灌、排結(jié)合的泵站，應(yīng)滿足灌溉和排水流量及揚(yáng)程的要求，所以，宜選多機(jī)組方案。 （三）水泵選型中應(yīng)注意的問題 3．水泵臺數(shù)的確定 (43) 備用機(jī)組主要用于滿足檢修、用電避峰及突發(fā)事故時的要求。排水泵站因運(yùn)行時間短，一般不必設(shè)置備用機(jī)組。灌溉泵站，尤其是干旱地區(qū)，多泥沙河流的灌溉泵站，均應(yīng)設(shè)置備用機(jī)組，備用機(jī)組的流量一般不超過設(shè)計(jì)流量的 20％。灌、排結(jié)合泵站，則根據(jù)灌排設(shè)計(jì)流量綜合考慮。當(dāng)排水量較大，所需機(jī)組數(shù)量較多、能滿足灌溉加大流量要求時，也可不設(shè)備用機(jī)組。 （三）水泵選型中應(yīng)注意的問題 3．水泵臺數(shù)的確定 (44) 對于多級泵站，各級泵站聯(lián)合運(yùn)行時，水泵的流量要協(xié)調(diào)一致，多級泵站均不應(yīng)有棄水或供水不足的情況出現(xiàn)。所以，一級站機(jī)組數(shù)量要考慮多機(jī)組方案，末級站則應(yīng)考慮少機(jī)組方案。 二、井灌區(qū)水泵的選型 井灌區(qū)的水泵選型原則是“ 以井配泵 ”，其設(shè)計(jì)流量和揚(yáng)程是按機(jī)井的涌水量及動、靜水位來確定的。機(jī)井涌水量和動、靜水位是根據(jù)機(jī)井成井后，抽水試驗(yàn)而獲得的，所選水泵的流量，不能超過機(jī)井的最大涌水量。如選擇的水泵流量過大，使機(jī)井產(chǎn)生涌沙，井管外壁的反濾層逐漸受到破壞，造成井壁坍塌或井內(nèi)淤積；水泵揚(yáng)程過大，地下水位下降過快，縮短機(jī)井的使用壽命，直至機(jī)井提前報(bào)廢。如所選水泵流量過小，不能充分發(fā)揮機(jī)井的效益。因此，所選水泵流量應(yīng)與機(jī)井的正常涌水量相一致。 井泵選型的方法和 六個 步驟如下。 1．初選水泵 根據(jù)井管內(nèi)徑，查井泵性能表初選水泵。如 175mm井徑，可選用 175QJ系列深井潛水電泵。 200mm井徑，可選用200QJ型系列深井潛水電泵。一般要求，為保證安裝方便，對于金屬管井，井徑可比井泵最大直徑大 50mm，非金屬管井應(yīng)大 100mm。 2．根據(jù)井的最大涌水量選擇泵型 (21) 井的最大涌水量一般對成井做抽水試驗(yàn)后獲得。如沒有試驗(yàn)資料，可用經(jīng)驗(yàn)公式估算。 (1)對 非承壓完整井 ，可用式 (41)估算涌水量。 (41) 式中 Q最大 —— 機(jī)井的最大涌水量， m3/h； H—— 井中水深，即從靜水位到井底的距離， m； S—— 洗井時井中水位降深 (即靜水位與動水位 之差 )， m； S最大 —— 井水位的最大降深，一般取井水深的一半， 即 S最大 ＝ 0． 5H， m； Q井 —— 對應(yīng)降深 S時的涌水量， m3／ h。 井最大最大 ）（）（QSSHSHQ???22 2．根據(jù)井的最大涌水量選擇泵型 (22) (2)對 承壓完整井 ，可用式 (42)估算。 (42) 式中符號意義同式 (41)。 根據(jù)機(jī)井的最大涌水量，查井泵性能表，選擇流量小于等于井的最大涌量的泵型。 井最大最大 QSSQ ? 按貫穿含水層的程度及進(jìn)水條件：完整井、非完整井 完整井 (fully perating well)：貫穿整個含水層，在全部含水層厚度上都安裝有過濾器并能全斷面進(jìn)水的井。揭穿整個含水層，并在整個含水層厚度上都進(jìn)水的井。 非完整井 (partially perating well)：未揭穿整個含水層、只有井底和含水層的部分厚度上能進(jìn)水或進(jìn)水部分僅揭穿部分含水層的井。未完全揭穿整個含水層，或揭穿整個含水層，但只有部分含水層厚度上進(jìn)水的井。 3．計(jì)算實(shí)際水位降深值及動水位 泵型選定后，可根據(jù)水泵的額定流量用式 (43)計(jì)算實(shí)際水位降深。 （ 43） 式中 Q泵 —— 所選水泵的額定流量， m3／ h； 其余符號意義同式 (41)。 根據(jù)水位降深，用式 (44)計(jì)算機(jī)井動水位埋深，m。 H動 ＝ H靜 +S實(shí)際 (44) 式中 H動 —— 動水位埋深， m； H靜 —— 機(jī)井靜水位埋深，即從地面到靜水 位的垂直距離， m； 泵最大實(shí)際 QSSS ? 4．計(jì)算井下部分的泵管長度 為保證水泵的正常工作，一般要求泵體浸入動水位以下 1～ 2m，其泵管長度可用式 (45)計(jì)算。 l=H動 +(1～ 2) (45) 式中 l—— 泵管長度， m； H動 —— 動水位埋深， m。 5．確定水泵的總揚(yáng)程 抽水所需揚(yáng)程可用式 (46)計(jì)算。 H需 =H凈 +h損 （ 46） 式中 H需 —— 抽水所需揚(yáng)程， m； H凈 —— 凈揚(yáng)程，指機(jī)井動水位到出水池水面 (或出水管口中心線 )的垂直距離， m； h損 —— 管路的水頭損失 (管路系統(tǒng)的水頭損失，如安裝地下低壓管道，還應(yīng)包括低壓輸水管道的水頭損失， m. 為可靠供水，一般井泵總揚(yáng)程為 H總 ＝ ＝ (H凈 +h損 ) （ 47） 式中符號意義同式 (46)。 6．確定葉輪級數(shù) 根據(jù)計(jì)算所得總揚(yáng)程，查水泵的性能表，確定葉輪級數(shù)。所選水泵額定揚(yáng)程應(yīng)大于等于總揚(yáng)程。 第二節(jié) 動力機(jī)及其選配 水泵是通過動力機(jī)的驅(qū)動進(jìn)行工作的 。 當(dāng)水泵選出后 ， 必須合理選配動力機(jī) 。 常用的動力機(jī)有電動機(jī)和柴油機(jī) 。