污水泵站集水池相關(guān)設(shè)計(jì)水位的確定-(1)標(biāo)準(zhǔn)

1、水科學(xué)與工程技術(shù)2006年第6期1水位基本概念在進(jìn)行污水泵站設(shè)計(jì)時(shí)需要明確最高水位、最低水位、正常水位及有效水深幾個(gè)基本概念。最高水位一般指泵站在正常運(yùn)行情況下進(jìn)水達(dá)到設(shè)計(jì)流量時(shí)的集水池水位由進(jìn)水干管設(shè)計(jì)水位減去格柵水頭損失求得。實(shí)際設(shè)計(jì)中對于小型污水提升泵站(最高日污水量在5000m3以下)一般取進(jìn)水干管管底標(biāo)高對于大中型泵站(最高日污水量超過15000m3)可取進(jìn)水干管計(jì)算設(shè)計(jì)水位標(biāo)高作為集水池最高水位。集水池有效水深(容積)指從最

2、高水位到最低水位之間的水深一般在1.5～2.0m[1]。不同類型的污水泵站集水池容積具有不同的確定方式。例如對于全晝夜運(yùn)行的大型污水泵站集水池容積一般根據(jù)工作水泵機(jī)組停車時(shí)啟動備用機(jī)組所需要的時(shí)間來計(jì)算如可以采用不小于泵站中最大一臺水泵5min出水量的體積來確定集水池的容積對于小型污水泵站由于夜間的流入量不大通常在夜間停止運(yùn)行此時(shí)集水池容積能夠滿足儲存夜間流入量的要求。據(jù)《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBT50265—97)要求當(dāng)水泵機(jī)組為自動控制

3、時(shí)每小時(shí)開動水泵不得超過6次由此推定其最短工作周期應(yīng)該大于10min即60min6=10min對于潛水泵站每小時(shí)的啟動次數(shù)可以達(dá)到10～15次工作周期可以縮短到4～6min所以潛水泵的污水泵站需要的最小有效容積比傳統(tǒng)的干式泵小。最低水位即水泵停機(jī)時(shí)集水池的水位。正常水位指集水池運(yùn)行中經(jīng)常保持的水位在最高和最低水位之間由泵站管理單位根據(jù)具體情況決定一般根據(jù)集水池的有效水深的平均值確定。如集水池有效水深2m則正常水位可按1m取。初定水泵揚(yáng)程

4、時(shí)主要根據(jù)集水池正常水位與所需提升的最高水位來計(jì)算。但由于泵站在運(yùn)行過程中集水池水位在最高與最低水位之間變化因此校核水泵運(yùn)行工況時(shí)應(yīng)考察其在此范圍內(nèi)是否均處于高效段工作。明確上述幾個(gè)水位概念有助于確定幾個(gè)關(guān)鍵的設(shè)計(jì)水位。下面以安裝4臺同型號水泵(3用1備)的工程為例介紹幾個(gè)水位的確定方法。2設(shè)計(jì)水位的確定2.1最低(停泵)水位污水泵站中的污水泵主要是臥式、立式泵及潛污泵常用的有WL和WTL型立式污水泵MN和MF型立、臥式污水泵PW和PW

5、L型號臥、立污水泵及WQ型潛水污泵(詳見《給水排水設(shè)計(jì)手冊材料設(shè)備》續(xù)冊.第2冊)。不同水泵機(jī)組的停泵水位不同一般取決于不同類型水泵吸水喇叭口的安裝條件以及葉輪的淹沒深度確定的最低水位應(yīng)該同時(shí)滿足不高于按照集水池最高水位和集水池有效容積推算的最低水位以及滿足管道、泵站養(yǎng)護(hù)管理需要的最低水位。臥式離心泵及立式軸流泵最低水位的確定方法可參照手冊[2]潛污泵的最低水位則在保證淹沒泵蝸殼頂部的同時(shí)還應(yīng)考慮抽水過程形成旋渦使水位降低對水泵運(yùn)行造成

6、的影響。若僅以泵蝸殼頂部確定最低水位可能會導(dǎo)致水泵抽氣不抽水使水泵空載運(yùn)行對水泵運(yùn)行不利因此確定的最低水位應(yīng)該淹沒葉輪0.1～0.2m。對于小功率潛污泵(如配套電機(jī)功率≤18.5kW時(shí))泵體一般不設(shè)自動冷卻功能如南京藍(lán)深泵業(yè)的WQ1003018.5型潛水排污泵(具體參考廠家)所以其最低水位可以考慮淹沒泵體這樣可以省去冷卻及管理的需要。2.2單泵啟動水位單泵(主要指干式泵)啟動水位的確定不僅要結(jié)合集水池的構(gòu)造特點(diǎn)而且要滿足當(dāng)水泵機(jī)組為自動

7、控制時(shí)每小時(shí)開動水泵不得超過6次的規(guī)范[1]要求因此單泵啟動水位到最低水位之間水體的體積至少要滿足最大一臺水泵最短工作周期(10min)出水量的要求(對于潛水泵站啟動次數(shù)可以達(dá)到10～15次其最短工作周期可以降至4～6min)。由于污水泵站的設(shè)計(jì)規(guī)模是按最高日最高時(shí)流量確定的而實(shí)際情況下當(dāng)日污水基本上是處于小流量的情況所以對于一個(gè)常年運(yùn)行的泵站更多的是在單泵情況下運(yùn)行因此確定單泵啟動水位具有重要意義。水位確定不合理易導(dǎo)致機(jī)組啟閉頻繁對運(yùn)

8、行控制不利。若僅按單泵最短運(yùn)行周期10min(或4～6min)的流量確定可能會導(dǎo)致水泵兩個(gè)啟動水位太低(以本工程為例若僅按5min則單泵啟動水位與最低水位之間差0.318m)水〔收稿日期〕2006—09—13〔作者簡介〕黃群初(1958)男(漢族)廣東興寧人高級工程師主要從事給排水設(shè)計(jì)工作(Tel)13527576050。污水泵站集水池相關(guān)設(shè)計(jì)水位的確定黃群初1陳金錐2(1.韶關(guān)市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院廣東韶關(guān)5120002.福州市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究

9、院福州350003)摘要:針對采用多臺水泵并聯(lián)運(yùn)行的污水泵站分析了集水池設(shè)計(jì)中需要確定水泵的啟停水位問題合理地解釋了現(xiàn)行規(guī)范中當(dāng)水泵機(jī)組為自動控制時(shí)每小時(shí)開動水泵不得超過6次的要求提出了一套簡單實(shí)用的水位確定方法供同行參考。關(guān)鍵詞:污水泵站水泵水位開停機(jī)中圖分類號:X703.3文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:16729900(2006)0600440244水科學(xué)與工程技術(shù)2006年第6期黃群初陳金錐:污水泵站集水池相關(guān)設(shè)計(jì)水位的確定193.00

10、警戒水位三泵啟動水位雙泵啟動水位單泵啟動水位192.300190.400189.400188.700190.800188.300187.400DN300圖2大型污水提升泵站示意圖位傳感器(水標(biāo)尺)反應(yīng)不夠靈敏會影響到水泵機(jī)組的切換運(yùn)行。因此在實(shí)際設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量考慮兩個(gè)水位之間水體體積大于水泵并聯(lián)運(yùn)行最短工作周期的要求。2.3雙泵、三泵啟動水位所謂雙泵啟動水位主要指單泵運(yùn)行時(shí)由于水位上升需要投入另一臺水泵運(yùn)行需要的水位。為滿足當(dāng)水泵機(jī)組為自

11、動控制時(shí)每小時(shí)開動水泵不得超過6次的規(guī)范[1]要求從單泵啟動水位到雙泵啟動水位之間水體的體積至少要滿足兩臺水泵并聯(lián)運(yùn)行10min(若為潛水泵則可縮短到4～6min)的出水量要求。由采用圖解法確定[3]的兩臺或多臺水泵并聯(lián)運(yùn)行特性曲線可知水泵并聯(lián)的總出水量并非是單臺水泵單獨(dú)工作時(shí)出流流量的簡單疊加而是前者小于后者。因此確定并聯(lián)運(yùn)行的兩臺水泵啟動水位時(shí)應(yīng)考慮該特性同時(shí)也應(yīng)該考慮由于水位上升造成的靜揚(yáng)程減小、工況點(diǎn)偏移等問題。同理雙泵啟動水位

12、到三泵啟動水位之間水體的體積也應(yīng)該滿足三臺水泵同時(shí)運(yùn)行最短周期10min的要求。圖1給出了5臺同型號水泵并聯(lián)工作時(shí)的工況特性。由圖1可知:設(shè)單泵工作流量Q1為100兩臺泵并聯(lián)的總流量Q2為190比單泵增加了903臺時(shí)總流量Q3為2514臺時(shí)總流Q4為2845臺時(shí)總流量Q5為300。由此可見隨著并聯(lián)臺數(shù)的增多流量并非簡單地疊加而且泵單獨(dú)工作時(shí)的流量大于并聯(lián)工作時(shí)每一臺泵的出水量而揚(yáng)程向高的一側(cè)移動多臺泵并聯(lián)條件下工況偏移的幅度更大。因此確

13、定單泵、雙泵、三泵啟動水位時(shí)應(yīng)考慮由于并聯(lián)而使單泵出流流量減少的問題以并聯(lián)運(yùn)行的流量而非簡單疊加的單泵流量確定水位。2.4警戒水位考慮最不利以及來水異常情況即集水池的進(jìn)水量連續(xù)數(shù)小時(shí)大于最高日最高時(shí)設(shè)計(jì)流量或是水泵出現(xiàn)故障而關(guān)閉進(jìn)水閘門需要一段時(shí)間(數(shù)分鐘)使得來不及抽走來水而導(dǎo)致水位不斷上升造成集水池的污水淹沒機(jī)器間的危害因此有必要設(shè)定一個(gè)警戒水位。當(dāng)集水池水位上升到警戒水位的時(shí)候電氣自控系統(tǒng)相應(yīng)的開關(guān)動作打開事故閥門關(guān)閉格柵前面的進(jìn)

14、水閘門。由于機(jī)器間格柵的人工操作平臺高程至少應(yīng)該高出最高設(shè)計(jì)水位或可能出現(xiàn)的最高水位以上0.5~1.0m且不低于溢流管水位[2]因此可以確定將警戒水位的上限定在格柵的人工操作平臺以下0.5~1.0m警戒水位下限的確定與關(guān)閉閘門需要的時(shí)間有關(guān)。3工程實(shí)例某地區(qū)大型污水提升泵站(潛水泵站)污水最大提升高度22m最大設(shè)計(jì)流量900m3h進(jìn)水管DN1000管內(nèi)底標(biāo)高191.000m。主體建筑為圓形(內(nèi)徑R=5m底面積A=78.54m2)選用WQ

15、3002237型潛污泵4臺3用1備近期安裝3臺見圖2。相關(guān)設(shè)計(jì)水位的確定:(1)最低水位。采用WQ3002237型潛水泵功率37kW大于18.5kW泵體設(shè)有自動冷卻功能因此確定的最低水位大于蝸殼頂部以上0.1～0.2m即可。由集水池底部標(biāo)高187.40m根據(jù)手冊提供的安裝大樣圖蝸殼至集水池底部為0.665m考慮到0.2m的漩渦為滿足水泵冷卻以及安裝、運(yùn)行管理的要求本工程確定最低水位為0.2187.40.665=188.265m取188.

16、30m。(2)單泵啟動水位。泵站為潛水泵站取最短運(yùn)行周期5min(4～6min)初步計(jì)算單泵啟動水位應(yīng)大于300560A=0.318m?？紤]到集水池水位上升水泵工況點(diǎn)左移泵流量增加經(jīng)過核算單泵啟動水位≥0.324m。故本工程確定最低單泵啟動水位為0.324188.300=188.624m取188.70m。(3)雙泵、三泵啟動水位。根據(jù)潛水泵最短運(yùn)行周期5min的要求初步計(jì)算單泵雙泵啟動之間水位應(yīng)大于2300560A=0.636m?？紤]到

17、水位上升水泵工況點(diǎn)左移泵流量增加而水泵機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行單泵流量減少經(jīng)過核算單、雙泵啟動水位差應(yīng)大于0.639m。本工程確定雙泵啟動水位應(yīng)大于0.639188.700=189.339m取189.40m同理三泵啟動水位為190.400m。(4)警戒水位。本工程機(jī)器間格柵操作平臺高程為193.000m警戒水位的上限定在格柵的人工操作平臺以下0.7m(0.5~1.0m)確定警戒水位192.300m。警戒水位與三泵啟動水位之間水體體積為149.23m