大型污水调蓄池排空泵房水泵选型安装要点及流态研究

竹园片区污水调蓄池设计规模50 万 m3，排空泵房具有 8 小时排空的能力，共配置 8 台排空泵并配套进出水阀门。由于污水调蓄池位于处理流程的前端，污水内杂质浓度高，泵房空间有限，水泵流量大且为超深安装。因此，此类泵房必须择优进行设备选型，水泵布置方案需保持前池良好的水力流态，安装过程注重精度控制，才能使水泵投运后高效稳定的提升污水。

1 设备选型要求

污水调蓄池排空泵房的主要设备包括立式蜗壳离心泵、进水手电两用闸阀和出水液控止回蝶阀，泵房设备布置详见图1。

1.1 立式蜗壳离心泵选型

由于输送的的介质为含有固体颗粒的污水，水泵单台功率达到1000kW，因此排空泵房内选择立式蜗壳离心泵进行污水提升。该类水泵具有能通过一定的颗粒以及长纤维并能通过破布、废纸和塑料等而不发生堵塞现象，可靠和无故障的运行以及高效率。

（1）性能和结构

采用单级、单吸、立式结构。闭式叶轮具有弯曲的进口和巨大的过流能力，满足无堵塞运行的要求；流线型的叶轮螺母防止纤维缠绕；宽大的壳体手孔盖提供充分的清理空间；手孔盖的内表面与壳体内流道形状一致以保持水流平稳；涡壳为中心线侧边出口以保持连续光滑的内流道并保证无堵塞地通过固体颗粒；防磨损轴承始保持长期无故障运行；电机座能够承受最大电机的重量并保证泵运行平稳。

（2）主要部件要求

1）泵壳体采用单涡壳型、整体制造、外带加强筋。出水口位于壳体的侧边。壳体由铸铁QT400+2%镍制造，且具足够的强度、重量和厚度以利于精确调整和减少变形。

2）叶轮可以通过固体颗粒、垃圾和纤维，防止发生堵塞、缠绕现象，材质为高强度耐磨损耐腐蚀的双相不锈钢，具有优良的拉伸强度屈服强度和冲击韧性。

3）轴采用不锈钢20Cr13，具足够的强度和安全系数以传递额定负载，在密封腔处装有奥氏体不锈钢的轴套。

4）密封环可牢固的固定在叶轮和壳体上。叶轮密封环和壳体密封环均采用双相不锈钢，通过不同的热处理工艺，达到两个密封环不同的硬度。

5）机械密封能抵抗热冲击，并具有良好紧急运行的特点，机械密封的设计使用寿命不低于25000 小时。为检测机械密封的泄漏，在泵体上装有机械密封泄漏检测系统，和密封腔相联，当密封泄漏时能自动上传信号到控制室。

6）泵轴承采用寿命 L10 不小于100000 小时，轴承采用油脂润滑，在轴承架上装有加脂口和排放口。为防止轴承缺油，在泵体上装有自动加油脂装置，此装置是多点式，带LED 显示屏、可编程，可调节的分配阀及循环控制传感器确保润滑剂传送到正确的润滑点。具有报警指示功能，当油箱为空或出口被堵塞时发出报警信号。

1.2 手电两用闸阀选型

立式蜗壳离心泵前采用手电两用闸阀，可以保证污水的全流量通过并联动水泵的启停

（1）性能和结构

电动闸阀适合污水水泵进出水管道中控制介质通断，不受介质流向的限制，环境温度为-5～40℃，阀门与相邻管线采用法兰连接方式。（2）主要部件要求

1）阀门本体：闸阀的闸板和阀座均为楔式， 相接触 面可同时紧闭，达到双重密封的目的。采用QT450-10 铸铁材料制造，铸件结构均匀 不足等铸造缺陷；铸件清洁，形状正确，所有形状和尺寸的变化有较大 大工作压力条件下，阀杆应有足够的强度与刚度。阀体闸板密封材质采 和抛光处理，密封稳定可靠。阀杆旋合螺母采用锻造工艺制造，不出现断裂现象 杆螺母 柔性石墨，填料为可更换式，更换时不需移走阀杆，可带水更换。

2）电动装置：手电二用启闭装置采用机电一体化控制的结构形式，电动装置的输出转矩大于闸门工作转矩的 1.5 倍。电动装置具有手动、电动功能，当切换至手动时，其手动操作力<150N。电动装置具有行程及转矩控制装置。电动装置内设有防潮加热装置，防止因积露而影响电气元件的接触效果。

1.3 液控止回蝶阀的选型

由于泵房的深度深，水泵的出口阀门需与蜗壳泵匹配且具有防水锤的功能，因此选用液控止回蝶阀作为水泵的出口阀门。

（1）性能和结构

1）带双液压缓冲装置的偏心斜置微阻缓闭止回阀，适用于含有大量塑料、纤维、回丝、碎石、砂粒、木片等垃圾的环境条件。具有防水锤功能，阀门启闭性能良好，实现快、慢两阶段关阀，每段关闭时间可根据实际工况条件调节。水泵突然失电，事故停泵时，可自动、有序（快/慢两个阶段）关阀，完全起止回阀作用，防止水体倒流，防止破坏性水锤发生，确保泵站安全。在水泵启动时，具有液压阻尼缓慢开启功能，防止水泵电流过大。轴封处密封可靠，阀瓣与轴采用铰链式的连接，配自润滑轴承，启闭压差小于2m。阀体上部开有人孔，便于在不拆卸阀体的情况下清理和维护。

2）阀腔过流元件带导流体。开启时阀板迎水面流线型能防止挂积垃圾。流阻系数与蝶阀相近，阀门的水头损失小。

3）采用全金属硬密封，免维护免更换。

4）蝶板为双偏置结构。

（2）主要部件材料要求

1）阀体、蝶板为球墨铸铁，内、外表面高温静电喷涂环氧粉末。

2）阀轴与阀板的连接采用销轴连接，销钉与阀轴、阀板锥度孔配合，并要有可靠的防松措施。联结销钉材质用强度大于 20Cr13 的合金钢。

3）阀座材料为球墨铸铁本体，不锈钢阀座。

4）阀轴采用 20Cr13 钢。

5）蝶板密封面材料采用奥氏体不锈钢。

6）内、外部防腐涂层采用高温静电喷涂环氧树脂涂层，涂层厚度不低于250 微米。

2 集水池的流态

在进行水泵和配套设备的选型后，泵房集水池的布置流态也是水泵平稳运行的决定性因素。竹园片区污水调蓄池内设置8 台水泵，为6用2 备。

2.1 试验方案

泵站集水池流态分析试验主要通 速分 ，分析泵站运行下的集水池水流状态及其对水泵均匀吸水的影响。试验中，根据集水池的布置特点 利性， 置两个典型流速实测断面，其中，断面 1 上布置9 个测线，断面2 上布置25 个测线（每台 每个 深的不同，分别布置4＼～6 层测点。集水池流速测点布置及水泵编号见图2、3 所示。开展不同水泵组合试验。由于水泵台数较多，选取对泵站集水池流态有显著影响的开机组合开展试验。

2.2 试验小结

（1）各水位工况下，集水池流态总体良好，吸水口前流速相对较小，中间机组流速分布较为均匀，水流大体呈正向流入吸水口，各泵进水口流态良好。两侧边机组（1#水泵、8#水泵）流速分布稍有不均，水流有一定程度的斜向进流，对水泵进流无显著的不良影响。（2）集水池各水位工况下，各水泵吸水口均无吸气涡现象，当集水池水位在-13.9m＼～-12.3m 范围之间运行时，内侧边机组（1#水泵）区域有阵发性的吸漂水面涡现象，因此实际在该水位范围内运行时，尽量避免或减小1#边机组的运行。

（3）不同开泵组合条件下，集水池流速分布总体较为合理，水泵进水条件良好；水泵集中开机时，部分机组进水口流速稍有偏斜，廊道侧边机组进流条件稍差，水泵分散开机时，集水池内流速分布相对较为均匀。

3 水泵安装要点

立式蜗壳泵主要分蜗壳泵本体及电机2 部分，蜗壳泵本体安装在泵房水泵层，电机安装在泵房电机层，中间采用泵轴连接。3.1 安装步骤

当立式蜗壳泵卸货至泵房后，采用泵房内的电动双梁桥式起重机进行水泵的吊装，由水泵吊装孔吊至泵坑内安装。具体安装步骤如下：1）按照水泵设备要求做好蜗壳泵地脚螺栓孔的预留。2）在安装水泵前，对设备基础水平、高程等复测，测量地脚螺栓孔是否偏差、轴线与标高是否精准、孔深度是否达标等；做好基础表面的清洁工作，清除杂物，地脚螺栓孔中的泥土、碎石、污垢等全部清理干净，将置放垫铁的位置凿平处理。

3）机组运抵现场后，对设备进行检查，各部分应完好无损，泵内无杂物。

4）使用激光准直仪测量出进水口中心位置至电机轴同心位置，安装水泵进水弯管支座，采用膨胀水泥进行二次灌浆，待强度达到要求后进行泵体的吊装。

3.2 关键控制点

由于水泵安装深度大，水泵垫铁的安装精度控制和电机及转动轴轴线控制是安装的关键控制点

（1）吊装前的垫铁设置

1）垫铁与设备之间的接触良好，每个地脚螺栓旁边至少有一组垫铁，并放在靠近地脚螺栓和底座主要受力部位下方。

2）相邻两垫铁间的距离为500＼～1000mm。

3）放置平垫铁时，厚的放在下面，薄的放在中间，垫铁厚度不宜小于2mm。

4）壳体为整体出厂可直接进行吊装（吊装前注意出水口朝向），当泵体距离基础预埋件高度为 200mm 时，再次矫正，使泵体对准基础平台及预埋件，缓慢平稳的将设备方落在基础上

5）设备调平后，垫铁端面露出设备底面外缘，平垫铁露出10-30mm，斜垫铁露出10-50mm；垫铁组深入设备底座底面长度超过设备地脚螺栓的中心；各垫铁相互间用定位焊焊接牢固；采用膨胀水泥进行二次灌浆。

（2）电机及传动轴安装

1）使用激光准直仪再次测量出泵轴至电机轴同心位置，根据设备供货商提供的技术要求，将电机与水泵通过万向传动轴进行连接，允许不超过3°的倾斜角度。完成找正后，各垫铁相互间用定位焊焊焊接牢固并进行二次灌浆，二次灌浆强度达标后紧固各地脚螺栓并再次进行设备安装精度复测。

2）泵安装后将配管的管路内部和管端清除杂物并清洗干净，不允许管道与泵法兰强制连接，配管中要用盲板保护密封面，并防止杂物进入泵体内，以保证连接处的气密性。管道均有各自的支架以承受重量，连接后复查泵的找正精度并对偏差进行纠正。4 结语

水泵及配套设备的的合理选型及进水流态的控制可确保泵站在各种污水处理工况下均能稳定运行，运行中达到最佳效率点，避免能源浪费和设备过载，减少故障和停机的风险。安装精度的良好控制可确保水泵在运行时振动小、噪音低，延提高运行效率并延长设备的使用寿命。通过以上措施，可以使大型污水调蓄池排空泵房充分发挥其功效，保障水安全，并与污水厂协同工作产生良好的经济及环境效益。