污水泵站集水池相關設計水位的確定-(1)標準

1、水科學與工程技術2006年第6期1水位基本概念在進行污水泵站設計時需要明確最高水位、最低水位、正常水位及有效水深幾個基本概念。最高水位一般指泵站在正常運行情況下進水達到設計流量時的集水池水位由進水干管設計水位減去格柵水頭損失求得。實際設計中對于小型污水提升泵站(最高日污水量在5000m3以下)一般取進水干管管底標高對于大中型泵站(最高日污水量超過15000m3)可取進水干管計算設計水位標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。例如對于全晝夜運行的大型污水泵站集水池容積一般根據(jù)工作水泵機組停車時啟動備用機組所需要的時間來計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行此時集水池容積能夠滿足儲存夜間流入量的要求。據(jù)《泵站設計規(guī)范》(GBT50265—97)要求當水泵機組為自動控制

3、時每小時開動水泵不得超過6次由此推定其最短工作周期應該大于10min即60min6=10min對于潛水泵站每小時的啟動次數(shù)可以達到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時集水池的水位。正常水位指集水池運行中經(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。初定水泵揚程

4、時主要根據(jù)集水池正常水位與所需提升的最高水位來計算。但由于泵站在運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行工況時應考察其在此范圍內是否均處于高效段工作。明確上述幾個水位概念有助于確定幾個關鍵的設計水位。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水位的確定方法。2設計水位的確定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《給水排水設計手冊材料設備》續(xù)冊.第2冊)。不同水泵機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該同時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還應考慮抽水過程形成旋渦使水位降低對水泵運行造成

6、的影響。若僅以泵蝸殼頂部確定最低水位可能會導致水泵抽氣不抽水使水泵空載運行對水泵運行不利因此確定的最低水位應該淹沒葉輪0.1～0.2m。對于小功率潛污泵(如配套電機功率≤18.5kW時)泵體一般不設自動冷卻功能如南京藍深泵業(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合集水池的構造特點而且要滿足當水泵機組為自動

7、控制時每小時開動水泵不得超過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)。由于污水泵站的設計規(guī)模是按最高日最高時流量確定的而實際情況下當日污水基本上是處于小流量的情況所以對于一個常年運行的泵站更多的是在單泵情況下運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致機組啟閉頻繁對運

8、行控制不利。若僅按單泵最短運行周期10min(或4～6min)的流量確定可能會導致水泵兩個啟動水位太低(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計工作(Tel)13527576050。污水泵站集水池相關設計水位的確定黃群初1陳金錐2(1.韶關市規(guī)劃設計研究院廣東韶關5120002.福州市規(guī)劃設計研究

9、院福州350003)摘要:針對采用多臺水泵并聯(lián)運行的污水泵站分析了集水池設計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)范中當水泵機組為自動控制時每小時開動水泵不得超過6次的要求提出了一套簡單實用的水位確定方法供同行參考。關鍵詞:污水泵站水泵水位開停機中圖分類號:X703.3文獻標識碼:A文章編號:16729900(2006)0600440244水科學與工程技術2006年第6期黃群初陳金錐:污水泵站集水池相關設計水位的確定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(水標尺)反應不夠靈敏會影響到水泵機組的切換運行。因此在實際設計中應盡量考慮兩個水位之間水體體積大于水泵并聯(lián)運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行時由于水位上升需要投入另一臺水泵運行需要的水位。為滿足當水泵機組為自

11、動控制時每小時開動水泵不得超過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工作時出流流量的簡單疊加而是前者小于后者。因此確定并聯(lián)運行的兩臺水泵啟動水位時應考慮該特性同時也應該考慮由于水位上升造成的靜揚程減小、工況點偏移等問題。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該滿足三臺水泵同時運行最短周期10min的要求。圖1給出了5臺同型號水泵并聯(lián)工作時的工況特性。由圖1可知:設單泵工作流量Q1為100兩臺泵并聯(lián)的總流量Q2為190比單泵增加了903臺時總流量Q3為2514臺時總流Q4為2845臺時總流量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工作時的流量大于并聯(lián)工作時每一臺泵的出水量而揚程向高的一側移動多臺泵并聯(lián)條件下工況偏移的幅度更大。因此確

13、定單泵、雙泵、三泵啟動水位時應考慮由于并聯(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水量連續(xù)數(shù)小時大于最高日最高時設計流量或是水泵出現(xiàn)故障而關閉進水閘門需要一段時間(數(shù)分鐘)使得來不及抽走來水而導致水位不斷上升造成集水池的污水淹沒機器間的危害因此有必要設定一個警戒水位。當集水池水位上升到警戒水位的時候電氣自控系統(tǒng)相應的開關動作打開事故閥門關閉格柵前面的進

14、水閘門。由于機器間格柵的人工操作平臺高程至少應該高出最高設計水位或可能出現(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閉閘門需要的時間有關。3工程實例某地區(qū)大型污水提升泵站(潛水泵站)污水最大提升高度22m最大設計流量900m3h進水管DN1000管內底標高191.000m。主體建筑為圓形(內徑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。相關設計水位的確定:(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行周期5min(4～6min)初步計算單泵啟動水位應大于300560A=0.318m?？紤]到集水池水位上升水泵工況點左移泵流量增加經(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)潛水泵最短運行周期5min的要求初步計算單泵雙泵啟動之間水位應大于2300560A=0.636m?？紤]到

17、水位上升水泵工況點左移泵流量增加而水泵機組并聯(lián)運行單泵流量減少經(jīng)過核算單、雙泵啟動水位差應大于0.639m。本工程確定雙泵啟動水位應大于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