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摘要：城市排水泵站负责工业、生活污水和雨水的提升和输送，具有水量变化系数大，可靠性要求高的特点，对配套水泵的输送能力，设备的稳定程度有很高要求。本文讨论水泵选型工作中如何使实际运行工况控制在合理范围内，避免引起气蚀等异常情况，从而在运行稳定、使用经济中找到平衡点。
关键词：气蚀；叶轮；运行工况
引言
我司管理运行的某泵站负责一个镇级污水处理厂尾水输送，平时日排水量在10000吨/天，因城市建设和环保标准提高需要，该污水处理厂取消，所有生活、工业污水和部分雨水由泵站通过管道输送到城市中心污水厂进行集中处理，由于管道水利条件和收集范围的改变，需要对水泵进行更换，为此我们在保持原有设备水下部分不变的前提下优化分析，同时考虑远期水量后对新增水泵进行选型。
1 泵站现状与远期指标
1.1该泵站建设开2009年，2010年投入运行，运行规模10000m3/d，采用4台进口潜污泵，Q=220m3/h，H=11.0m，P=9kw，3用1备，1台变频，近期最大设计流量658m3/h。吸水井池深度4.6米，长12米，宽8米，配套变压器容量125KVA，单路供电，配100KW发电机组一台。
1.2当前排水量统计
1.3远期排水量指标分析
根据环保要求和农村生活污水改造目标，未来本地区城乡生活污水全部汇入污水厂处理，因此生活污水日处量可按照用水量进行计算。《城市给水工程规划规范》（GB50282-98）中确定浙江省小等城市的单位人口综合用水量指标为400-800L/人·d；但规划区内农村居民实际用水量较小，结合当地自来水营业所提供的供水数据，人均综合供水量取330L/人·d，
按规划人口及用水量规模，给水日变化系数取1.4，根据给水规划，最高日规划用水量为1.55万m3/ d，按《城市排水工程规划规范》要求，城市污水量宜根据城市综合用水量乘以城市污水排放系数确定，城市综合污水排放系数0.70-0.90，扣除绿化、道路广场用水量，结合规划区实际情况及规划污水管网的完善程度，城市污水排放系数取0.85。因此可以计算出片区控规平均生活日污水量为1.32万m3/ d，工业污水取现值最高日排水量0.6万m3/ d。
（13200+6000）m3/24h=800 m3/h
每小时泵站提升流量为800立方米，同时对新管道的距离计算后设计沿途扬程为20米。
2 水泵选型分析
2.1城市排水系统中，泵站的作用是将上游来水在规定的时间内通过加压或提升，排入下游管道，并使管网水位保持在合理的高度，不出现外溢现象。调控目标为恒液位运行，同时需兼顾下游泵站提升流量或污水厂的处理能力，因此配套水泵以定速泵为主，调速泵为辅。按现有设备和运行工况设计，泵站中水泵的组合方式可划分为两种：（1）单台水泵运行；（2）多台水泵并联运行。在组合方式（1）中，除保证最大流量时的提升能力外，还要考虑到最小流量时段内的运行工况点所对应的流量、扬程为依据，参照潜污泵性能曲线型谱图来选择，并使水泵处于安全运行区间，所以单泵运行方式只适用在小型泵站中。在组合方式（2）中，由于并联运行，所以选泵时必须遵循并联运行水泵的工作原则：并联水泵无论单独运行还是并联运行都必须处于高效段内运行[1]。在此基础上，为了满足城市排水量变化的需要，又达到水泵高效运行的目的，在选择并联运行水泵时，依据具体情况，可考虑选用不同型号的水泵大小搭配，或考虑选用相同型号的水泵并加装变频调速装置。
2.2现有泵站扩容改造以泵站提升流量和新管道水利条件为依据，在现有配套水下耦合装置，上水管口径安装尺寸不变的前提下，水泵选型着重考虑以下因素。
（1）采购潜污泵的一次性投入费用；
（2）设备无故障运行时间，潜污泵、维修备件可互换性和维修价格；
（3）泵站配电容量有限，单台大功率泵启动时负荷冲击大于多台小功率泵启动负荷冲击；
（4）现有泵底座口径DN150和上水总管口径DN250，限制了单台泵流量的上限，如对该部分水下设施进行更换则需停水作业，难度很大。
综合以上因素，优先选择DN150口径最大功率的同型号水泵4台，三用一备。
2.3气蚀和气蚀余量
潜污泵作为离心泵的一种，其吸水提升动力依靠叶轮高速旋转时吸入液面与蜗壳内的压力差。因此其入口处的压力越低，则输送液体的能力越大，但若低于当时温度下饱和蒸汽压力则会出现汽泡，这些小汽泡飘流到叶轮内高压区时，在周围液体高压力的挤压下，体积缩小、破裂，形成数量众多的空穴，这时周围液体又以极高速度向空穴冲来，产生很高的温度和局部压力，连续击打叶轮表面。在这种高速、高压的水力冲击下，叶轮表面会因疲劳而剥蚀呈现麻点，蜂窝海绵状。这种汽化---凝结---冲击---剥蚀现象，就称为气蚀（汽蚀）现象。而在实际使用过程中，由于泵站地质、周边设施等设计原因，吸水井深度往往较浅，泵运行时可见水面上有明显的旋涡，有大量空气进入水泵，从而进一步加剧了对叶轮的气蚀，同时在蜗壳中产生大量的气泡，破坏了泵内液體的连续流动，使泵的流量明显下降，达不到设计要求。汽蚀余量又叫必需汽蚀余量或泵进口动压降，为防止气蚀现象的发生，气蚀余量越小，允许干式离心泵安装位置越高，相对而言，在保证不发生气蚀前提下潜水泵出口扬程工况点可以越低。
2.4从同品牌同口径泵水力效率图中选型
表三四为能够配套原有水下泵耦合装置的最大功率潜污泵，输出轴功率30KW，出水口150mm，叶轮有NP3202 HT 3～456 直径328 mm 和NP3202 HT 3～458直径 310 mm两种。
以往我公司在水泵运行管理中发现最多的故障现象是叶轮气蚀，因机械剥蚀和电化学腐蚀的作用，使金属材质的叶轮，表面出现麻点，继而呈现海绵状蜂窝状、鱼鳞状等痕迹；使用到一定年限后造成叶片穿孔，动平衡失效，使水泵在运行中产生了很大的振动，继而在损坏叶轮的基础上进一步破坏泵轴承、机械密封，引起主轴磨损，严重时会导致水泵整体报废。图1为我公司180KW3400/805潜污泵叶轮损坏情况。
在未来排水泵站运行过程中，既有3台水泵并联满负荷工作，也有小水量时1台水泵单独运行，而受制于原有管道水利条件限制，并联工作时泵出口扬程工况点与单台泵工作时的工况点相差很大，选泵型时必须兼顾高低两种工作情况，除了使水泵均在高效区工作外，考虑所选的水泵单台运行时扬程变化，使其运行在汽蚀余量曲线之上。以上两型叶轮均能满足当前水量要求，但NP3202 HT 3～458叶轮的汽蚀余量较小，小水量时单泵工作不易产生气蚀现象，因此最终选择该型号，
结语
虽然NP3202 HT 3～458叶轮的流量小于NP3202 HT 3～456，但已能满足目前的排水量要求，预计若干年后水量上升时，现有叶轮也已进入寿命终期，屇时再行更换既节约了维护成本，又可在水量增加后提高出口扬程以适应新叶轮更高的气蚀余量。作为泵站改造中的水泵选型优化工作，除受到现场设备如水下设施、出水管管道口径、配电容量的限制，又要在保证当前运行工况正常的前提下对远期目标留出升级余地，因此要在对现有数据分析的基础上，结合已发现的问题，从一次性的资金投入和长期的运维成本综合考虑，在运行费用、设备可靠性、易维修性和远期扩容能力等几方面综合分析，从而作出最优化的选择。
参考文献：
[1]王圃，王力，文屹，《城市水厂二泵站中水泵的选择》（重庆建筑大学学报）2004.02
关键词：气蚀；叶轮；运行工况
引言
我司管理运行的某泵站负责一个镇级污水处理厂尾水输送，平时日排水量在10000吨/天，因城市建设和环保标准提高需要，该污水处理厂取消，所有生活、工业污水和部分雨水由泵站通过管道输送到城市中心污水厂进行集中处理，由于管道水利条件和收集范围的改变，需要对水泵进行更换，为此我们在保持原有设备水下部分不变的前提下优化分析，同时考虑远期水量后对新增水泵进行选型。
1 泵站现状与远期指标
1.1该泵站建设开2009年，2010年投入运行，运行规模10000m3/d，采用4台进口潜污泵，Q=220m3/h，H=11.0m，P=9kw，3用1备，1台变频，近期最大设计流量658m3/h。吸水井池深度4.6米，长12米，宽8米，配套变压器容量125KVA，单路供电，配100KW发电机组一台。
1.2当前排水量统计
1.3远期排水量指标分析
根据环保要求和农村生活污水改造目标，未来本地区城乡生活污水全部汇入污水厂处理，因此生活污水日处量可按照用水量进行计算。《城市给水工程规划规范》（GB50282-98）中确定浙江省小等城市的单位人口综合用水量指标为400-800L/人·d；但规划区内农村居民实际用水量较小，结合当地自来水营业所提供的供水数据，人均综合供水量取330L/人·d，
按规划人口及用水量规模，给水日变化系数取1.4，根据给水规划，最高日规划用水量为1.55万m3/ d，按《城市排水工程规划规范》要求，城市污水量宜根据城市综合用水量乘以城市污水排放系数确定，城市综合污水排放系数0.70-0.90，扣除绿化、道路广场用水量，结合规划区实际情况及规划污水管网的完善程度，城市污水排放系数取0.85。因此可以计算出片区控规平均生活日污水量为1.32万m3/ d，工业污水取现值最高日排水量0.6万m3/ d。
（13200+6000）m3/24h=800 m3/h
每小时泵站提升流量为800立方米，同时对新管道的距离计算后设计沿途扬程为20米。
2 水泵选型分析
2.1城市排水系统中，泵站的作用是将上游来水在规定的时间内通过加压或提升，排入下游管道，并使管网水位保持在合理的高度，不出现外溢现象。调控目标为恒液位运行，同时需兼顾下游泵站提升流量或污水厂的处理能力，因此配套水泵以定速泵为主，调速泵为辅。按现有设备和运行工况设计，泵站中水泵的组合方式可划分为两种：（1）单台水泵运行；（2）多台水泵并联运行。在组合方式（1）中，除保证最大流量时的提升能力外，还要考虑到最小流量时段内的运行工况点所对应的流量、扬程为依据，参照潜污泵性能曲线型谱图来选择，并使水泵处于安全运行区间，所以单泵运行方式只适用在小型泵站中。在组合方式（2）中，由于并联运行，所以选泵时必须遵循并联运行水泵的工作原则：并联水泵无论单独运行还是并联运行都必须处于高效段内运行[1]。在此基础上，为了满足城市排水量变化的需要，又达到水泵高效运行的目的，在选择并联运行水泵时，依据具体情况，可考虑选用不同型号的水泵大小搭配，或考虑选用相同型号的水泵并加装变频调速装置。
2.2现有泵站扩容改造以泵站提升流量和新管道水利条件为依据，在现有配套水下耦合装置，上水管口径安装尺寸不变的前提下，水泵选型着重考虑以下因素。
（1）采购潜污泵的一次性投入费用；
（2）设备无故障运行时间，潜污泵、维修备件可互换性和维修价格；
（3）泵站配电容量有限，单台大功率泵启动时负荷冲击大于多台小功率泵启动负荷冲击；
（4）现有泵底座口径DN150和上水总管口径DN250，限制了单台泵流量的上限，如对该部分水下设施进行更换则需停水作业，难度很大。
综合以上因素，优先选择DN150口径最大功率的同型号水泵4台，三用一备。
2.3气蚀和气蚀余量
潜污泵作为离心泵的一种，其吸水提升动力依靠叶轮高速旋转时吸入液面与蜗壳内的压力差。因此其入口处的压力越低，则输送液体的能力越大，但若低于当时温度下饱和蒸汽压力则会出现汽泡，这些小汽泡飘流到叶轮内高压区时，在周围液体高压力的挤压下，体积缩小、破裂，形成数量众多的空穴，这时周围液体又以极高速度向空穴冲来，产生很高的温度和局部压力，连续击打叶轮表面。在这种高速、高压的水力冲击下，叶轮表面会因疲劳而剥蚀呈现麻点，蜂窝海绵状。这种汽化---凝结---冲击---剥蚀现象，就称为气蚀（汽蚀）现象。而在实际使用过程中，由于泵站地质、周边设施等设计原因，吸水井深度往往较浅，泵运行时可见水面上有明显的旋涡，有大量空气进入水泵，从而进一步加剧了对叶轮的气蚀，同时在蜗壳中产生大量的气泡，破坏了泵内液體的连续流动，使泵的流量明显下降，达不到设计要求。汽蚀余量又叫必需汽蚀余量或泵进口动压降，为防止气蚀现象的发生，气蚀余量越小，允许干式离心泵安装位置越高，相对而言，在保证不发生气蚀前提下潜水泵出口扬程工况点可以越低。
2.4从同品牌同口径泵水力效率图中选型
表三四为能够配套原有水下泵耦合装置的最大功率潜污泵，输出轴功率30KW，出水口150mm，叶轮有NP3202 HT 3～456 直径328 mm 和NP3202 HT 3～458直径 310 mm两种。
以往我公司在水泵运行管理中发现最多的故障现象是叶轮气蚀，因机械剥蚀和电化学腐蚀的作用，使金属材质的叶轮，表面出现麻点，继而呈现海绵状蜂窝状、鱼鳞状等痕迹；使用到一定年限后造成叶片穿孔，动平衡失效，使水泵在运行中产生了很大的振动，继而在损坏叶轮的基础上进一步破坏泵轴承、机械密封，引起主轴磨损，严重时会导致水泵整体报废。图1为我公司180KW3400/805潜污泵叶轮损坏情况。
在未来排水泵站运行过程中，既有3台水泵并联满负荷工作，也有小水量时1台水泵单独运行，而受制于原有管道水利条件限制，并联工作时泵出口扬程工况点与单台泵工作时的工况点相差很大，选泵型时必须兼顾高低两种工作情况，除了使水泵均在高效区工作外，考虑所选的水泵单台运行时扬程变化，使其运行在汽蚀余量曲线之上。以上两型叶轮均能满足当前水量要求，但NP3202 HT 3～458叶轮的汽蚀余量较小，小水量时单泵工作不易产生气蚀现象，因此最终选择该型号，
结语
虽然NP3202 HT 3～458叶轮的流量小于NP3202 HT 3～456，但已能满足目前的排水量要求，预计若干年后水量上升时，现有叶轮也已进入寿命终期，屇时再行更换既节约了维护成本，又可在水量增加后提高出口扬程以适应新叶轮更高的气蚀余量。作为泵站改造中的水泵选型优化工作，除受到现场设备如水下设施、出水管管道口径、配电容量的限制，又要在保证当前运行工况正常的前提下对远期目标留出升级余地，因此要在对现有数据分析的基础上，结合已发现的问题，从一次性的资金投入和长期的运维成本综合考虑，在运行费用、设备可靠性、易维修性和远期扩容能力等几方面综合分析，从而作出最优化的选择。
参考文献：
[1]王圃，王力，文屹，《城市水厂二泵站中水泵的选择》（重庆建筑大学学报）2004.02