泵站设计

泵站设计（共12篇）

泵站设计 篇1

1项目概况

本工程位于固安工业区富达路西侧, 引清干渠北侧, 主要功能是对引清干渠北侧由东向西敷设的d1 000污水管道的水头进行提升。依据《片区污水排除专项规划》, 新建污水提升泵站规模为3. 5万m3/ d ( 小 ( 2) 型) , 泵站等级为Ⅴ级。

2工艺流程

d1 000钢混凝土进水管 → 闸门 → 格栅间 → 一体式泵房 → DN800出水钢管→消能池→d1 000钢混凝土出水管。

富达路规划d1 000污水管道首先经过进水总闸门, 再进入回转式尼龙耙齿机械格栅 ( 栅宽2 000 mm、格栅间隙40 mm) 。经机械格栅后, 污水进入一体式泵房。一体式泵房内设有3台潜水排污泵 ( 2用1备) 。每台泵DN350出水管设止回阀、闸阀, 出泵房后合并为1根DN800钢管至室外消能池, 经消能池转换为d1 000钢筋混凝土出水管至下游污水管道。

3泵站主要构筑物的设计

3. 1闸门及事故排出口

d1 000污水进水总管在进入格栅间前设置手电动两用铸铁圆形闸门及事故排出管, 便于集水池和泵房的检修。事故排水管向南直接引入引清干渠, 事故口需征得相关水务部门批准后方可实施。

3. 2格栅

格栅用途为拦截污水中较大的漂浮物及杂质, 起到净化水质、 保护水泵叶轮和管配件, 避免堵塞或磨损, 保证水泵的正常运行。

3. 2. 1格栅设计要求

1) 格栅通过设计流量时的流速一般采用0. 6 m / s ~ 1. 0 m / s; 格栅前管道内的流速可选用0. 6 m/s ~ 0. 8 m/s; 栅后到集水池的流速可选用0. 5 m/s ~ 0. 7 m/s。2) 栅条间隙: 按照水泵类型及进口口径D, 应小于水泵叶片间隙。一般轴流泵小于D/20, 混流泵和离心泵小于D/30, 最小间隙50 mm。3) 格栅倾斜角度: 人工清除格栅倾斜安装角度为30° ~ 60°, 机械清除格栅倾斜安装角度为60° ~ 90°。每日清渣量大于0. 2 m3, 为减少工人劳动强度, 改善卫生条件, 选取机械格栅。

3. 2. 2格栅选取

目前机械格栅分为链条式、移动式、回转式及钢丝绳牵引式等, 各种格栅的优缺点比较详见表1, 最终选取ZGC旋转式机械格栅, 栅宽B = 2 000 mm, 渠宽2 100 mm, 栅间隙50 mm, 渠深6. 29 m, 尼龙耙齿。设置1台机械格栅, 且不进行备用, 在一体化泵站进口处增设人工清除提篮格栅作为机械格栅的备用。

3. 2. 3格栅间构筑物

格栅间长7. 8 m, 宽2. 9 m, 高3. 5 m, 结构型式为半地下式。 地下部分为钢筋混凝土结构, 地上部分为有顶无墙的棚体结构, 屋面采用复合彩钢板不上人屋面板。结构安全等级为二级, 设计使用年限为50年, 抗震烈度为7度 ( 0. 15g) , 设计地震分组为第二组, 抗震设防类别为丙类, 抗震等级为四级, 场地类别为Ⅲ类。

3. 3集水池

3. 3. 1集水池容积

集水池的容积可以调蓄变化的进水量, 提供水泵机组稳定运行的条件。其布置应满足调蓄容积和水泵吸水管安装的工艺要求, 且集水池容积要满足水工布置, 安装格栅、安装水泵吸水管的要求, 而且在满足将污水抽走的基础上, 避免水泵启闭过于频繁。

集水池一般包含死水容积和有效容积两部分。死水容积是最低水位以下的容积, 主要由水泵吸水管的安装条件决定。有效容积一般采用不小于最大一台水泵5 min的出水量的体积。

3. 3. 2集水池水位

最高水位: 在正常运行中, 进水达到设计流量时, 集水池中的水位。污水泵站集水池最高水位应与进水管充满度相平。最低水位: 最低水位取决于不同类型水泵的吸水喇叭口的安装条件及叶轮的淹没深度。集水池的设计最低水位, 应满足所选水泵吸水头的要求。自灌式泵房尚应满足水泵叶轮浸没深度的要求。确定的最低水位应该同时满足不高于按照集水池最高水位和集水池有效容积推算的最低水位。集水池有效水深: 最高水位和最低水位之间的水深。

3. 3. 3集水池的布置

1) 应采用正向进水。当进水来自不同方向时, 应在站前交汇, 再进入集水池。2) 进入集水池的水流要平缓地流向各台水泵, 进水扩散角不宜大于45°, 流速变化要求均匀, 防止出现旋流、 回流。3) 集水池进水管管底与格栅底边的落差不得小于0. 5 m。 4) 集水池池底应设积水坑, 倾向坑的坡度不宜小于10% 。

3. 4泵房

3. 4. 1泵房的形式选择

1) 圆形泵房和矩形泵房。a. 圆形泵房: 圆形泵房适用于中、 小型规模, 水泵台数不宜超过4台。优点是结构受力条件好, 便于施工, 工程造价低, 泵启动方便, 易根据水位实现自动操作。缺点是机组布置困难, 泵房很深时, 维修不便, 且电机易受潮。b. 矩形泵房: 优点是机组易于布置, 启动简单, 易实现自动操作, 电机不易受潮。缺点是机组安装技术要求较高, 特别是泵房较深, 传动轴较长, 需设置中间轴承及固定支架, 造价高。考虑污水泵站规模较小, 水泵台数不超4台, 采用圆形泵房。

2) 自灌式和非自灌式泵房。a. 自灌式泵房: 水泵叶轮或泵轴在集水池最低水位之下。优点是启动及时可靠, 操作简单。缺点是泵房较深, 造价较高。b. 非自灌式泵房: 水泵泵轴在集水池最高水位之上。优点是泵房深度较浅, 室内干燥, 卫生条件好, 利于通风和采光。缺点是水泵不能直接启动, 需采用引水设备, 不适用于水泵频启情况。污水来水量变化较大, 为了减小集水池容积, 污水泵组需频繁开启, 采用自灌式泵房。

3) 半地下式泵房和全地下式泵房。a. 半地下式泵房: 泵房的机器间包括地上及地下两部分, 称为半地下式泵房。b. 全地下式泵房: 地面以上没有厂房, 水泵、电机机组全部封闭在地面以下的成为全地下式泵房。污水泵房一般采用全地下式泵房。

4) 合建式泵房和分建式泵房。a. 合建式泵房: 机器间与集水池合建在一座构筑物里, 或上、下设置。合建式泵房还可以将进水闸井、格栅井、集水池、机器间、出水池等部分或全部合建在一座主体构筑物里面, 使得布置更加紧凑合理。合建式泵房的优点是布置紧凑、占地少、水头损失小、管理方便。缺点是施工困难。 b. 分建式泵房: 机器间和集水池分建为两个独立的构筑物。适用于土质较差, 地下水位较高场所。分建式泵房的主要优点是结构上处理比合建式简单, 施工较方便, 机器间也没有被污水渗透和被污水淹没的危险。污水泵房考虑进水条件及水力因素, 采用合建式泵房。

5) 干式泵房和湿式泵房。a. 干式泵房: 集水池和机器间用隔墙分开。只有水泵的吸水管和叶轮淹没在水中, 机器间才能保持干燥, 有利于对水泵的检修和维护, 同时也避免了污水的污染。 优点是养护、管理条件好, 电机运行条件好, 卫生条件好。缺点是结构复杂, 造价高。b. 湿式泵房: 电动机层下面是集水池。水泵及管件淹没在集水池的水位以下。优点是结构简单, 造价低, 集水池有效容积的范围大。缺点是养护管理条件差, 泵站较潮湿, 且有臭味, 设备直接受污水腐蚀。考虑污水泵站中水泵为间歇式使用, 多采用潜水泵, 有利于水泵的保养及使用周期。由于潜水泵的电动机、水泵特有的潜水功能, 采用湿式泵房。综上所述, 污水泵站设计采用圆形、自灌、全地下、合建、湿式泵房。

3. 4. 2水泵的选型

1) 水泵流量计算。d1 000进水管h / D = 0. 57, i = 0. 000 8, V = 0. 86 m / s, 污水的设计流量为Q = 0. 4 m3/ s。

2) 水泵扬程的计算。最低扬程 ( m) = ( 最小流量出水管高程- 集水池最高水位) + 管路系统水头损失+ 安全水头1 m ~ 2 m。 设计扬程 ( m) = ( 设计平均流量出水管高程- 集水池设计水位) 管路系统水头损失+ 安全水头1 m ~ 2 m。最高扬程 ( m) = ( 设计最大流量出水管高程- 集水池最低水位) + 管路系统水头损失+ 安全水头1 m ~ 2 m。

根据上述计算, 选潜水混流泵3台 ( 2用1备) , 单泵流量Q = 0. 2 m3/ s、扬程H = 8. 5 m、功率N = 28 k W。

3. 4. 3泵房构筑物

圆形、自灌、湿式、全地下、合建式污水泵房构筑物分为传统土泵房和一体化泵房, 共计2种型式。

1) 传统泵房。传统泵房可采用开槽或沉井方式施工, 泵房结构为现浇钢筋混凝土结构。

2) 一体化泵房。一体化污水泵房由复合缠绕玻璃钢桶体为主体, 内设水泵、管路、阀门、楼梯、维修平台等, 根据用户需求还可在进水管道后加设提篮粉碎型格栅, 筒体上设有玻璃钢顶盖, 是把所有设备及仪表集成在一起的成套设备。

一体化泵房较传统泵房占地小, 操作简单, 维修、管理方便, 玻璃钢筒体防腐性能好, 易与周边环境协调, 对周边环境影响小, 施工简单, 施工周期短; 但是筒体直径不宜大于4 m, 埋深较大, 不适用于规模较大的泵房, 目前宜采用最大一体化泵站的规模在4万m3/ d。

经上述比较, 泵房结构型式采用地下一体式泵房, 钢筋混凝土底座, 玻璃钢材质井筒, 直径3. 8 m, 筒深10. 095 m。

4结论

污水泵站内设闸门、格栅间、一体化污水泵房、高低压配电室及值班室等。污水泵站长20 m, 宽16 m, 总占地面积320 m2 ( 见图1) 。

泵站等级为Ⅴ级, 主要、次要永久性建筑物级别均为5级, 防洪设计标准为10年重现期, 校核为30年重现期, 站内室外地坪标高= 设计洪水位+ 0. 5 m, 即为19. 24 m; 泵房室内标高= 室外地坪标高+ 0. 3 m, 即为19. 54 m。

5系统运行过程

5.1正常工况

进水经机械格栅进入一体化泵房集水池, 然后经潜水泵提升后进入d1 000压力输送管。机械格栅根据栅前、后液位差值信号自动开、停。其工况可由两种方式确定: 1) 时间间隔设定, 可以根据不同季节或水质状况予以调整; 2) 液位差值设定, 可根据格栅前后液位差值进行控制, 0 mm ~ 200 mm可调。一体化泵房内设置3台泵须循环使用, 不得长期使用1台泵, 以避免备用泵经常不开零件老化损坏; 同时潜水泵的开停根据集水池水位予以控制, 高液位13. 80开泵、低液位10. 38停泵。累计工作时间最短的泵优先开启。集水池液位低于10. 38 m时, 水泵低液位保护停泵; 集水池报警水位为14. 35 m。

5. 2检修

格栅间19. 44 m平台设计活荷载为1 t/m2, 机械格栅电机、耙齿检修一般可在此地面操作, 当需要清淤或检修渠道内格栅框架时, 可将格栅间进水闸门关闭, 将渠道内水抽干。潜水泵检修、更换可不停水提升用车运送至室外场地检修。

6建议

对于选取一体化泵房提出以下建议。

6. 1扩大使用范围

一体化泵房仅适用于规模较小的泵站, 原因在于:集水池容积较小水泵频繁启动, 导致水泵无法正常运转。国内、外水泵性能相差甚远, 每小时启停泵次数远低于国外水泵启停次数;而一体化泵站的适用主要局限于集水池有效容积较小, 规模较大的污水泵房将不满足最大一台污水泵5 min出水量的体积。

一体化泵站若用于大规模泵站, 需考虑以下两部分:

1) 提高水泵的性能参数, 允许水泵频繁启动, 不能局限在每台水泵每小时启动次数不超过6次要求;2) 筒体建议选取其他材料, 加大横向占地面积, 减小埋深, 增加集水池有效容积。

6. 2水泵选取

一体化泵房底部未设置集水坑, 宜选取带自冲洗功能的水泵, 防止底部积泥, 堵塞水泵。

6. 3通风设置

地下式一体化泵房自然通风不满足通风需求, 建议设置机械排风系统, 排除有害气体、泵房内余热、余湿, 以保证操作人员的生命安全。

参考文献

[1]北京市市政工程设计研究总院.给水排水设计手册[M].第2版.北京:中国建筑工业出版社, 2002.

[2]GB 50014—2006, 排水设计规范[S].

[3]GB 50265—2010, 泵站设计规范[S].

[4]李亚峰, 尹士君, 蒋白懿.水泵及泵站设计计算[M].北京:化学工业出版社, 2011.

泵站设计 篇2

污水泵站组成：集水池、机器间、辅助间；

已知条件：

1)泵站进水管的最大小时流量问520.11L/S，平均流量434.32L/S；

2)泵站进水管管底标高为154.75m，管径为700mm，充满度0.73；

3)泵站出水直接送至污水处理厂的沉砂池，沉砂池的睡眠标高为173.49m，输水管管道采用铸铁管，泵站至沉砂池的管道总厂度为931m，泵站外局部水头损失占管道水头损失的25%；

4)泵站选定位置不受洪水威胁，室外地面标高167.01m；

5)地质条件为亚粘土，地下水位标高为150.62m，冰冻深度为-1.67m。

1.水泵的选择

1)初选泵：拟用5台泵（四用一备）

则每台泵的流量为Q。=Q/4=520.11/4=130.03L/S

2)水泵的选择及其他

a)扬程的估算

通过格栅的水头损失为0.1m

集水池设计最高水位：进水管内水面标高-格栅水头损失= 154.75+0.7*0.73-0.1=155.16m

集水池设计最低水位：设计最高水位-有效水深=

155.161-2=153.16m

静扬程：沉砂池标高-集水池最低水位=173.49-153.16=20.33m

假设泵站内部管线水头损失2m，取安全水头2m，出水总管中心埋深2.1m；

则水泵设计扬程H=20.33+2+2+931*3.11/1000*1.25=27.95m b)水泵型号的确定

根据扬程27.95m，流量130.03L/S，查询《给排水设计手册第11册常用设备》，选用200TLW-380IB型立式污水泵，配套电机。200TLW-380IB型立式污水泵性能参数：

流量Q=117.5L/s扬程H=29.6m转速1450r/min

电动机功率N=55kw效率ŋ=74%气蚀余量(NPSH)r=8.0 重量=1515kg。

3)水泵扬程校核：

a)吸水管路水头损失计算：

每根吸水管130.03L/S，选用DN350mm铸铁管，v=1.30m/s1000i=6.89

喇叭口直径D`=1.428D=500mm

设计集水池尺寸：15.5*3.2（m*m）

喇叭口距离集水坑底最小距离：1.3D=650mm

喇叭口最小间距：2*D`=2*500=1000mm

喇叭口高度：5（D`-D）=5*(500-350)=750mm

喇叭口距离井壁边缘：1*D`=500mm

吸水管长1480mm

喇叭口ɕ=0.1闸阀(DN700)ɕ=0.06

闸阀(DN350)ɕ=0.07偏心渐缩管(DN350*250)ɕ=0.18 渐扩管(DN350*200)ɕ=0.25 渐扩管(DN500*350)ɕ=0.21

渐扩管(DN700*500)ɕ=0.24 四通（汇合流）ɕ=6

90°弯头ɕ=0.6三通（直流）ɕ=0.1查表知道:DN350时v=1.3m/s1000i=6.89

DN500时v=1.28m/s1000i=4.21

DN700时v=1.35m/s1000i=3.11

取最远处管路进行计算：

① 局部阻力损失：(0.1+0.18+0.07+0.25+0.07+0.6+0.1)*1.30²/(2*9.81)+(6+0.24)*1.28²/(2*9.81)+(0.6+0.06)*1.35²/(2*9.81)=0.1158+0.51+0.06=0.69m

② 沿程阻力损失：

(1.48+0.45+0.45+0.45+0.45+1.17+2.56+0.59)*6.89/1000+(2.11+1.00+0.55)*4.21/1000+(0.66+1.12+9.76)*3.11/1000=0.0523+0.0154+0.0359=0.104m

③ 水泵入口处水头损失：1.0*1.30²/(2*9.81)=0.0861m

④ 水泵所需扬程： 0.69+0.10+0.09=0.88m

0.88+27.95-2=26.83<29.6m

故所选泵合适。

4)基础的设计：

已知水泵重量1515Kg根据要求设计基础重量为水泵的2.5倍，基础采用钢筋混凝土密度取2400Kg/m³。参照水泵安装图后设计成如图所示。设计基础在地脚螺栓位置开边长100mm*100mm，深度1200mm长方形孔，方便螺栓安装浇筑（地脚螺栓宽度上留出10cm保护尺寸，长度上留出15cm保护尺寸，螺栓在基础内长度960mm，基础1400mm高。螺栓高出基础部分180mm，供泵安装及螺帽等小部件的安装）。

2.集水池设计

集水池的容积首先应该满足安装吸水管的要求，其次应保证水泵工作时的水里条件及能够及时将污水抽走的前提下，尽量使集水池的容积小些，本设计采用满足一台泵连续工作5min的容量。集水池的容积：130.03/1000*5*60=39.01m³

集水池的有效水深采用2m，则集水池的最小面积F=39.01/2=19.50㎡

因为本设计采用自灌式，又根据喇叭口间距最小距离（375mm）、基座间距最小距离（800mm），池底做成0.1坡度坡向集水坑，集水坑底部与喇叭口下端相距1300（>1.3D`）mm，格栅离墙0.5m，最终得出集水池总长15.5m总宽3.2m。集水坑深度1.45m，喇叭口底端距集水坑墙375mm集水坑底标高150.39m，进水管底与格栅底落差870mm。

3.水泵机器间布置：

1)机械间设五台水泵（四用一备），并联工作

基础横放，总长为2150mm，宽为950mm，基础间距1125mm（>800mm）基础距集水池墙1200mm，基础下埋920mm；

2)泵房管路上方、阀门边上铺设钢格栅板过道，方便行走。出水管备用闸阀设在过道下方，过道开出闸阀开关口，方便操作。

4.辅助设备选择

1)排水沟：在管路底部设排水沟，坡度0.005坡向集水池方向，排水沟水由泵吸入排除

2)起重设备：为了方便得拆装水泵以及其他大型部件，在屋顶安装电动单轨起重机。泵总厂2216mm，屋顶距离室外标高5m，选用LD-A型电动单梁起重机（型号ZDY21-4），起重2t，跨度22.5m，电葫芦高度1790mm，起升高度24m。

3)房门：所有房门高度2m，宽度1m，转轴部分距离内墙30cm

4)大门：大门采用电动卷帘门，高度5m，宽度3m（由普通大货车宽度2m、高度1.5m估算，最高设备污水泵泵高2.2m估算）

水利泵站远程监控安全系统设计 篇3

摘要：水利是一个信息密集型行业。水利信息包括水雨情信息、汛旱灾情信息、水量水质信息、水环境信息、水工程信息等。当今的水利建设过程中，往往侧重基础设施建设，而忽视了将水利建设与信息化、智能化相结合，从而导致其信息化程度不够，不能高效地管理、利用水利设备或有效进行洪涝预警，在效能、效益方面存在欠缺。本文充分利用现代信息技术，设计并实现了水利泵站远程监控系统。引入了水文监测、控制、预测模型及算法，对基于结构化支持向量机的泄洪联动技术进行了设计，从全局的高度设计建设具有开放性的信息化集成平台，实现信息共享和业务流程优化，提高泵站管理水平、运行调度水平、装备自动化水平、防洪抗旱调度决策水平。

关键词：水泵；远程控制；物联网

中图分类号：TP391.41

文献标识码：A

DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2015.09.018

0 引言

我国水利事业发展至今，在全国范围内从整体上已初步形成以大型泵站为中心的跨流域调水及防洪排涝体系，有力地加强了各地区抵御自然灾害的能力。目前，我国水利信息化的应用模式单调而传统，尽管部分流域已经构建完成了相关防汛系统基本实现了降雨洪水险情的自动管理和监测，但对集成信息实时监测、三维决策支持、防汛预案展示及信息采集维护等为一体的防汛指挥地理信息系统的研究却很少，大量历史数据中的潜在信息得不到挖掘，使得水利相关信息得不到有效利用，造成富硬件的浪费、误导决策者的科学决策。

尽管为了解决由水利、交通、能源等的大规模建设所引发许多迫切需要解决的水文问题，科技工作者已对相关领域的模型及原理进行了大量分析研究。这为水利检测积累了比较多的资料及经验，为解决这些问题打下了基础，促使水文的长足发展。由美国国家气象局（现名美国海洋大气和管理局，设计的交互式洪水预报系统NWSRFS（Nation Weather Service River Forecast Sys-tem）对水文洪涝信息预测模型的输入、输出标准化、规范化，已被该国内多河流预报中心日常规划使用。美国陆军工程师兵团开发的SHE（System HydrologicEuropean）软件包集成了多个常用水文模型，已在水利设计、洪涝预测等领域发挥重要作用。以及目前仍在广泛应用的产汇流理论和水文统计原理与方法，包括霍顿下渗理论、等流时线法、单位线法、马斯京根流量演算法、各种流域水文模型、经验频率公式、输沙率公式等，都在一定程度上解决了水文预报和分析计算问题，为水利工程的设计、施工调度及管理提供了可靠依据。

本文进行了水利泵站的远程监控系统的设计，系统能够根据系统所记录的大量水位、流量、温度等水文信息历史数据，结合实时水利周边信息，经过适当数据挖掘分析，实现对重要监测量的可靠预测，如对洪水到来时间及洪峰可能达到的强度进行预测评估。并对系统监控范围内的硬件设备等资源进行合理优化调度，建立起集信息感知、控制、管理、预测、优化调度于一体的泵站数字化智能化系统体系框架。

1 系统总体构架

本系统总体组成部分框架前端部分主体为分站视频监控器、水文数据采集设备等，采集到的数据经由连接各分站交换机的光纤传输，总站管理员通过访问局域网络内的客户端进行系统访问等各类操作。数据采集（DAQ，Data Acquisition），包括从被监测设备中获取信号，然后传送到上位机中对采集到的数据进行分析、处理的过程。系统基础数据采集模块流程图如图1所示：先对每个数据采集仪的固定IP和端口进行TCP连接，若连接成功，就发送数据采集指令，读取返回数据，如果连接不成功，就每隔一段时间继续连接，直到连接成功为止。

图2为泵站远程监控系统逻辑框架图。模块间的集成依赖Web Service技术提供的异构平台通信机制。由于各层间均为低耦合的模块化设计，在不影响整个系统正常运行情况下进行设备更换。层间通过TCP/IP协议实现通讯，不受网络平台的限制。各泵站监控系统既相对独立，又能通过配置信息监测和网络传输设备，形成泵站信息化监测站网体系，进一步提高各类信息自动采集、处理能力，提高了信息传输速度和数据采集的精度，更好地监控水情。整套设备能在恶劣条件下正常工作，全套设备的集成度高，各设备单元相匹配，各单元及总体功耗低，防水防破坏性好，易维护。

数据采集的过程是软件系统与硬件系统对接的过程，通过数据采集工作，系统获得了可用于进行监控、分析和查询的数据，而这些获取到的数据再经过一系列的转码工作之后，便可被保存到数据库。

系统通过传感器和电压表所采集到的数据将流人数据采集仪，并将其持久化至数据库中。数据库中的数据将用于实时监控，水泵、泵站的相应信息的统计与查询，同时也将根据异常数据来进行远程预警，最后，数据库中的数据也可用于报表的生成。

2 核心模块实现原理

系统的软件控制部分的Web平台的实现采用MVC模式，并使用J2EE开发中的典型技术SSH框架实现相关的设计和开发工作。本系统在业务逻辑层利用Hibemate框架提供对象持久化支持，Spring做IoC管理，管理java对象，同时也负责管理Struts和Hibernate的框架对象。给出Hibernate的DAO实现，Java类与数据库之间的转换和访问由Hibernate架构所实现的DAO类实现，最后由Spring做管理——管理Struts和Hibernate。

系统的基本业务流程：表示层由Struts进行URL路由和相应页面的渲染，页面使用标准的JSP实现，Struts框架根据客户端（Client）请求（Request）通过查询配置文件（struts-config.xml）并将该请求路由到相应的ActionServlet中完成业务逻辑处理，并通过响应传送（Response）对象将http页面返回客户端。在业务层中，Spring框架负责解除层与层之间的耦合，通过读取Bean.xml配置文件来向业务逻辑对象中注入（Inject）数据访问对象（Data Access Ob-ject），持久层则通过注明的ORM框架Hibernate实现数据库与面向对象模型的映射，并实现增删查改等逻辑。

使用SSH框架，修改数据访问层则不会影响到业务逻辑层，同样的，修改业务逻辑层也不会影响到数据访问层。同样的，前端的Struts框架则实现了良好的MVC风格，使得页面代码与Java代码得到了分离，系统的层次更为清晰，易于开发。

主要封装包介绍如下：

com.njust.waterconservancy.action包：action层，前台MVC框架中Controller的具体体现，其角色相当于Servlet，负责处理来自前台的请求，并实现前后台交互。它能调用业务逻辑层的方法，并返回给前台一个页面或Json（视具体配置）。

com.njust.waterconservancy.service包：业务逻辑层接口。

com.njust.waterconservancy.service.impl包：业务逻辑层的实现层，Spring管理的Service对象放在该层，负责调用DAO方法。

com.njust.waterconservancy.ios.service包：iOS在服务器端的处理类，基于SOAP协议，处理iOS端发来的SOAP消息，处理完后将结果以SOAP消息的形式返回iOS端。

com.njust.waterconservancy.dao包：DAO（数据访问对象）层接口。

com.njust.waterconserv ancy.dao.impl包：DAO层接口的实现类，负责数据库的存取。

com.njust.waterconservancy.model包：数据库表、视图所对应实体类

com.njust.waterconservancy.web.vo包：是前后台交互的数据实体，负责接收前台发至后台的请求表单中的数据，一般作为Action层的模型。

com.njust.waterconservancy.web.filter包：验证用户信息是否完整并过滤用户请求。

在系统前后台所有数据对象间的通信以json形式进行。json是javascript的原生对象，是轻量数据传输方式。它本质上是通过描述一组名称/值对，实现彼此间的数据传输。以系统登录和报表生成为例：

（1）系统登录

本系统拥有当下B/S应用的多种特性，在用户登录环节，系统根据请求登录的用户所输入的ID，密码匹配成功后查找该用户的相应权限，并依此生成相对于该用户的菜单树。

在Web客户端打开浏览器，输入网址xxx/WS后回车，web服务器开始解析web.xml文件，启动Spring容器，加载Struts的Filter，并控制进入欢迎界面login.jsp。解析struts.xml，依据注解@userLogin寻找对应的UserLoginAction。而web前端由login.jsp和其引用的login.js组成，基于ExtJS框架完成界面设计和json数据向后台的传送。用户在输入用户名及密码时，系统会通过validate0方法对用户输入进行验证。只要用户的登录信息和数据库的信息匹配，系统便为之创建session并根据该用户信息对其进行相应业务逻辑操作，生成用户相应权限的菜单列表。

（2）报表生成

进入系统的报表菜单界面，选择“泵站基本建设情况”子菜单，可打印报表，或者进行修改、预览。当系统在后台生成发送报表请求后，由struts.xml文件导向实现报表生成的Action类BumpInfoAction，其中定义了实现报表生成的jasperToPdf方法。该方法调用了JasperReport API，是报表生成的关键。在Jasperreports.properties中将net.sf.jasperreports.awt.ignore.missing.font属性值置为true。考虑后期系统服务器的Linux系统移植我们将字体部署为Linux系统字体。部署完成后加载模版文件，控制转回前台界面bzjbqk.jsp，用户点击相应按钮即可实现报表下载。其余功能实现类似。

本系统的数据采集过程实现如下：

打开数据采集仪服务端程序后自动进行数据库连接，确认系统显示正确连接。

在菜单中点击“服务选项”，接着进行参数设定，进入参数设定界面根据需求设置相关参数。

与数据采集仪通信的参数默认设置为：

波特率：9600；载波位：8；停止位：1；无检验位；配置固定的IP地址，默认网关；采集泵机参数的间隔为1分钟。

设置完成后点击“CONNECTION”按钮即可打开该网口并进行通信。

打开网口后，便可根据数据采集仪协议，以及所设时间间隔自动发送指令，并将所采集的数据实时地传人数据库。

3 系统实现

用户在浏览器输入登录地址，填写用户名、密码并点击登录按钮，用户名和密码并通过系统验证后才能对用户权限进行授权并使得用户可以进行各种操作。

管理员权限的用户可以对本机构及下属机构的用户进行管理，包括查询、添加、删除、冻结、解冻用户；修改用户登录密码。

单击用户管理按钮后后，则显示用户管理界面，如下图示：

1）根据机构查询相应用户

当系统管理员可根据机构查看用户列表信息，如图6所示：

提供基本采集项属性数据的增、删、查、改；属性数据包括采集项类型名称、HEX编码（采集地址）、采集数值上限、采集数值下限、报警数值、校准数值等。

单击“采集项管理”，进入采集项管理界面：

图7显示了采集项基本信息表，包括采集项名称、HEX编码等。用户可编辑或删除相应采集项。

提供泵站设备列表，包括泵站、进水池等属性数据的添、改、删；属性数据包括所属机构、生产厂商、型号、采购人、采购人联系方式、新增时间、采集参数设置等。

单击“设备管理”，进入设备管理界面：

单击泵站数据查询节点，进入泵站数据查询界面，“采集参数”项可实时更新，如下图示：

点击所需显示的泵站的显示图标按钮，出现对应折线图，如下图示：

4 结论

排水泵站的节能设计经验 篇4

1 对排水泵站的总体布局进行分析

在平面布局中常规排水泵站主体结构都是前面窄，后面宽的形式，整体呈现出扩散情况。具体而言其依照沿水流的方向进行建设，构成部分依次是进水闸门井，格栅井，水流扩散段，集水池，出水池，这种结构保证了泵站的水利条件，对于其地面的建筑结构而言，主要包括格栅间，水泵间，变配电间，控制室，值班室。在建筑中根据工程特点的不同，有些建筑结合实际需求可以不建设，或者不单独建设，而是和其他建筑物合并建设，虽然采取这种措施，但是泵站附近的绿化面积也减少了很多，长期下去不利于城市的发展建设。除此之外，该工程还会受到工艺特点的制约，不能保证建筑风格可以和附近的环境协调统一。针对这一问题，有关技术人员提出了全地下式泵站的设计理念，就是在设计过程中，不仅能保证泵站的水力布局，保证其实际的功能作用，对其主体结构要用空间分层的设计方案，将所有地上建筑都挪到地下。除此之外送风口和排风口也必须在地面建设。就目前的技术水平而言，还不能实现无人值班，因此还要留有一个人员通道，工作人员进入地下进行排水操作，完成工作后，就可以从这个通道中出入。有些情况较为特殊，需要在地面上建立值班控制室，但是要求其面积不能超过50m2。

这种全地下式泵站的地下结构设计更为复杂，为了保证安全性和功能性，设计布局要满足以下几点：（1）建设完成后，泵站必须保证进水和出水的顺畅性，一般会设计为正向进水正向出水避免配水的不均匀性。（2）不同专业的设备都布置在各自的设备室内，避免一个设备室放置多种设备，避免不同设备之间的干扰。（3）建设格栅间时必须是独立的，同时为了安全起见，应该也建立独立的疏散楼梯。由于地下空气潮湿，而且污染严重，因此都是腐蚀性臭味，电气设备间，以及其他独立工作间都不能和气连接，如果连接，长期下去里面的设备都会受到影响。

2 对核心设备的分析

2.1 对使用的水泵分析

在当期的排水泵站设计中，可以选择的水泵有干式水泵和潜水泵，对于干式水泵而言，其电机都安装在专用的设备平台上，不仅工作效率高，而且节约电源，除此之外，当后期维修中，检修操作方便，如果将这种水泵使用在全地下式泵站，其还存在一些缺点，例如其电机在工作中会产生大量的热量，由于地下空间相对比较封闭，因此就不能有效的把热量散发出去，也就增加了通风降温成本，除此之外，设备的故障率也增加很多。结合以往的工作经验，如果潜水泵质量不是太好，使用寿命在2～3年左右，除此之外，很多泵站维修人员都没有维修的能力，如果需要维修，也必须返厂维修，这就存在一定的安全隐患，如果正处于汛期，潜水泵出现故障，那么泵站就不能正常运行。为了保证泵站的安全性，降低电机的故障率，提高水泵的使用寿命，当企业资金允许时，还是建议购买先进的进口潜水泵，例如KSB水泵，或是ITT水泵，都是很好的选择。

2.2 对闸门的选择分析

很多泵站出于工作安全的考虑，在设计中有很多要求，例如把进水闸门的启闭机平台设置于地下，在地上留有吊装洞口。如果进行这样的设计，那么设计人员要考察是否有足够的空间和高度，除此之外，启闭机在运行时，需要操作螺杆，要留有足够的上行空间。因为闸门等设备都长期工作在地下，而地下潮湿，还有很严重的腐蚀性，为了保证闸门启闭功能，一定要使用耐腐蚀材质的启闭机。

2.3 对除臭系统的设计分析

对于全地下式排水泵站，由于地下都是城市的污水管道，空气非常潮湿，而且腐蚀性严重，进而产生了严重的臭味，为了提高工作人员的工作环境，尽最大可能降低这些腐蚀性气体对设备的腐蚀，必须安装除臭系统。目前在市政工程中还没有统一的规范可供参考，很多设计院都是在不断的实践中积累经验，总结出设计除臭系统的原则是将臭气源封闭，收集集中处理，使臭气不外逸。针对这一目标，设置一个抽风口在格栅洞口周围，这样整个地下环境就形成了微负压，从而有效的把产生的臭气都收集到一起，然后通过设备输送到除臭系统中进行处理。结合实际操作经验，一般设置的除臭换气次数为1小时2～4次。就目前而言，有效的除臭设备有生物除臭设备，还有离子除臭设备。由于离子除臭设备运行费用低，而且除臭效果很稳定，因此使用较多。

3 结语

通过以上分析不难发现，排水泵站的设计工作较为复杂，在设计过程中需要考虑很多问题，而且在地下设计泵站时，其实际情况就更为复杂，因此要有针对性的措施进行处理，通过不断的在实践中经验，提高这方面的技术水平。

摘要：随着我国科学技术不断的发展,人民生活水平的提高,现代化建设步伐的加快,城市的排水量也开始增大,为了推进现代化城市的发展,下文结合排水泵站的节能设计经验,以期探讨交流。就以全地下式排水泵站为例,该泵站不仅占地面积小,而且在绿化工作中的效率很高,不会影响到附近的生态环境,科学进行排水泵站的设计,可以提高整个城市的排水效率。

关键词：排水泵站,节能设计经验

参考文献

泵与泵站课程实验报告课程设计 篇5

课程名称：泵与泵站课程实验报告

院

系：

专业班级：学生姓名：

学

号：

指导教师：

2012 年 12 月 04 日

城市建设（院、系）

给水排水工程 专业

班

组

泵与泵站

课

学号 10 姓名

实验日期

2012/12/1

教师评定

1.工程设计概况 本工程为生活污水处理厂污水提升泵站，最高日最高时污水量为 s m s L h m K Q Qz h/ 361.0 / 11.361 / 13003 3max    。

日处理污水量 Q h =30000m 3 /d

最高日平均时污水流量 Q h =Q d /24=1250m 3 /h 04.112501300max  hzQQK

来水管 DN700，管内底标高-4.5m，设计水位标高-4.16m，沉砂池最高水位 4.5m。

2.工艺设计 2.1 污水泵站的基本组成 污水泵站的基本组成包括：机器间、集水池、格栅、辅助间，有时还附设变电所

2.2 设计计算 2.2.1

格栅设计 本设计采用中格栅，栅条间隙宽度 20mm，过栅流速 0.8-1.0m/s，格栅倾斜角一般在 45°-75°；格栅断面形式采用矩形，尺寸 φ=20mm，过栅水头损失 0.08-0.15m。设计流量 0.361m 3 /s。（给排水设计手册·五·P280）

2.2.1.1 栅前水深计算 计算过程只求了解可略,本设计取水深 h=0.4m 2.2.1.2 格栅的间隙数

NbhvQn sinmax

式中

n

格栅栅条间隙数，个；

maxQ

最大设计流量，s m 3 ；



格栅倾角，度；

N

设计的格栅组数，组； b

格栅栅条间隙数，m。，中格栅 e=10—40mm 设计中取60   b=20mm=0.02m  n个 44 4.439.0 4.0 02.060 sin 361.00  

城市建设（院、系）

给水排水工程 专业

班

组

泵与泵站

课

学号 10 姓名

实验日期

2012/12/1

教师评定

2.2.1.3 格栅栅槽宽度

  bn n S B    1

式中

B

—— 格栅栅槽宽度，m ；

S —— 每根格栅条宽度，m。

设计中取 S =0.01m,B=0.01×（44-1）+0.02×44=1.31m 2.2.1.4 进水渠道渐宽部分的长度计算

111t a n 2 B Bl

式中

1l——进水渠道渐宽部分长度，m；

1 ——渐宽处角度，度； 设计中取

1= 20，m 9.0 B 1  此时进水渠道内流速 s mhBQv / 0.19.0 4.0361.01max 

m 56.03639.0 29.0-31.120 tan 29.0-31.1l01 

2.2.1.5 进水渠道渐窄部分的长度计算

mll 28.0256.0212  

2.2.1.6 通过格栅的水头损失

  sin220gvh  34)(bS  

城市建设（院、系）

给水排水工程 专业

班

组

泵与泵站

课

学号 10 姓名

实验日期

2012/12/1

教师评定

0 1kh h 

  s i n2)(2341gvbSk h 

式中

1h ——水头损失，m ；

——格栅条的阻力系数，查表知  =2.42；

k——格栅受污物堵塞时的水头损失增大系数，一般取 k =3。

则

mgh 103.0 60 sin29.0)02.001.0(42.2 302341    

2.2.1.7 栅后槽总高度 设栅前渠道超高m h 3.02，栅前槽高 m h h H 7.0 3.0 4.02 1    

则

栅后槽总高度：

m h h h H 803.0 3.0 103.0 4.02 1      

2.2.1.8 栅槽总长度 mHl l L8.246.0 0.1 5.0 28.0 56.060 tan803.00.1 5.0 28.0 56.0tan0.1 5.02 1            

2.2.1.9 每日栅渣量

0 0 0 1 0 0 08 6 4 0 01 1 m a xW QKW QWZ 式中

W—— 每日栅渣量，d m 3 ；

1W——每日每 10003m污水的栅渣量，3 3 310 m m 污水。

城市建设（院、系）

给水排水工程 专业

班

组

泵与泵站

课

学号 10 姓名

实验日期

2012/12/1

教师评定

设计中取

1W =0.073 3 310 m m 污水 d m W / 48.11000 5.186400 07.0 361.03  ＞0.2 m 3 /d

应采用机械除渣及皮带输送机或无轴输送机输送栅渣，采用机械栅渣打包机将栅渣打包，汽车运走。

2.2.2 集水池 选择集水池与机器间合建式的方形泵站，考虑 3 台潜污泵(2 用 1 备)，每台水泵的容量为：

考虑采用三台潜污泵（二用一备）

则每台流量：

min / 83.10 / 1805.02361.03 3m s m Q   

集水池有效容积，采用相当于一台泵 6min 的容量（给排水设计手册·五·P192）：

W1=10.83×6=64.98m 3 取 65m 3

有效水深 2m，则集水池面积为 F=65/2=32.5m 2 ；取 33m 3 最低水位至池底有 1m 吸水安全水位，则集水池总需容积：W=33×3=99m 3 2.2.3

水泵的选择 2.2.3.1

泵站设计流量的确定 排水泵站的设计流量按最高日最高时污水量决定。一般小型排水泵站（最高日污水量在 5000m 3 以下），设 1~2 套机组；大型排水泵站（最高日污水量超过 15000 m 3）设3~4 套机组。

2.2.3.2

泵站的扬程 ss sd s dH H H h h h      安全

H ——泵站扬程（m）

ssH——吸水地形高度（m）,为集水池经常水位与水泵轴线标高之差；其中经常水位是集水池运行中经常保持的水位，一般可以采用平均水位 sdH——压水地形高度（m），为水泵轴线与经常提升水位之间的高差；其中经常提升水位一般用出水正常高水位

城市建设（院、系）

给水排水工程 专业

班

组

泵与泵站

课

学号 10 姓名

实验日期

2012/12/1

教师评定

h——管道总水头损失（m），初步估计，最大流量时为 2m，最小流量时为 0.1m sh——过栅水头损失（m），由上面计算得 0.127m h 安全——安全水头,一般取 1~2m，本设计取 2m 进水管的设计水位为-4.16m，则 集水池的最高水位为：

（-4.16）-0.05-0.103—0.05=-4.363m（0.05 为过槽钢水头损失，0.103 为过栅损失）

集水池的最低水位为（-4.363）-2=--6.363m（集水池的有效水深为 2m））

m 5.4（沉砂池最高水位为 863.10)363.6(5.4 静扬程 m H ST     流量最大时：

m h H HST863.14 2 2 863.10      

222222101300  babab baQQSQSQhhhh h  =h a =2,求得 h b =0.0001183，这里约取 h b =0.1m

流量最小时：

m h H HST963.12 2 1.0 863.10      

2.2.3.3 选泵方案比较 如下图根据以上计算结果作出 a（1300m 3 /h，14.863m），在流量最小处的扬程 12.963m作出 b 点，连结 ab，作出 ab 线，选泵。结果列于表中。

城市建设（院、系）

给水排水工程 专业

班

组

泵与泵站

课

学号 10 姓名

实验日期

2012/12/1

教师评定

方案编号 用水变化范围 运行泵及其台数 泵 扬 程（m）

所需扬程（m）

扬程利用率（%）

泵 效 率（%）

第一方案选用两台300QW800-15-55 640~850 一台300QW800-15-55 14.7~16.9 14.863 88~100 82.78 1280~1700 两台300QW800-15-55 15.2~16.9 14.863 88~100 82.78 第二方案选用两台250QW600-15-45 410~640 一台 250QW600-15-45 14.2~17.4 14.863 85~100 82.6 820~1280 两台 250QW600-15-45 14.2~17.4 14.863 85~100 82.6

城市建设（院、系）

给水排水工程 专业

班

组

泵与泵站

课

学号 10 姓名

实验日期

2012/12/1

教师评定

经比较，第一方案的能量利用略好于第二方案，能量浪费少，效率高，所以选择第一方案。

3.3.4 水泵机组的各项参数 表 2

QW800-15-55 型潜污泵性能参数表 型

号 出 口 直径(mm)流

量（m 3 /h）

扬 程（m）

转

速（r/min）

功 率（kw）

效 率（%）

重 量(kg)300QW800-15-55

300 800 15 980 55 82.78 1350

表 3 电动机性能参数表 电机型号 功率（KW）

转速 r/min 电压（V）

Y250M-2 55 1480 537

3.4 机组基础尺寸的确定 3.4.1 基础尺寸

表 4

QW 型泵外形及安裝尺寸

城市建设（院、系）

给水排水工程 专业

班

组

泵与泵站

课

学号 10 姓名

实验日期

2012/12/1

教师评定

e g H lmin

300QW800-15-55 770 780 500 基础长度 L=地脚螺栓孔间距+（400～500）mm

=g+400=780+400mm=1180mm 基础宽度 B=地脚螺栓孔间距+（400～500）mm

=e+400=770+400=1170mm 基础高度 H=3.0w/LBr =3.0  1350 (1.18  1.17  2400)=1.22m 式中：

W---机组总重量

r---混泥土容重 2400kg/ m 3

3.4.2 基础校核：

a、基础重量=1.18  1.17  1.22  2400=4042.40kg 机组重量=1350kg

满足基础重量=机组重量×3，符合要求

b、基础高度＝1220mm≮50cm ,符合要求 顶面高出室内地坪取 30cm>10~20cm

3.4.3 水泵机组布置 本设计污潜污泵为两用一备。泵房平面布置要求进出水管顺直，水力条件好,节省电耗，更为紧凑，节省建筑面积。为了能使水泵能够自灌式进水，本设计采用地下湿式泵房，水泵间与集水池合建，已定集水池所需面积为 33m 2，根据机组布置要求，现平面布置尺寸如下： B L6.6×5（给排水快速设计手册·二·P26、28）。详见下图：

尺 寸 编 号 型 号

仲 仲

城市建设（院、系）

给水排水工程 专业

班

组

泵与泵站

课

学号 10 姓

实验日期

2012/12/1

教师评定

3.5 机组与管道的布置特点 3.5.1 机组布置的特点 污水泵机组的开、停比较频繁，污水泵常常采取自灌式工作。这里没有吸水管 3.5.2 水泵及管道特性曲线 3.5.2.1 单泵水泵特性曲线 设泵特性曲线方程为2Q S H Hx x  由泵 300QW800-15-55 的特性曲线上取A(800,14.5),B(700,16.5)代入方程可知 0000133.0700 8005.14 5.162 2 21222 1Q QH HS x

则将 A(800,14.5)，代入20000133.0 Q H Hx ，得 0.23  H

所以单水泵特性曲线方程: 20000133.0 0.23 Q H  

表 5 单水泵特性曲线计算 Q(m3 /h)0 200 400 600 800 1000 H(m)23.00

22.47

20.87

18.21

14.49 9.70

城市建设（院、系）

给水排水工程 专业

班

组

泵与泵站

课

学号 10 姓名

实验日期

2012/12/1

教师评定

3.5.2.2 并联水泵特性曲线 由单泵特性曲线通过横加法原理可知，并联水泵特线计算

表 6 并联水泵特性曲线计算 Q(m 3 /h)0

400

800

1200

1600 2000 H(m)23.00

22.47

20.87

18.21

14.49 9.70

3.5.3 管道的特点 潜水泵只有压水管，不用设计吸水管

由水泵特性曲线图可以读出单泵工作，水泵并联工作的工况点分别为（800,15）；（700,16.4）

a

单泵压水管，设计流速假设为 1.5m/s，由公式可知 流量为 s m h m Q / 23.0 / 8303 3单 

管径为：

mmvQD 4415.13 2.0 4 4单  ，取 mm 400

城市建设（院、系）

给水排水工程 专业

班

组

泵与泵站

课

学号 10 姓名

实验日期

2012/12/1

教师评定

其实际流速为：

1.83m/s0.4023 .0 4 42 2并  DQv，满足 1.5m/s～2.0m/s b 当两台水泵水量合用一条压水管，即压水总管，而仅有一台水泵工作时，设计流速为 1.0m/s，管径为：

mmvQD 5410.1.23 0 4 4单  取 mm 0 50

实际流速为：

0.7m/s 1.17m/s0.50.23 4 42 2总单  DQv

满足要求

3.6 计算水泵水头损失 提升水位：

H sT =10.863m 以最不利点 A 为起点，沿 A、B、C、D、E 线顺序计算水头损失。

城市建设（院、系）

给水排水工程 专业

班

组

泵与泵站

课

学号 10 姓名

实验日期

2012/12/1

教师评定

A-B 段：每根压水管 Q=800m3 /h，管径 DN400,v=1.83m/s, i 1000 20.5。

喇叭口 15.0  ，DN300  900 弯头 1 个  0.49，dn300  DN400 渐扩管 1 个17.0  ，DN400 直管长度为喇叭口标高-泵轴线标高+水平段+伸缩节+止回阀+阀门+两泵之间的长度=8m，DN400  900 弯头 1 个ξ=0.59。

球形伸缩节21.0   DN400 止回阀 1 个 8.1  ，DN400 阀门 1 个 06.0  ，则 A-B 段头损失：

10005.2086.1983.1)59.0 06.0 8.1 21.0 59.0 17.0 49.0 15.0(2         

=0.69+0.123=0.817m B-C 段：dn400  DN500 渐扩管 1 个 21.0  ，dn400  DN500 丁字管 2 个 5.1  。

选用管径 DN500 长 2.4m, Q=1600m3 /h，s m v / 34.2  ,  i 1000 15.6。

则 B-C 段水头损失：

m 88.0 04.0 84.010006.154.26.1934.22 5.12      

C-D 段：DN500 长=过墙孔段长度+立管高度+道路宽度=9m， i 1000 15.6 DN500090  弯头 2 个 64.0  。则 C-D 段水头损：m 45.0 36.0 09.06.1934.22 64.010006.1592      

城市建设（院、系）

给水排水工程 专业

班

组

泵与泵站

课

学号 10

实验日期

2012/12/1

教师评定

D-E 段：外管道总水头损失（即从泵站到细格栅进水口）为 0.1m。

则 A-E 管路水头损失：

  h 0.817+0.88+0.45+0.1=2.25m，与估算的 2m 相近3.7 求工况点 比阻 S=Σh/Q 并2 =2.25/1600 2 =0.00000088 根据公式 H=10.863+0.00000088Q 2，列流量与水头损失计算表，再描点作图：

最高水位管道特性曲线计算

Q(m3/h)0 400 800 1200 1600 2000 2400 H(m)10.863

11.0038

11.4262

12.130

13.116

14.383

15.932

最低水位管道特性曲线计算

Q(m3/h)0 400 800 1200 1600 2000 2400 H(m)8.863

9.0038

9.4262

10.130

11.116

12.383

13.932

泵站电气自动化设计分析与思考 篇6

【关键词】泵站；电气自动化；设计原则；设计内容

泵站电气自动化设计是一门综合性较强的工作，涉及电气设备、计算机、网络通信和控制技术等，不同类型的泵站自动化需求也不同，因此在设计过程中可以根据泵站的重要程度和投资力度等要求综合考量。

1.实施泵站自动化的主要原则

（1）效益原则。在泵站的建设过程中，需要投入的资金量大，这主要出现在设计、建设、改造和维护环节。但是在泵站建设完成后，其现实运行工作的时间因自身的特点以及运行环境的影响，通常会出现闲置时间较多的情况，这样导致泵站所发挥的效益低于投入的资金价值，并且在后期还会有电气自动化系统升级改造和维护的资金，会给建设单位带来一定的经济压力。因此要注重泵站自动化运行中效益的发挥。

（2）求是原则。在进行泵站的自动化设计工作中，要以事实求是的原则和态度，结合当地的规划、投入等实际情况来设计。泵站的自动化类型可以分为数据采集型、部分自动化型和综合自动化型三种，所以应用到的技术和设备都相对先进，如果没有对泵站的自动化建设进行科学合理的定位，将不同类型的泵站建设在合适的地方，不仅是经济上的浪费，也是对先进科学技术的不尊重。

（3）可靠原则。保证泵站运行过程中的稳定可靠是自动化建设的核心，因此在其电气自动化的设计中就应对所用的技术、设备和系统结构等进行可靠性分析研究，以及各项试验和考量，这都是奠定泵站电气自动化良好运行的基础。

2.泵站自动化设计中的问题分析

当前，我国国内的泵站电气自动化水平提升速度较快，尤其一些大型泵站的自动化水平已经达到了很高的水准，但是在更为广泛的实际应用中还存在一定问题，这对泵站电气自动化的发展也产生了一定阻碍。

（1）设计过程中对测量、控制和保护的协调。传统的泵站在升级改造的过程中主要是围绕测量、控制和保护三方面进行，但是随着科学技术的快速发展，越来越多的高新科技应用于泵站的自动化设计过程，在新兴技术的影响下，测量、控制和保护之间的界限也越来越小，并逐渐过渡和融合。例如继电保护是泵站运行过程中的重要系统，它工作时是对泵站的电量进行保护，也同时起到了测量和保护的功能，大大地提高了电气设备的安全运行和使用寿命，这样的系统也就同时起到了测量和保护的作用。然而，又因为继电保护过程中的作用对象和人工操作一样是电气设备的开关，也通过对开关的控制来对设备的运行管理，因此这样起到了控制的作用，所以在泵站电气自动化设计中要考虑到新设备和新技术的应用，注重和处理好测量、控制和保护之间的关系。

（2）设计过程中对自控环节的划分。泵站电气自动化控制系统结构主要分为一个顺序控制和多个独立控制单元。因此在设计中应注重系统的层次划分，即在设计时先处理好对多个独立控制单元，再设计这些单元的关键控制线路对信息进行处理和发出指令，各个独立控制单元可进行独立的操控，这样就能够很大程度降低泵站运行过程中产生的风险。

3.泵站电气自动化要实现的基本功能

（1）数据采集与处理。通过自动周期性地采集或由操作员通过应用程序发命令采集泵站现场各种实时数据，进行必要的数据预处理并以一定的格式存入实时数据库，按照信号性质的不同把它细分为模拟量、开关量及脉冲数字量等。

（2）安全运行与监视。对主设备及辅机设备的运行状态进行实时监视，包括当前各主要设备的运行及停止情况、闸门启闭情况，并对各运行参数进行实时显示。

（3）控制与调节。泵站电气自动化系统的控制功能应该满足泵站机组启、停和变电所操作规范规定的要求。机组启、停控制有一条指令完成，计算机自动检测机组启、停条件并顺序执行，当满足条件时，执行操作。对变电所开关的操作应该自动检测操作条件，并按照预定的步骤进行分合闸。对所有设备应该设置手动控制方式和自动控制方式，并设有静态试验方式。机组事故停机时，应该同时关闭相关的辅助设备。

4.泵站的电气自动化设计

（1）首先是对于泵站电气自动化设计的定位。通过泵站自动化的原则我们可以知道，其自动化建设是一项系统性很强的工作，因此要多方面分析，如投入、技术、运行环境等，之后再结合各种实际情况确定其自动化的需求程度，设计出符合实际应用的自动化泵站。即为注重实际，科学定位。

（2）其次是对所建泵站电气自动化系统机构进行选择，常见的系统结构有以下三种：

监控主机+通讯协议设备。该结构是将指令交给监控主机来调整和控制的，而对通讯协议设备的要求较低，因此要重视监控主机的选择，因为它是泵站自动化控制的关键，如果出现问题就会影响指令的正常专递，自控系统也就没法正常运行。

监控主机+PLC+通讯协议设备。泵站的电气自动化系统按其单元构成可分为三个部分，分别是若干可编程控制器PLC、监控下层设备的通讯监控主机以及通过以太网通讯PLC。其中PLC是控制节点，对于提高系统运行的可靠性起着一定作用。但此系统结构也有一定的局限性，就是PLC和下层通讯能力较弱，对通讯速度造成了阻碍。

监控主机+RTU。监控主机加以太网通讯RTU结构既有继电保护的作用，同时也有可编程序控制器的功用，不仅如此，还能对开关量输入、输出以及模拟量输入输出有着保护作用。在该系统结构中，以太网是监控主机进行通讯的主要媒介，对于泵站的自动化控制发挥着巨大作用。但要选用这种系统结构必须投入较多的资金才能实现。

（3）三是泵站电气自动化设计思路。泵站电气自动化系统实现的目的，不仅仅只是在开停设备上的控制，自动化系统需要完成的工作很多，如水位、流量的监控；电气设备运行的监控和保护；事故和故障的预警；信息的采集与交换；实现无人值班等等。当然在实际设计时要以泵站的具体要求为前提，并分清设计的重点和次重点，作出切合实际的设计，主要设计思路有：信息设计，是以信息为导向的设计活动，泵站运行中所采集的信息数据是水利系统实现信息化管理的基点，能为水利信息系统提供准确的动态数据；典型设计，在没有相应标准和规范的前提下典型设计可以起到标志性作用，通过典型设计固定下来的技术和方案可以为同类型的泵站建设提供参考作用；模块化典型设计，由于泵站类型不多，但自动化系统要求不一，各个泵站还是存在机组台数和形式的区别。通过典型设计可以设计出若干个模块，整个泵站综合自动化系统就是由数个基本模块通过积木式叠加组合而成，再根据不同泵站的建设要求就可将其应用到泵站设计之中了。

5.结语

总之，在进行泵站的电气自动化设计过程中，首先要遵循泵站建设的基本原则，再结合实际需求定位泵站的电气自动化类型，通过优化泵站电气自动化设计，为泵站电气自动化的实现及良好运行创造条件。 [科]

【参考文献】

[1]陈导.泵站电气自动化的必要性和设计思路[J].中国高新技术企业，2009，13.

[2]谢波.我国泵站自动化设备运行现状及建议[J].中国水能及电气化，2009，Z1.

[3]周元.自动化控制技术在泵站中的应用[J].科技资讯，2009，31.

泵站工程机电节能设计分析 篇7

1 泵站工程机电节能设计方式

泵站工程机电的节能设计主要体现在四个方面, 分别是:电动机节能、线路节能、供配电节能、自动化节能。结合泵站工程机电系统的实践应用, 分析节能设计的具体表现。

1.1 电动机节能

电动机的消耗在泵站工程机电设计中的比例非常高, 是泵站工程机电节能设计的重点对象。以某泵站工程为例, 分析电动机节能的具体设计, 如:

(1) 选择具有节能特性的电动机, 比较不同电动机在泵站工程中的应用效益, 选择效益最高的电动机, 如该泵站工程中, 比对800k W和1600k W电动机的效益, 在此基础上设计电动机的节能方案。

(2) 控制电动机在泵站工程中的运行消耗, 主要在效率和功率方面进行控制, 最大化的提高电动机的效率, 该泵站工程在实践研究中发展, 电动机的功率维持在75%-100%时泵站运行的效率最高, 基本不会出现“大马拉小车”的现象, 合理的控制电动机运行中的能源消耗。

(3) 该泵站科学的安全电动机的启动方式, 尽量不采取传统启动的方式, 以免瞬时增加电动机内的消耗电流, 防止电能出现过高消耗的情况。

1.2 线路节能

泵站工程机电节能设计中, 线路系统是一项重要的控制对象, 具有非常大的节能潜力[1]。根据泵站工程机电设计的要求, 对线路节能提出几点设计方式。首先是降低泵站机电运行线路的电阻率, 可以选择铜芯线缆;然后避免线缆长度过大, 有目的的缩短线缆之间的距离, 最主要的是按照线路接线的方式分布各个机电装置, 由此控制电机装置线路之间的线路, 降低线路运行中的电能消耗;最后是优化泵站机电线路的性能, 包括电阻、电阻等, 满足泵站实际的运行需求, 在此基础上降低线路内的电能消耗。

1.3 供配电节能

供配电系统与泵站工程机电节能设计存在直接的关系, 结合泵站机电运行的状态, 改进供配电设计, 促使其达到节能降耗的设计标准[2]。泵站供配电的合理性, 能够在很大程度上降低泵站运行中的电能消耗, 实现节能降耗的设计目的。供配电系统在泵站工程机电节能设计中发挥重要的作用, 分析其在节能降耗方面的设计方法, 如:

(1) 优化负荷等级, 选择符合容量标准的变压器, 按照变压器在泵站工程中的投入方式, 完善变压器的技术参数, 提高泵站供电的经济性, 根据泵站工程机电节能设计的实践表明, 变压器的负载控制在0.75-0.85之间, 能够降低泵站工程的能源消耗。

(2) 供电电压的节能设计, 针对泵站工程的规模, 设定匹配的电压, 例如:小型泵站对应的供电电压是380V、大中型泵站为6k V或10k V, 依照供电电压的级别设计对应的配套设备, 达到最优化的节能状态。

(3) 电器接线的节能设计, 通过控制配电级数降低电能消耗, 促使供电系统在规定的数值范围内运行, 提高供电系统的节能水平。

1.4 自动化节能

自动化控制是泵站工程机电节能设计的发展方向, 引入自动化的控制技术, 一方面监控泵站工程的机电运行, 另一方面提供自动化的控制, 充分发挥自动化控制技术的优势, 保障泵站机电设备运行的可靠性, 同时体现泵站工程机电节能中的智能化优势, 降低泵站工程机电中的能源消耗, 提高泵站工程的运行效率, 确保泵站机电调度经济化的水平。

2 泵站工程机电节能设计的优化运行

泵站工程机电节能设计还要配合泵站工程, 达到优化运行的状态。泵站工程机电节能设计的优化运行, 主要是实现经济性的运行, 以此来提升泵站运行的效益。

2.1 单一泵站节能设计的优化运行

单一泵站机电节能设计的原则是高效率、低消耗, 同时还要保证泵站的大流量。根据单一泵站节能设计的状态, 采取优化运行的方式, 确保泵站运行的效率和消耗[3]。泵站管理人员在单一泵站节能设计中, 结合泵站机电的具体情况, 实施合理的优化运行, 例如:单一泵站节能设计后, 深入研究当地雨量、水位情况等因素, 实行控制性的电能消耗, 在保障泵站工程机电安全运行的基础上, 最大化的降低单一泵站的能源损失。

2.2 多个泵站节能设计的优化运行

多个泵站同时运行的工程也比较常见, 尤其是平原地区内, 多个泵站适用于大型引水、供水工程内, 利用多个泵站联合运行的方式, 实现水流量的平衡与降耗, 通过稳定泵站的运行落实机电节能设计[4]。多个泵站节能设计的优化运行中, 还要注意工况的控制, 严谨规范流量配置, 配合泵站工程机电的节能设计, 确保多个泵站的统一化运行, 防止泵站工程中出现高消耗的情况, 因而达到节能降耗的目的, 体现多个泵站联合运行的节能效益。

3 结束语

泵站工程中的机电部分占有很大的比重, 结合泵站工程中的机电运行, 推进节能设计的应用, 降低泵站工程机电设计中的消耗。泵站工程机电节能设计较为复杂, 而且属于泵站工程长期建设的项目, 最主要的是符合泵站机电工程的实际, 遵循节能降耗的思想原则。目前, 泵站机电工程已经意识到节能设计的重要性, 实行安全的节能设计, 解决泵站机电中的浪费问题。

摘要：泵站是社会生活、人们生活中不可缺少的工程, 泵站工程的机电设计部分, 很容易出现资源浪费, 需深化泵站工程机电的节能设计, 由此才能落实泵站工程的节能与降耗。结合泵站工程机电设计的实际状态, 规划节能途径, 全面控制泵站工程的节能设计, 因此, 本文重点在泵站工程机电节能方面, 提出几点优质的设计方式。

关键词：泵站工程,机电,节能设计

参考文献

[1]张旭.泵站工程中电气设计节能措施探讨[J].机电信息, 2011 (21) :33+35.

[2]张杰.浅析泵站工程机电设计中的节能措施[J].科技致富向导, 2013 (18) :170.

[3]江树荣.大型泵站工程节能设计编制要点分析[J].江苏水利, 2008 (05) :19-21+23.

泵站自动化巡视设计 篇8

通常而言, 泵站巡视工作的巡视对象是包括高低压电气设备在内的整个泵站系统。泵站自动化巡视系统替代了传统人工巡视、人工监测的方式, 将因为人为因素造成工作失误和判断错误的可能性降到最低, 为泵站的高效运行提供了技术保障。计算机技术、通信技术尤其是微电子技术的快速发展为泵站自动化巡视系统的实现提供了技术方面的支持, 但是在系统设计方面我们应该注意方法和策略, 应该坚持以因地制宜、适度发展为基本原则, 不能够奢望一步到位。对于某些运行次数较少的泵站更加应该慎重考虑是否发展自动化巡视系统, 如果系统安装之后没有得到充分地应用而是被长期闲置下来, 不仅仅会加速电子元器件的老化, 更是造成严重的资源浪费。

1 泵站自动化巡视系统构成

笔者主要从硬件构成和软件系统方面分析泵站自动化巡视系统。首先, 系统的硬件构成方面, 主要包括人员卡、信息集成服务器、信号转换设备、信息按钮以及巡检设备等5个部分;其次, 软件系统方面, 主要包括设备巡检事件数据库和巡检管理程序等2个部分。具体分析如下:

第一, 硬件构成详细介绍。泵站自动化巡视系统在水泵、电动机、蝶阀、高低压电气设备等关键性设备的旁边安装了不同的信息按钮, 该信息按钮经过了编号处理, 使不同的编号对应不同的信息按钮和待巡检位置。本文所研究的泵站自动化巡视系统采用的信息按钮外壳采用优质塑料按钮, 其内部封装了一枚能够记录位置信息的芯片, 为了便于巡检, 通常是将该信息按钮安装了待巡检设备的旁边, 并利用相应的标志进行标识。因为信息按钮安装子在巡检现场, 所以为了确保信息按钮能够具有稳定和可靠的工作能力, 信息按钮经过了统一的防水处理、防尘处理防腐蚀处理以及耐高温/低温处理等。在对泵站的相关设备进行巡检时, 巡检工作人员只需要依照预定规定的巡检时间、巡检路线等到现场完成巡检工作即可, 安装在待巡检设备旁边的信息按钮能够在10米以内的范围中识别出巡检工作人员的名称、巡检日期、巡检地点等信息, 并对这些信息进行自动化地记录, 而后将其存储至巡检器当中。由于能够进行遥控识别, 所有巡检人员不必故意邻近信息按钮进行“刷卡操作”, 简化了巡检流程, 提高了巡检人员的工作效率。

另外, 巡检人员能够将现场的巡检结果以及发现的问题录入到巡检设备当中, 巡检设备会利用相应的通讯设备以及信号转化设备将巡检人员记录的各种信息输送并存储至信息集成服务器当中, 管理人员可以定期调取该信息数据, 并通过必要的分析处理之后了解和掌握泵站各种设备的实际运行情况。由于各种巡检信息最后都被汇总到信息集成服务器, 因此相关工作人员如果需要查询有关信息时, 直接从信息集成服务器调取即可。

第二, 软件系统详细介绍。在泵站自动化巡检系统的软件程序方面采用了电子巡检智能管理系统平台作为整个泵站自动化巡检系统的软件中枢。电子巡检智能管理系统平台能够详细记录整个巡检过程, 并允许进行记录查询、操作记录查询以及巡检结果考核管理。电子巡检智能管理系统平台主要包括四大功能模块, 即人员考核功能模块、巡检数据查询功能模块、基础信息设置功能模块以及用户信息管理功能模块。其中, 第一, 人员考核功能模块。该功能模块主要用于考核巡检人员的巡检工作。该功能模块产生巡检人员的巡检到位时间、巡检顺序并支持是否漏巡检查功能。考核的依据主要是巡检人员是否依照预定的巡检顺序完成巡检工作、是否在巡检到位时间内完成巡检工作以及是否存在漏巡问题。第二, 巡检数据查询功能模块。该功能模块主要是用于完成各种数据的输入、存储、数据更新、历史数据查询、表格生成以及自动打印等工作。第三, 基础信息设置功能模块。该功能模块的主要是构建基础信息数据库, 该数据主要包括以下内容:巡检事件编号、巡检人员卡号、巡检到位时间、巡检顺序以及巡检位置名称。第四, 用户信息管理功能模块。该功能模块主要是进行维护用户权限、用户口令以及用户名称等, 主要功能是进行如下设置:用户登录设置、系统初始化设置、口令更改、用户权限设置以及系统设置等。

为了让泵站自动化巡视系统的功能更加完善, 更加符合巡视工作的要求, 另外进行如下功能设置。首先, 计划功能设置。提供巡检工作人员的巡检位置, 并能够进行近期巡检人员、巡检地点、巡检时间、巡检事件等信息的记录和备份, 方便管理人员更加准确地评估巡检人员的工作状态, 实现人员管理的优化。其次, 人员设置功能。该功能允许管理人员进行巡检人员的身份识别。最后, 地点设置功能。功能为不同巡检地点提供的巡检计划。

2 未来展望

第一, 自动监控系统结构。目前的泵站自动化系统中, 面向对象技术已经成为一个十分流行的趋势, 并不单纯考虑某一个量, 而是为某一设备配备完备的保护和监控功能装置, 以完成特定的功能, 从而保证了系统的分布式开放性。从技术发展的趋势看, 将来的测控设备还将和一次设备完全融合, 即实现所谓的智能一次设备, 每个对象均含有保护、监控、测量、操作、闭锁等一系列功能及信息库, 面向自动化的仅是一根通信线, 以网络方式和计算机相连。

第二, 远程监控。泵站现场控制设备采用统一标准的现场总线网络设备, 使现场智能设备间、现场智能设备与监控系统无缝连接, 实现控制信息共享。在泵站的远程监控技术上, 使泵站监控系统能通过Intemet或联网, 构成更大的网络, 实现水资源的综合调度

参考文献

[1]郭威华, 周雪冰, 张文莉.电子巡检系统在气化厂的应用[J].通用机械, 2004, (01) :152-153.

[2]曹立功, 邹文阁.粮库安全的坚强卫士--浅谈信息钮识读技术在粮库中的使用[J].黑龙江粮食, 2000, (04) :251-253.

[3]高炎波.“电子巡更系统”的应运发展及解决方法[J].安防科技, 2005, (03) :22-23.

西湖泵站自动化系统设计 篇9

蔡甸区西湖泵站位于湖北省武汉市张湾梅子山北, 是蔡甸区的骨干排涝泵站, 负责西湖水系的排涝任务。泵站1975年11月动工兴建, 1978年建成并投运, 泵站设计流量67.2m3/s、扬程6.3m, 安装8台800km立式轴流泵。西湖泵站引水渠全长124km, 是蔡甸西湖排水出江的主通道, 西湖引水港西至团山口, 经龚家渡、牛头山、东至汉阳闸排入汉江, 是西湖泵站的附属工程。西湖泵站开工到主体工程完工, 完成了自动化监控系统的现地设备、上位机系统、辅助系统以及视频系统的集成等所有工作, 确保了西湖泵站在汛期运行工作中对自动化系统的需要。

2 西湖泵站自动化系统功能

系统分为泵站控制保护系统和信息化系统两大部分。控制保护系统主要功能是对2条高压进线、8台800k W主机组及配套辅助设备的微机自动化控制和对1台站用变压器、1台TV柜的微机保护。信息化系统是通过信息和通讯技术, 如计算机、自动控制、通信与网络、图像传输处理等, 采用泵站信息采集、生产过程监视等手段, 实现泵站自动化监控, 完成液位、泵站运行参数等数据的监测。

2.1 主机控制和辅机控制

分现场控制、远方控制和中控室微机控制。现场控制包括现场高压开关柜上控制主机分合闸以及现场控制箱分合闸、辅机各现场控制箱直接分合闸;远方控制包括自动化LCU屏控制主机分合闸、辅机LCU远方手动控制;中控室微机控制为微机直接输出主机分合闸。现场和远方为两种控制状态, 互不影响。

2.2 高压进线柜和高压站变柜控制

分现场控制、远方控制和中控室微机控制, 现场控制为高压开关柜上控制分合闸;远方控制为公用LCU屏控制分合闸;中控室微机控制为微机直接输出开关柜分合闸。

2.3 主机叶片调节系统控制

自动化系统LCU屏具备叶片调节控制系统功能, 但由于泵站叶片为定桨式, 尚未改造, 目前不能使用。

2.4 微机保护系统

微机保护对象为8台机组、2条进线、1台站变、1台TV。全部采用许继WGB系列微机保护, 将保护装置动作状态和记录通过微机保护通讯服务器反映到上位机监控系统, 并在保护装置动作的同时以GSM方式向管理负责人送达故障对象及故障类型, 达到运行无间隙管理的目的。

2.5 水力监测系统

对泵站前池、出水口、汉阳闸、润滑水压力以及其它辅机压力信号等进行监测。

3 自动化系统的结构及组成

西湖泵站自动化系统结构如图1所示。

3.1 上位机、下位机的组成

3.1.1 上位机系统

上位机系统也叫全站控制层, 为泵站实时监控中心, 负责整个泵站的集中监控, 具有数据处理、数据库管理 (包括实时数据库、历史数据库和计算数据库) 、安全监控、综合参数统计、计算与分析、报表生成与打印、语音报警、人机联系、远程通信、功能再开发、增修画面等功能。

全站控制层主要设置有两台工控机作为主/备系统、大屏幕、打印机设备、视频采集与存储设备、网络设备等。全站控制层还设置有UPS电源系统, 实现监控工作站、网络设备等的不间断电源供应。全站设一套语音及文字报警系统, 系统可以在中控室或主厂房对泵站故障和事故发出语音告警信号, 并在屏幕上显示故障信息, 同时以GSM方式向主要管理人员发出故障信息, 达到运行管理故障无间隙报告的目的。运行人员还可对系统数据库进行个别设置, 如水位等。打印设备可以根据用户的需要, 打印相关运行数据。大屏幕由1台52″和4台32″工业液晶屏组成, 52″液晶屏用来显示工控机监视的数据, 32″屏用来定点监视8路视频监控点。另外, 一台19″液晶监视器用来监控所有视频监控点, 在一定程度上满足了监控主次分明的要求。

3.1.2 下位机系统

下位机系统也叫现地控制层单元 (LCU) , 按被控对象共设6套现地控制单元 (LCU) 。各现地控制单元与主控层相对独立, 可以实现实时数据采集和预处理, 本单元设备状态的监视、调整和控制等功能。现地PLC单元通过工业以太网络实现各现地控制单元与全站控制层的信息交换, 实现现地设备的监视、控制及数据共享。

微机保护装置、温度巡检仪、电力监测仪、励磁电流电压、超声波水位计等设备的RS-485接口通过8口串口通讯服务器转换为以太网接口接入交换机, 实现相应参数的监视和控制。部分没有通讯接口的设备 (如压力、示流等) 则通过现地控制单元PLC的I/O模块实现设备的控制和状态检测。

3.2 现地层设备的组成

3.2.1 机组LCU

机组LCU由1套PLC、2台温度巡检单元、2台电力监测仪表、1台人机界面、转换开关和指示灯等组成, 用于实现机组正常启、停以及励磁调节器控制和相关数据的传输功能。PLC配有以太网接口, 与泵站控制层进行数据通信, 可实现接受上位机的开停机操作控制指令、机组的信号判断、机组运行状态下各种电气参数的显示, 以及故障信号的报警处理等功能。

3.2.2 公用LCU

变电站LCU由1套PLC、4台电力监测仪表、1台人机界面和转换开关、指示灯等组成, 用于实现高压站变柜、进线柜正常合分闸以及相关数据的传输功能。PLC配有以太网接口, 与泵站控制层进行数据通信。

3.3.3 辅机LCU

公用LCU由人机界面、PLC、指示灯和转换开关等组成, 用于实现公用设备的合分闸以及相关数据的传输功能。PLC配有以太网接口, 与泵站控制层进行数据通信。

4 自动化系统的特点

(1) 良好的系统平台, 保证集成可靠实现。

选用功能强大、组态灵活的IFIX软件, 具有良好的实时性、稳定性、可靠性。其数据库生成、监控画面、控制流程、报表等配置灵活, 使用和维护方便, 为自动化系统可靠稳定运行奠定了基础。

(2) 稳定的电源电压, 保证可靠运行。

在国内电网改造后, 电网电压普遍偏高, 长期的高电压, 会大大缩短自动化元件的使用寿命, 甚至烧坏运行中的设备。为了保证自动化系统长期稳定运行, 首要是要做好供电电源的稳压工作, 如增加逆变电源、参数稳压器, 以及把外部线路电源与内部电源分开等。

(3) 重视实施方案确定, 保证集成全面。

把现场所有要求的控制和被控制对象集中到上位机中监控起来, 前期统一规划, 保证系统稳定。

参考文献

泵站主接线电气设计要点分析 篇10

1 泵站电源的连接方式

为确保泵站的电力供应, 其电力来源于周边110k V变电站, 使用LGJ-70型钢芯铝绞线, 变电站与泵站之间相距2.7km, 供电电压为35k V, 泵站工作时持续有功功率为6600k W, 需要与当地电力部门协商解决电力供应的问题。

2 泵站电气主接线设计

泵站电气主接线设计需要根据泵站实际接入电力系统的方式以及泵站的实际装机规模等因素共同决定。在泵站电气主接线的设计过程中需要遵照简单可靠、操作简便以及降低成本等的原则, 在原有的泵站供电系统中进行扩建, 实现“站变合一”的供电方式。在原有供电的基础场新增3台机组所配主电机, 其具体参数与原泵站所采用的主电机参数相同, 通过计算得出主变压器负荷侧电压等级为6.3k V。原泵k站采用的电气主接线为扩大单元接线的方式, 一回35k V供电电源进线经过高压隔离开关、高压计量装置与站用变压器、阀型避雷器等共用母线连接, 而后再将进线与高压隔离开关相连, 而后通过使用硬母线与主变压器和电压互感器直接相连。在主变压器的负荷侧通过使用硬母线与同步电动机直接相连。为给扩建后的泵站进行供电, 应当将泵站现有的电气主接线方式更改为联合扩大单元接线方式, 在保留原有泵站设备线路布置的基础上在顺进线方向上增加主变压器经过高压隔离开关这1组设备间隔, 这一设备间隔直接与原泵站的主变压器35k V电源侧单母线进行连接, 原有的两台主变压器采用并列布置的方式, 在新增加的3台泵电动机机组电源侧母线上接入干式强迫风冷站用变压器。在方案设计完成后发现, 所选用的电气设备体积过大, 从而设备在安装后无法满足高压电气设备布置和电气安全距离的要求。因此在原有的电气主接线方案上进行修改, 在原有接的主变压器更换为新型的节能型变压器, 并对其他的电气设备进行更新升级, 将5台电动机通过硬母线直接与主变压器的负荷侧进行连接。更改后的方案主接线方式更为简单, 适应性强、便于维护, 可靠性更高。不足之处是当变电站的进线或是母线出现故障时泵站将整体无法进行工作。

3 泵站中主要电气设备的选型

3.1 泵站中主电动机的选型

根据国际出台的关于泵站设计的相关规范中指出, 在泵站朱电动机的选择上主电动机的容量应当按照水泵运行时所出现的轴功率峰值进行选择, 并在轴功率峰值的基础上根据实际情况乘以1.05~1.1的系数。此泵站所选用的水泵在工作时的最大轴功率为1105k W, 电机与水泵之间的减速箱的传动效率为97%, 因此, 所选用的主动电动机的配套功率为以上三者相乘, 得出配套的主动的电动机的功率为1253k W, 因此, 选择主动电动机的额定容量为1250k W。

在我国的泵站中, 同步电动机或是异步电动机在泵站主动电动机中都有选用。在旧有的泵站中使用同步电动机较多。同步电动机与异步电动机的区别主要表现在以下几个方面: (1) 结构及其配置, 两个电动机的定子、绕组区别不大, 主要区别表现在转子上, 同步电动机的转子结构复杂造价较高, 从可靠性及成本方面考虑, 异步电动机是叫我优秀的选择。 (2) 功率因数特性。 (3) 转矩转速特性, 此特性需要结合泵站工作时外部的负载变化情况以及电源供电是否稳定进行考虑, 同步电动机的转速恒定不变, 而异步电动机的转速会随着负载发生变化。 (4) 电机的工作效率, 同步电动机的工作效率要低于异步电动机。在进行主动电动机的选择时, 需要结合各种实际的情况进行综合考虑, 突出泵站的实际情况, 找出关键点, 并依据关键点来进行主动电动机的选取。

3.2 泵站用电接线

在泵站用电接线的设计中需要满足泵站的运行和检修需求, 其变压器容量应当根据可能出现的最大泵站负荷进行选取, 通过计算泵站的用电负荷为416k VA, 因此, 选用2台400k VA油浸自冷变压器互为热备用。在主电路上使用35k V接入到1号400k VA变压器作为主进线, 同时在另一路上接入10k V的电源作为备用电源, 2台变压器0.4k V侧都有接空开入单母线接线, 两者之间互为热备用。在两个变压器之间设置互锁和自动启用装置, 确保安全和能及时进行切换。通过引入10k V电源的供电方式可以有效的避免泵站主机组的停机。在泵站所使用的变压电源中分别引自主变35k V和6k V侧两段母线, 通常采用的是Y, yn12和D, yn11的接线组别。

3.3 做好泵站电气设计中的过电压保护接地

在泵站的电气设计中应当注意泵站需要注意防雷设计。为避免雷电波所产生的高电压破坏电气设备, 需要在主变压器35k V母线侧和6k V侧母线PT柜内分别加装一组氧化锌避雷器做好对于电气设备的保护。同时, 还应当在每一个真空断路器负荷侧都加装氧化锌避雷器等过电压保护装置, 防止其因故障和正常操作时过电压击穿电气设备和高压同步电动机绝缘。在泵站的电气设计中应当采用国内联合接地方式。

结语

泵站的电气主接线设计是一项复杂的工程, 本文结合某一泵站实例对泵站电气主接线设计中应当注意的问题进行了分析阐述。

摘要：随着我国经济的快速发展, 对于水利设施的投入越来越多, 促进了我国水利设施的建设。泵站是水利工程中的重要组成部分, 其主要功用是为根据需要提供一定压力与流量的水流, 根据使用功能的不同可以将泵站分为污水、雨水与河水泵站。在泵站的建设过程中除了需要做好泵站中各种泵、电机等的配套选型外, 还需要做好泵站的电气主接线的设计工作, 确保泵站的电力供应。本文将结合某一泵站来介绍泵站主接线设计中的注意要点。

关键词：泵站,主接线设计,注意要点

参考文献

[1]申娟娟, 等.泵站电机采用10k V线路直接供电的工程实例[J].水利水电工程设计, 2005 (04) .

[2]钟丽新, 等.博斯腾湖东泵站电气主接线及主设备选型设计[J].水电站设计, 2006 (09) .

泵站设计 篇11

摘要：随着近年来高山丘陵区多级提水泵站工程建设的增多，逐渐总结出了一些此类工程经验，本文着重介绍了该类型工程中容易被忽视，但对工程会造成不同程度不良影响的设计关键点，在设计标准、线路选择、泵站进出水建筑物，泵站出水管道等设计方面进行了论述。

关键词：高山丘陵区；多级提水泵站；设计关键点

近年来，随着国家政策的扶持，高山丘陵区提水工程逐渐开工建设或即将开工建设，高扬程多级提水泵站工程逐渐增多，以下就此类工程的设计标准、线路选择、泵站进出水建筑物，泵站出水管道等在设计时容易被忽视的设计关键点及相应的设计方法做一论述。

一、设计标准

设计标准包括工程规模、建筑物等级、防洪标准、抗震标准等内容，对于高山丘陵区高扬程多级提水泵站工程，上述各标准如果定的太低，虽说能减少工程投资，但工程效益也会随之减小，如果设计标准太高，虽能增加工程效益，但工程投资也相应增大，所以说设计标准对整个工程的投资和工程效益具有决定性的影响，设计时对设计标准的选取要有准确的把握，首先應根据国家统一编制的规范，结合工程任务和建设内容拟定工程等别及规模，然后在拟定的工程等别和工程规模的前提下，结合泵站管道及泵站建筑物分别所承担的工程任务以及工程特性，确定各建筑物级别及相应防洪标准。在拟定标准时，泵站建筑物同时应结合装机流量及装机功率确定建筑物级别及防洪标准，按较高的标准及级别选定。在建筑物抗震设计中，抗震设计应符合《建筑抗震设计规范》（GB50011）和《构筑物抗震设计规范》（GB50191）的有关规定，同时需注意，对于村镇供水工程，《村镇供水工程设计规范》（SL 687-2014）中规定I～III型供水工程的主要建（构）筑物应按本地区抗震设防烈度提高1度采取抗震措施。

二、线路布置

在高山丘陵区多级提水泵站中，泵站管道适应地形能力较强，线路布置时在避开不良地质条件的前提下，首先应结合规划提水的各供水点位置，优先考虑线路最短方案，并结合交通、供电、施工、运行方便等条件，比选线路确定最优方案。需特别说明的是，在高山丘陵区布置泵站线路时，泵站线路起点至泵站供水点中间如遇高岭、深沟地段需穿（跨）越时，不应单纯的考虑采用泵站上水管道一次性跨越，而应结合工程建设条件特性，做多方案比选工作，如在取水点至供水点之间从在较高的山岭阻隔时，如只采用泵站提水跨过高点的方案时，因多级泵站运行期间耗电量较高，会增加不必要的运行成本，而结合隧洞穿越方案时，可能会增加工程一次性投资，但因提水扬程的大幅度降低，运行期费用也会相应降低，所以首先根据提水泵站方案、提水泵站结合隧洞方案的工程投资、需根距不同方案的提水总扬程、装机总功率，年耗电量、结合当地提水电价，计算出供水总成本费用、年运行费、单方水成本及单方水运行成本等参数、从而得出单方水投资差额投资内部收益率，并与社会折现率进行比较、结合线路施工条件、环境影响、征地移民、建设工期要求等多个方面分析不同方案的存在的优缺点比选出最优方案，而不能单从一次性投资多少的角度选取方案。如遇切割较深的沟道，管道从沟底穿越时，随着沟道深度的增加，泵站水锤压力增大，泵站出水管道承压等级增加，相应增加工程投资，在沟道深度超过一定范围时，如采用结合渡管等方案跨越，则有可能会优于管道布置方案，所以同样需从工程总投资、环境影响、征地移民、施工条件、建设工期要求等多个方面比选确定最优方案。

三、泵站建筑物布置

多级提水泵站建筑物一般由泵房与进出水建筑物组成，泵站进水建筑物一般由引水渠（涵）、进水池、前池等组成，出水建筑物一般为出水池，以下就泵站建筑物在引水渠、进水池型式、进水池容积、溢流建筑物设置等几个方面设计时容易忽视的设计关键点进行论述。

1、引水渠设计：多级提水泵站中一般在上级泵站出水池后接引水渠道至下级泵站建筑物前池，受地形条件限制，泵站引水渠有时需布置弯道，弯道半径一般不小于水面宽的3倍，同时，弯道终点与前池前池进口之间一般设直线段，长度大于水面宽的8倍。如引水渠布置不满足上述规定时，有可能会造成泵站前池、进水池的水流流态不佳而影响泵站正常运行，设计时应注意。

2、进水池设计：泵站进水池在进水池型，有矩形、多边形、半圆形、圆形、马鞍形、窝壳型等多种形式，设计时，泵站进水池在水流流态方面最主要的问题是考虑减少旋窝及回流，几种类型的集水池在这两方面各有利弊。矩形进水池应用较广，其最主要的问题是拐角处容易出现漩涡，为改善流态，进水管应尽可能靠近后墙。圆形进水池最主要的问题是容易产生回流，需采用改善措施，但因其形式简单，便于施工，受力条件好，可节省工程量，又由于池底没有死水区以及在台坎下形成以水平线为轴线的旋滚区，对含沙水流起搅拌作用，是目前解决泥沙淤积的一种有效形式，所以在多泥沙提水泵站中应优先选用。其它几种型式的进水池进水流态条件介于矩形进水池与圆形进水池之间，一般在有特殊要求的工程中选用。

为了满足泵站正常连续运行的需要，进水池水下部分必须保证有适当的容积。进水池的容积水下容积可按共用该进水池的水泵30～50倍设计流量确定，既满足秒换水系数倍数的要求，同时还应注意到在确定水下容积时，泵站水下容积不包含临界淹没深度以下部分的容积。因泵站进水管口临界淹没深度对水泵进水性能具有决定性的影响，如当水中混有1%空气时，水泵效率下降5%～15%，混入空气含量达到10%时，直接影响水泵不能工作。所以进水池容积确定时要保证在最不利工况运行水位时，进水池水面至进水管口临界淹没深度范围的容积满足30～50倍的秒换算系数。

3、前池溢流设施，在多级提水泵站中，如果某一级提水泵站出现事故，上级泵站的来水则无处宣泄，所以宜在前池设置溢流设施，多级泵站建筑物布置在流量较小可以用溢流管溢流时，应布置溢流管，在流量较大造成溢流管截面面积较大而布置困难时，可采用在前池前布置溢流堰的方式进行溢流，将非常情况下多余水量泄入附近沟道，各级泵站出水管最低点处设排水管，以保证泵站安全。

四、泵站出水管道设计

在多级提水泵站中，一般扬程较高，管线较长，泵站容量较大，泵站出水管道在的管径所占的投资比例较高，管径的大小不仅直接决定了工程一次性投资的大小，而且因为多级提水泵站一般管线较长，管径微小的变化造成泵站总杨程大幅度的变化，直接影响泵站容量的大小，决定运行期耗电量即运行费用的变化。所以在泵站设计时，泵站管径选择的合理性是非常重要的一项工作。泵站管径的选择一般要根据年费用最小法求得，首现根据经济流速2.5～3.5m/s（小管径取小值，大管径取大值）估算管径，然后根据求得管径和根据工程特性选定的管材糙率，在范围内以50mm为模数大小浮动假定管径计算管路阻力参数值，利用不同管管径管路阻力参数值计算出水泵装置的总杨程。根据不同管径下的总杨程选择不同的泵站机组，按照机组效率与管道效率，计算出相应管径下的泵站效率，再根据泵站效率及泵站运行时间计算出年费用。年费用包括年耗电费及年生产费用两部分，年耗电费由水泵运行时间及水泵效率计算得出，年生产费用由管径、管材价格、管道长度、年折旧费、机组台数等计算得出。然后将根据上述方法计算出不同管径下的年费用列表，将列表中得出的年费用最小的管径作为选定管径。

五、结语

高山丘陵区高扬程多级提水泵站工程设计中，除上述提到的设计关键点在设计中需引起重视外，还需继续总结近年来建成的类似工程的经验，进一步研究探索，结合不同工程自身的特点，多方案比选，精心设计。

参考文献：

立交雨水排水及泵站设计相关分析 篇12

一般道路立交分为:道路与道路立交及道路与铁路立交两大类。道路立交若按结构形式主要分为上跨式和下挖式两种, 下挖式又称为路堑式立交, 下层路面最低点标高一般低于附近地面高程3 m～6 m。本文主要讨论路堑式道路立交的排水及泵站设计。

1 立交排水水量的计算

一般雨水量计算公式为:Q=φ×F×q。其中, φ为路面雨水径流系数, φ=0.7～0.9;F为汇流面积, hm2;q为暴雨强度, L/ (s·hm2) 。

1.1 流域面积的划分

在道路设计及施工过程中应尽量避免过多的将周边支路直接接入路堑部分, 或者支路在接入干路之前设置反坡, 防止立交范围以外的客水流入立交低点。同时将挡墙顶加高, 高出地面0.3 m～0.5 m。以某实际工程为例, 具体做法见图1。

另外由于国家没有相应的规范控制道路支线接入道路路堑这部分设计, 所以立交泵站排水设计过程中应对这部分支路未知水量有充分的估计, 并应对业主和道路设计提出相关的建议。

1.2 路堑段与周边排水设计标准的关系

一般道路路堑部分排水设计标准1年～3年 (重要地区甚至会有更高的标准, 如5年、10年、20年、50年) , 高于周边道路排水设计标准。如果新设计道路路堑的周边地区为已建成区, 则会出现泵站与周边排水标准不一致。在国家规范中由于没有对这方面参数进行规定, 所以假使这个地区遭遇超过现状管线排水标准的降雨或排水管线稍有淤积, 就会引起周边地区雨水通过路面快速涌入道路路堑, 致使路堑地段水量急剧增加, 导致积水。由于这种积水水位增加较快, 容易形成灾害, 危及路上行驶车辆和人员的安全。为避免此类情况的发生, 一般在周边排水管设计中考虑将现状排水管道的管径加大, 使得周边排水管线标准与泵站排水标准同级或小一级。

1.3 道路路堑段排水收集方式

对于道路路堑段排水除采用常规雨水管线排水方式以外, 还可以采用混凝土边沟排水方式。边沟坡度与道路坡度相同, 一般可以设置在道路两侧的人行步道内。由于道路纵坡是逐渐变化的, 所以计算边沟的断面尺寸时应保证坡底缓坡段排水流量的要求。同时应兼顾道路缘石铺设的美观, 尽量减少边沟断面的种类, 方便施工。以某堑式立交为例, 具体做法见图2。

1.4 道路路堑段雨水口的设置

雨水口的布置直接影响到是否能及时有效的将道路立交低点的雨水收集排入雨水泵站。根据各地经验及国家排水规范, 对丘陵地区、立交道路引道等, 当道路纵坡大于0.02时, 因纵坡大于横坡时, 雨水流入雨水口少, 故沿途可少设或不设雨水口。坡段较短 (一般在300 m以内) 时, 往往在道路低点处集中收水, 较为经济合理。若坡段较长, 一般经验在道路低点两侧的纵坡较缓时, 可适当布置雨水口。雨水口深度不宜大于1 m。雨水口深度指雨水口井盖至连接管管底的距离, 不包括沉泥槽深度。

2 立交雨水泵站设计

2.1 立交雨水泵站的组成

一般分为:格栅间、集水池、泵房间、出水井、变配电间、附属生活用房 (机修间) 等。

以某泵站为例, 立交雨水泵站的组成见图3。

2.2 格栅间

集水池前设置格栅是用以截留大块的悬浮或漂浮的污物, 以保护水泵叶轮和管配件, 避免堵塞或磨损, 保证水泵正常运行。

一般立交雨水泵站的格栅间为开敞式设计, 且与集水池合建。另外依照室外排水设计规范, 位于居民区和重要地段的泵站, 其格栅井及污水敞开部分, 应设置臭气收集和处理装置。

2.3 集水池

集水池有效容积的计算水深, 是指集水池最高水位与最低水位之间的有效水深。集水池有效容积的计算范围, 除集水池本身外, 可以向上游推算到格栅部位。为了泵站正常运行, 集水池的贮水部分必须有适当的有效容积。集水池的设计最高水位与设计最低水位之间的容积为有效容积。

2.4 泵房间

对于立交排水标准要求高的地区或排水范围比较大, 雨水设计流量变化大时, 设计时可配置不同规格的水泵, 大小搭配;也可采用变频调速装置或叶片可调式水泵。

由于雨水泵的特征是流量大、扬程低、吸水能力小, 设计一般考虑采用自灌式泵站, 最好应采用防曝电机和变配电控制设备。重要路段、重要场所的雨水泵站, 最好增设一台可以抽升易燃、易爆、腐蚀性液体的水泵, 并设计监测设备和单独的出水管路, 使用专用车辆运输排放, 不得未经处理直接排入下水管道。

2.5 出水井

出水井一般设计为半开敞式或开敞式的渠道, 主要是避免密闭式的出水渠道在水泵骤停或启动时对下游排水管道的冲击, 同时保护出水管道上设置的止回阀或闸阀等防倒流设施, 避免对水泵、电机和管路的破坏, 延长设备使用寿命。敞开式出水井的井口高度, 应满足水体最高水位时开泵形成的高水位, 或水泵骤停时水位上升的高度, 敞开部分应有安全防护措施。如果出水压力井的盖板必须密封, 所受压力由计算确定。

3 结论及建议

立交排水设计的好坏, 取决于相当多的因素, 但同时也体现了一个国家生产力发展和管理的水平。由于泵站所起的特殊作用和地位, 各国都很重视。我们还需要更多更深入的考察、了解、研究和学习, 加大投入, 脚踏实地地做好工作, 才能使我国有能力迎接国外的竞争和挑战。

参考文献

[1]GBJ 14-87, 室外排水设计规范[S].

[2]GB/T 50265-97, 泵站设计规范[S].

[3]黄良勇.考察荷兰泵站工程的几点体会[J].机电排灌, 1997 (3) :57-58.

[4]钟震, 沈日迈.国内外泵站监控自动化技术设备现状与发展[J].中国农村水利水电, 1998 (2) :34-35.

[5]丘传忻.泵站[M].北京:中国水利水电出版社, 2004.